水射流粉碎系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種水射流粉碎系統，包括用于形成高壓水的水泵系統、用于提供原料煤的加料系統及水射流粉碎機。水射流粉碎機包括混合室、準直管及粉碎室，來自水泵系統的高壓水轉化為高速射流并與來自加料系統的原料煤在混合室中混合后進入準直管，并在準直管中加速，接著與粉碎室內的靶物碰撞使得原料煤粉碎形成水煤混合物。本發明使用水射流粉碎機對煤進行粉碎，保持原料的顆粒性，有利于分選。與現有的采用球磨方法對煤進行超細粉碎的工藝相比，本發明的用于制備水煤漿的系統的能耗大大降低，精煤產率高，并能夠獲得更好的除灰脫硫效果。
【專利說明】
水射流粉碎系統
技術領域
[0001]本發明涉及煤炭的制造領域，特別涉及用于制備水煤漿的系統的水射流粉碎系統。
【背景技術】
[0002]水煤漿是一種由近70%的煤粉和近30%的水以及I%的添加劑組成的煤水混合物。作為液態產品可以栗送、霧化、存儲，安全性優于石油，又像石油一樣具有良好的流動性和穩定性。水煤漿作為一種代油燃料，可以代替重油和原油用于鍋爐、窖爐及內燃機燃燒。具有燃燒效果好、易于管道輸運、環保效果明顯。水煤漿技術的研究，是以煤代油技術研究的熱點之一。
[0003]要高效地制備水煤漿關鍵就是煤的超細粉碎。煤的超細粉碎及其發展方向是實現煤炭的純化、超純化，滿足對煤炭深加工越來越高的要求。煤的宏觀結構是非均相的，包括有機質和無機礦物雜質，而其有機質又由多種微觀結構不同的顯微組分組成，因此，煤的微細粒加工與分離過程會對各粒徑級別煤的組成和結構產生影響。有試驗結果表明，超細粉碎后的各種粒徑超細煤粒的灰分含量、礦物組成和微量元素發生了明顯變化，對其物理結構、燃燒性能和污染物釋放有顯著影響。煤的超細粉碎可使煤的有機顯微組分和無機礦物組分得到有效解離，對于大部分煤種，充分解離需要破碎到ΙΟμπι以下。
[0004]在目前的制備水煤漿的工藝過程中，破碎和磨碎設備的動力消耗占總能耗的70%以上。傳統的粉碎工藝能耗大，效率低，成本高，污染嚴重。通常粉碎工藝中，非生產功有時竟達到能耗的90%。在粉碎過程中只有一小部分能量用于物料的破碎，造成能源的極大浪費。目前，我國制備水煤漿均采用球磨方法對煤進行超細粉碎，其主要利用球磨機粉碎完成。球磨機粉碎的原理是壓制粉碎、疲勞粉碎。但是球磨粉碎工藝不能保持原料原有的顆粒性，并且雜質和原料完全壓碎在一起，難以去除雜質。并且，在磨煤過程中煤與雜質的研磨、粉碎介質的磨損都會造成煤粉的污染，同時，長時間的研磨，也會加劇煤粉物理、化學性質及表面性質的變化，使下一步的分離更為困難。這也就成為限制我國水煤漿發展的一大障礙。
[0005]為解決上述問題，開展了利用高壓水射流超細粉碎制備超細水煤漿的實驗研究。
【發明內容】
[0006]基于上述問題，本發明提供了一種水射流粉碎系統，以提高精煤產率，提高除灰脫硫效果，為制備水精細水煤漿提供原料，保持原料的顆粒性，利用分選。
[0007]為達成上述目的，本發明提供一種水射流粉碎系統，包括用于形成高壓水的水栗系統、用于提供原料煤的加料系統及水射流粉碎機。水射流粉碎機包括混合室、準直管及粉碎室，來自水栗系統的高壓水轉化為高速射流并與來自加料系統的原料煤在混合室中混合后進入準直管，并在準直管中加速，接著與粉碎室內的靶物碰撞使得原料煤粉碎形成水煤混合物。
[0008]本發明相較于現有技術的有益效果在于:本發明使用水射流粉碎機對煤進行粉碎，原理是拉伸粉碎、節理粉碎，解離性好，保持原料的顆粒性，有利于分選。與現有的采用球磨方法對煤進行超細粉碎的工藝相比，本發明的用于制備水煤漿的系統的能耗大大降低，精煤產率高，并能夠獲得更好的除灰脫硫效果。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明制備水煤漿的系統的示意圖。
[0010]圖2為水射流粉碎系統的加料系統和水射流粉碎機的示意圖。
[0011 ]圖3為水射流粉碎系統的加料系統的示意圖。
[0012]圖4為水射流粉碎機的混合室的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式;相反，提供這些實施方式使得本發明更全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中，為了清晰，可能夸大了區域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。
[0014]此外，所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本發明的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本發明的技術方案而沒有所述特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、材料等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發明的主要技術創意。
[0015]參照圖1所示，本發明提供一種用于制備水煤漿的系統的水射流粉碎系統，其中，用于制備水煤漿的系統包括:水射流粉碎系統1、分級系統2及浮選系統3。
[0016]水射流粉碎系統I包括用于形成高壓水的水栗系統11、用于提供原料煤的加料系統12，以及水射流粉碎機13。
[0017]—并參照圖2，水射流粉碎機13包括混合室131、準直管132及粉碎室133。來自水栗系統11的高壓水轉化為高速射流并與來自加料系統12的原料煤在混合室131中混合后進入準直管132，并在準直管132中加速，接著與粉碎室133內的靶物134碰撞使得原料煤粉碎形成水煤混合物。
[0018]本發明的用于制備水煤漿的系統中，原料煤先經過水射流粉碎系統粉碎，再通過分級系統篩分出較細的顆粒，再對其進行浮選，分離出符合粒度要求的煤顆粒精礦。本發明使用水射流粉碎系統粉碎，原理是拉伸粉碎、節理粉碎，解離性好，保持原料的顆粒性，有利于分選。與現有的采用球磨方法對煤進行超細粉碎的工藝相比，本發明的用于制備水煤漿的系統的能耗大大降低，精煤產率高，并能夠獲得更好的除灰脫硫效果。
[0019]參照圖2至圖4，本實施例中，加料系統12包括加料箱121和輸送管122，加料箱121具有進氣口 123和加料口 124，進氣口 123開設于加料箱121的周面，加料口 124開設于加料箱121的底部，并與輸送管122接通。
[0020]本實施例中，加料箱121可為漏斗形，從而改善引射效果。加料箱121的周面均勻設有多個進氣口 123，每一進氣口 123與氣力輸送管125道接通，從而導引空氣進入加料箱121內。
[0021]利用氣-固兩相流的流化床原理，在傳統加料箱的中部增加了多個氣力輸送管125，在大氣壓(pa)和水射流粉碎機13混合室131內低壓吸力(pv)聯合作用下，加料箱121中固體顆粒借助空氣動力懸浮并進行垂直輸送，這種具有空氣動力學特性的自吸式空氣頭，使加料箱121的物料充分流態化，增加物料顆粒進入混合室131時的初始動能，從而改善了顆粒與水射流的混合效果。
[0022]本實施例中，水射流粉碎機13還包括第一噴嘴134。混合室131具有振蕩腔1311、第一開口 1312、第二開口 1313及第二噴嘴1314，第一開口 1312開設于振蕩腔1311的一側，并與第一噴嘴134的一端接通，第二開口 1313開設于振蕩腔1311的頂部，并與加料口 124接通，第二噴嘴1314開設于振蕩腔1311的另一側，并與準直管132接通。高速射流經由第一噴嘴134和第一開口 1312進入振蕩腔1311，與來自加料系統12的原料煤在混合室131中混合后經由第二噴嘴1314進入準直管132。
[0023]其中，第一噴嘴134呈漏斗形，其另一端開口的內徑大于一端開口的內徑。第二噴嘴1314部分伸入振蕩腔1311內，第二噴嘴1314的端部鄰近振蕩腔1311的一個側壁，第二噴嘴1314的端部與該側壁之間形成傾斜的碰撞壁。第一噴嘴134的一端開口的內徑D1等于第一開口 1312的內徑并小于第二噴嘴1314的內徑D2,第二噴嘴1314的內徑D2小于振蕩腔1311
的高度D。
[0024]根據高壓水射流紅外熱像的研究成果可知，大渦區位于高壓水射流的初始段，據此，調整混合室131的橫向尺寸大小，使射流大渦區位于混合室131內部，從而將顆粒與水射流的摻混區設計在湍射流的大渦區，以保證顆粒與物料的充分混合。
[0025]水射流粉碎機13的工作原理是高壓水通過上噴嘴形成一股穩定的高速水射流穿過亥姆霍茲振蕩腔1311，由于流體的粘性作用，高速射流在混合室131內產生具有一定厚度的射流剪切層，且在剪切層內產生渦旋。當壓力擾動的頻率接近亥姆霍茲振蕩腔1311的自然頻率時，該擾動在剪切層內得到放大，渦旋以渦環的形式存在并向下游運動，卷吸引射物料。大渦在卷吸物料時，把磨料包在了射流束的內部，這樣磨料粒子得到充分加速，同時減少對磨料噴嘴的磨損和由于磨擦而造成的能量損失。
[0026]混合室131中形成的磨料流由此進入準直管132，在準直管132中由于大渦的存在，使顆粒成群狀分布，且顆粒逐次加速。準直管132是一個等徑的長直管，適當選擇準直管132長度，可使顆粒得到充分加速的同時，空泡初生也進一步長大。最終形成了具有一連串斷開了的水團的射流，水團中含有物料顆粒與空泡，是由氣、固、液三相組成的脈沖空化射流。
[0027]粉碎室是靶式粉碎室，準直管132中形成的氣一固兩相射流，到達粉碎室與堅硬的靶物強烈碰撞，使得原料煤粉碎形成水煤混合物。
[0028]綜上所述，本發明使用水射流粉碎機對煤進行粉碎，原理是拉伸粉碎、節理粉碎，解離性好，保持原料的顆粒性，有利于分選。與現有的采用球磨方法對煤進行超細粉碎的工藝相比，本發明的用于制備水煤漿的系統的能耗大大降低，精煤產率高，并能夠獲得更好的除灰脫硫效果。
[0029]雖然已參照幾個典型實施例描述了本發明，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。
【主權項】
1.一種水射流粉碎系統，包括: 水栗系統，用于形成高壓水； 加料系統，用于提供原料煤;及 水射流粉碎機，其包括混合室、準直管及粉碎室，來自水栗系統的高壓水轉化為高速射流并與來自加料系統的原料煤在混合室中混合后進入準直管，并在準直管中加速，接著與粉碎室內的靶物碰撞使得原料煤粉碎形成水煤混合物。2.如權利要求1所述的水射流粉碎系統，其中，加料系統包括加料箱和輸送管，加料箱具有進氣口和加料口，進氣口開設于加料箱的周面，加料口開設于加料箱的底部，并與輸送管接通。3.如權利要求2所述的水射流粉碎系統，其中，加料系統包括還包括氣力輸送管道，每一進氣口與氣力輸送管道接通，空氣經由氣力輸送管道和進氣口進入加料箱內。4.如權利要求1所述的水射流粉碎系統，其中，水射流粉碎機還包括第一噴嘴；混合室具有振蕩腔、第一開口、第二開口及第二噴嘴，第一開口開設于振蕩腔的一側，并與第一噴嘴的一端接通，第二開口開設于振蕩腔的頂部，并與加料口接通，第二噴嘴開設于振蕩腔的另一側，并與準直管接通;高速射流經由第一噴嘴的另一端和第一開口進入振蕩腔，與來自加料系統的原料煤在混合室中混合后經由第二噴嘴進入準直管。5.如權利要求4所述的水射流粉碎系統，其中，第一噴嘴呈漏斗形，其另一端開口的內徑大于一端開口的內徑。6.如權利要求5所述的水射流粉碎系統，其中，第二噴嘴部分伸入振蕩腔內，第二噴嘴的端部鄰近振蕩腔的一個側壁，第二噴嘴的端部與該側壁之間形成傾斜的碰撞壁。7.如權利要求6所述的水射流粉碎系統，其中，內端開口的內徑等于第一開口的內徑并小于第二噴嘴的內徑，第二噴嘴的內徑小于振蕩腔的高度。
【文檔編號】B02C23/02GK106040393SQ201610566606
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月18日
【發明人】宮偉力, 張芳, 彭巖巖
【申請人】中國礦業大學(北京)