Способ разделения водоугольной смеси в планетарной центрифуге Советский патент 1985 года по МПК B04B3/00 

1 Изобретение относится к центробежным способам разделения в планетарной центрифуге водоугольной гидросмеси и, может использоваться в горнорудной, металлургической, химической и других отраслях промьп ленности. Цель изобретения - улучшение качества разделения. На фиг.1 изображена центрифуга, продольный разрез; на фиг.2 то же, поперечный разрез. Центрифуга состоит из сплошных роторов 1J совершающих планетарное движение, транспортных желобов 2, имеющих каналы 3 и 4 для ввода суспензии и подачи газа. Причем канал 4 для подачи газа с одной стороны должен иметь газопроницаемую поверхность (сетку, ткань бельтинг, керамические плитки и др необходимую для обеспечения ввода газа в обезвоживаемый материал (уголь). Транспортные желоба располагают под углом к оси ротора 5-8 На внутренней поверхности роторов совершающих планетарное движение, устанавливают фильтры .5 -из колосниковой решетки (шпальт) с зазором между колосниками 0,3-0,8 мм, которын определяется в зависимости от средней крзтаности центрифугируемого материала, в данном случае ,5-6 мм,. Причем фильтры 5 располагают под углом З-З к .образующей планетарных роторов 1, определяемым в зависимости от средней крупностицентрифугируемого материала, в данном случае 1,5-6 мм, и обеспечивающим скорость движения обезвоженног материала вдоль желобов 0,5-0,8 м/с В центрифугу (фиг.1 и 2) по кана лу транспортного желоба загружают водоугольную гидросмесь с крупность частиц мм (средняя 1,5-6 мм). Затем образовавшийся под действием центробежных сил уплотненный осадок с влажностью 30-40% (массы) фильтруют с помощью самоочищающихся фильтров, расположенных на внутренней поверхности роторов 1, (под действием центробежной силы) и направляют на транспортные желоба.. В результате действия центробежной фильтрации образзпотся два продукта предварительно обезвоженный уголь (влажность 18-25%) и водоугольная гидросмесь (фильтрат) с крупностью 92 частиц 0,3-0,8 мм. Образовавшийся фильтрат с крупностью частиц 500 мкм, не выходя за пределы действия центробежного поля, на внутренней стенке сплошного ротора 1 стекает в отстойную зону планетарных роторов, и далее его центрифугируют до крупности частиц 40-50 мкм. В результате фильтрат, переочнщаясь в отстойной зоне центрифуги, улучшает свои качества в 10 раз. Таким образом осуществляют замкнутую центробежную фильтрацию. Далее предварительно обезвоженный уголь (осадок), полученньй после з кнутой центробежной фильтрации, :подшот на газопроницаемую поверхность транспортных желобов с помощью самоочищающихся фильтров, расположенных на внутренней поверхности роторов, за счет действия центробежной силы, полученной в результате планетарного вращения рото-; ров. Одновременно под газопроницаемую поверхность транспортных желобов подают газ, например воздухе, со скоростью потока 20-150 м/с и „ .температурой 30-80С. Параметры газа, подаваемого под газопроницаемую поверхность транспортных желобов, обеспечиваются такими, чтобы привести обезвоживаемый уголь в псевдоожи- женное состояние, и определяются и регулир5потся по задаваемой влажности осадка, выгружаемого из центрифуги. При этом соблюдают, чтобы расход газа на одну тонну удаляемой воды из осадка был не более 10-12 м . Осадок, подаваемьш за счет сил энергии центробежного поля на транспортные желоба, контактирует с газопроницаемой поверхностью, .совершающей вращательное движение, при этом вынужденно вибрирует. Допускаемая вибрация центрифуг закономерна и в промышленных машинах составляет 50-100 мкм с частотой вращения ротора,750-900 об/мин, т.е. действует одинаково эффективно как на самые мелкие, так и на самые крупные частицы. В результате действия сил инерции обезвоживаемьй уголь, мелкий и крупный, прижимается к вращающейся газопроницаемой поверхности и удерживается в потоке газа, одновременно перемещается по наклонной газопроницаемой поверхности и выгружается в приемный карман центрифуги.

Физическая модель процесса аэроинамической обработки может быть

редставлена следующим образом.

Через слой угля, расположенного

а газопроницаемой поверхности жело-- s бон, в радиальном направлении двиется газ со скоростью превышающей обычные скорости фильтрации свободно ежащего слоя угля (20-30 м/с). При критическом значении скорости фильт- 10 рации нарушается устойчивое залегание частиц на поверхности вращающегося слоя. Нижележащие частицы в слое испытывают большие ускорения центробежного поля, поэтому они не fs переходят в кипящий слой. Чтобы все частицы вращающегося слоя смогли оторваться от решетки, скорость фильтрации должна быть превышена настолько, чтобы сумма всех сил, дей-20 ствующих на частицы, непосредственно прилегающие к решетке, была равна. нулю. Уравнение движения угля массой т, лежащего на поверхности слоя, можно записать следующим об- 25 .gasoM:

),,, + ni oosoi.-P-Np , (l) ij(

. где угловая скорость вращения;

расстояние от оси центрифуги 30 до газопроницаемой поверхности желоба; § - ускорение силы тяжести; р - гидродинамическая сила потока (давление среды);

NP - нормальная реакция тела на 35 поверхность;

0 - угол направления силы.

Сила тяжести действует на частицы в направлении вращения по-разному. В нижнем положении сила G 40 действует в направлении .силы инерции J, в верхнем - против Л. Обычно примерно в 300-500 раз и силой тяжести можно пренебречь. Исходя из уравнения (1), условие от- 45 рыва частиц от решетки следующее:

mu)Ry mg:-P O . (2)

Если пренебречь силой тяжести и Считать, что гидродинамическое сопротивление частиц в центробежном силовом поле подчиняется тому же зако.ну, что и в поле сил тяжести, то при условии известной квадратичной зависимости гидродинамической силы потока Р от скорости фильтрации степень интесификации процесса аэродинамической обработки угля в центробежном поле по сравнению с

.обычной сушкой угля во взвешенном слое может определяться из уравне ния

СЗ)

где F(, -фактор разделения центрифуги для промьшшенных осадительных центрифуг, равен 300-500.

Пример. В центрифуге с диаметром планетарных роторов с/д- 130мм (количество роторов три, частота вращения роторов вокруг своей оси Ь 20 об/мин, частота вращения транспортирующих желобов 1500 об/мин) осу,ществляют разделение гидросмеси угля ;марки г с размерами частиц 0,6 мм.

Характеристики процесса, состав исходных и конечных продуктов: производительность по питанию 4. содержание твердого в питании .500 содержание твердого в сливе центрифуги (фугате) 5 содержание класса угля менее 3040 мкм в фугате 100%; влажность обезвоженного угля для класса 0-1 мм 7,2-9,2%, для класса 0-13 мм 5-7%; скорость подачи воздуха под газопронищаемую поверхность желобов для класса 100-140 м/с, для класса 0-1 мм 60-80 м/с; температура газа,для класса 0-1 мм 40-80 G для класса 0-13 мь1 20-40 С.

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СМЕСИ В ПЛАНЕТАРНОЙ ЦЕНТРИФУГЕ, включающей ряд роторов. имеющих зоны нагрузки, осаждения и выгрузки, предусматривающий осаждение твердых частиц в осадок, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества разделения, осадок, образовавшийся в отстойной зоне каждого ротора, в процессе перемещения его в зону выгрузки дополнительно обезвоживают фильтрованием, при этом фильтрат повторно направляют в отстойную зону, а осадок вновь обезвоживают путем подачи на него встречного потока сжатого газа, причем выгрузку дважды обезвоженного осадка осуществляют с помощью . этого же газа.