一种煤粉流化沉降分离装置及分离方法
阅读说明：本技术 一种煤粉流化沉降分离装置及分离方法 (Pulverized coal fluidization settling separation device and separation method ) 是由 汪后港 翟鹏宇 陆超 许秋霞 郑志强 彭登明 李晨 王海飞 刘祥亮 陈建伟 杨圣 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种煤粉流化沉降分离装置及分离方法,装置包括用于混设煤粉样和水的进样混匀器和具有进水口和出水口的流化沉降池,进水口和出水口之间通过给水管串联连接有用于使流化沉降池和给水管内的水流循环流动的动力水泵,流化沉降池中的循环水流沿单一水平方向流动,进样混匀器与给水管连通,流化沉降池的底部设置有多组煤粉收集装置,各组煤粉收集装置沿流化沉降池内循环水流的流动方向依次顺序设置。本发明的煤粉流化沉降分离装置利用煤粉样颗粒自身重力和循环水流水平推力的作用,可对不同密度的煤粉样颗粒进行流化沉降分离,该装置可以用于实验室小批量煤粉样分离,便于操作,自动化程度高,分离精密度和准确度高,且不产生危废弃物。(The invention relates to a pulverized coal fluidization settling separation device and a separation method, the device comprises a sample injection mixer for mixing pulverized coal samples and water and a fluidization settling tank with a water inlet and a water outlet, a power water pump for enabling water flow in the fluidization settling tank and the water supply pipe to circularly flow is connected between the water inlet and the water outlet in series through a water supply pipe, circulating water flow in the fluidization settling tank flows along a single horizontal direction, the sample injection mixer is communicated with the water supply pipe, a plurality of groups of pulverized coal collection devices are arranged at the bottom of the fluidization settling tank, and the pulverized coal collection devices are sequentially arranged along the flowing direction of the circulating water flow in the fluidization settling tank. The pulverized coal fluidization settling separation device can be used for separating small-batch pulverized coal samples in a laboratory, is convenient to operate, has high automation degree and high separation precision and accuracy, and does not generate dangerous waste.)
技术领域
本发明涉及煤粉分离技术领域，具体涉及一种煤粉样的流化沉降分离装置及分离方法，用于需要分析煤粉样中不同密度级煤粉样的物理化学特性的样品分离，特别适用于实验室小批量煤粉样的按密度分离。
背景技术
在煤炭的贸易结算、燃烧研究、清洁利用等过程中都需要对煤炭的发热量、工业分析、元素分析、燃烧特性、煤灰成分等参数中的一项或多项进行分析，分析前均要将煤炭制备成粒度小于0.2mm的煤粉样。煤粉颗粒由矿物质、有机物、水等组分构成，煤炭自身的不均匀性导致了煤粉颗粒的密度差异，往往含矿物质较多的煤粉颗粒密度偏大。煤粉颗粒成分不同拥有不同的性质，在更加深入地开展煤炭燃烧等研究时，需要针对不同密度级的煤粉分析其物理化学特性，因此需要对煤粉样按密度进行分离。
目前，煤粉分离技术主要用于燃煤火力发电厂的锅炉燃烧前的粗细煤粉分离，属于工业应用大型的分离技术，相关的文献、专利也是与之相关。如《电站系统工程》1998年第12卷的“浅谈浓淡煤粉分离器及其应用”中公开了在电站锅炉上使用的撞击式浓淡煤粉分离器、百叶窗浓淡煤粉分离器、鳍片式浓淡煤粉分离器等8种浓淡煤粉分离器；又如公开日为2007年6月13日，公开号为CN2911455Y的中国专利公开了一种锅炉煤粉分离器，用于电站锅炉煤粉分离，提高燃烧效率；又如公开日为2017年06月20日，公开号为CN206262667U的中国专利中公开了一种煤粉锅炉煤粉分离及浓缩一体化设备，能够粉碎和分离，能够压缩煤粉。
在矿石加工技术研究领域，通过小浮沉试验，将小批量煤粉样分离成不同密度的样品。用于了解煤炭密度分配规律，评价煤炭的可选性。其原理是利用氯化锌、四氯化碳等配置相对密度不同的重液，将煤粉加入重液中，密度大于重液密度的煤粉沉入重液底达到分离目的。该过程操作复杂、自动化程度低、药品均含有一定毒性，分离效率低，不利于工作人员的职业健康。
现在还没有一种可以用于实验室小批量煤粉样分离，便于操作、自动化程度高、提高分离精密度和准确度、不产生危废弃物的煤粉流化沉降分离装置及其分离方法。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是为实验室小批量煤粉的高效分离而提供的一种煤粉流化沉降分离装置，该装置设计合理、构思独特，能有效分离不同密度煤粉样，操作简便、自动化程度高，有可靠的分离精密度和准确度，并且对环境及职业健康友好。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种煤粉流化沉降分离装置，包括用于混设煤粉样和水的进样混匀器和具有进水口和出水口的流化沉降池，所述进水口和所述出水口之间通过给水管串联连接有用于使所述流化沉降池和所述给水管内的水流循环流动的动力水泵，所述流化沉降池中的循环水流沿单一水平方向流动，所述进样混匀器与所述给水管连通，所述流化沉降池的底部设置有多组煤粉收集装置，各组所述煤粉收集装置沿所述流化沉降池内循环水流的流动方向依次顺序设置。
优选地，所述进水口和所述出水口分别设置在所述流化沉降池的相对两侧壁上，且所述进水口和所述出水口在所述流化沉降池上处于同一高度位置处。
优选地，所述进水口和所述出水口之间通过所述给水管还串联连接有第一流量调节阀，所述第一流量调节阀设置在所述动力水泵和所述进水口之间，且靠近所述动力水泵设置。
优选地，所述煤粉收集装置包括可拆卸地设置在所述流化沉降池的底部的煤粉收集筒和设置在所述煤粉收集筒底部的排水阀，所述排水阀上设置有过滤棉或过滤纸。
优选地，所述煤粉收集装置至少设置有三组。
优选地，所述分离装置还包括用于将所述进样混匀器中的煤粉样和水搅拌均匀的搅拌装置，所述搅拌装置包括设置在所述进样混匀器内的磁力搅拌子和设置在所述进样混匀器外的磁力搅拌器，所述磁力搅拌器与所述磁力搅拌子连接以驱动所述磁力搅拌子转动，所述磁力搅拌器位于所述进样混匀器的下方。
优选地，所述进样混匀器通过第二流量调节阀与所述给水管连通。
优选地，所述动力水泵在所述给水管上位于靠近所述出水口的位置处。
本发明还提供一种煤粉流化沉降分离方法，所述分离方法包括：
（1）使煤粉样进入盛有水的进样混匀器中，并搅拌均匀，形成煤粉样悬浮液；
（2）使所述煤粉样悬浮液进入具有设定循环水流速度的给水管，所述给水管中的循环水流携带进入其中的所述煤粉样悬浮液以设定的循环水流速度流动，并从流化沉降池的进水口进入所述流化沉降池；
（3）所述煤粉样悬浮液在循环水流的携带下在所述流化沉降池中沿单一水平方向流动，流动过程中所述煤粉样在重力作用下沉降下落，并按照密度从大到小的顺序分别依次落入并排设置在所述流化沉降池底部的各个煤粉收集装置中，实现煤粉样的分离；
（4）循环水流流经所述流化沉降池，并从所述流化沉降池的出水口流出到所述给水管中继续循环流动。
优选地，所述流化沉降池中的循环水流速度能够通过串联设置在所述给水管上的动力水泵和第一流量调节阀进行调节。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的煤粉流化沉降分离装置利用煤粉样颗粒自身重力和循环水流水平推力的作用，可对不同密度的煤粉样颗粒进行流化沉降分离，该装置可以用于实验室小批量煤粉样分离，便于操作，自动化程度高，分离精密度和准确度高，且不产生危废弃物。
附图说明
图1是本发明实施例中煤粉流化沉降分离装置的结构示意图。
图中：1、进样混匀器；21、磁力搅拌子；22、磁力搅拌器；3、流化沉降池；31、进水口；32、出水口；4、动力水泵；5、给水管；6、第一流量调节阀；7、第二流量调节阀；81、煤粉收集筒；82、排水阀。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1，本实例中的煤粉流化沉降分离装置包括进样混匀器1、搅拌装置、流化沉降池3、动力水泵4、给水管5和煤粉收集装置。
进样混匀器1中注满纯净水，煤粉样加入进样混匀器1中与水混设，并通过搅拌装置搅拌，使煤粉样在水中形成均匀的煤粉样悬浮液。
搅拌装置包括磁力搅拌子21和磁力搅拌器22。磁力搅拌子21设置在进样混匀器1的内部，磁力搅拌器22设置在进样混匀器1的外部。磁力搅拌子21和磁力搅拌器22连接，当磁力搅拌器2启动时，驱动磁力搅拌子21在进样混匀器1的内部转动进行搅拌，从而将煤粉样与水混设均匀。
本实施例中，磁力搅拌器22设置在进样混匀器1的下方，磁力搅拌子21从进样混匀器1的下端伸入到进样混匀器1的内部。
流化沉降池3上设置有进水口31和出水口32，进水口31和出水口32之间通过给水管5连通，在进水口31和出水口32之间通过给水管5串联连接动力水泵4。动力水泵4可以提供水流动力，从而使得流化沉降池3和给水管4内形成一循环流动的循环水流。
动力水泵4在给水管5上位于靠近流化沉降池3的出水口32的位置处，这样，该循环水流以一设定的循环水流速度在给水管5中流动，从进水口31进入流化沉降池3，流经流化沉降池3，从出水口32流出流化沉降池3，并流入给水管5，如此循环流动。
进水口31和出水口32均设置在流化沉降池3的上部，进水口31和出水口32分别设置在流化沉降池3的相对两侧壁上，且进水口31和出水口32在流化沉降池3上处于同一高度位置处。这样可使流化沉降池3内的循环水流保持水平方向流动。优选进水口31和出水口32对称设置。
煤粉流化沉降分离装置还包括通过给水管5串联设置在进水口31和动力水泵4之间的第一流量调节阀6，第一流量调节阀6靠近动力水泵4设置。通过动力水泵4和第一流量调节阀6可共同控制流化沉降池3及给水管5内循环水流的流量，进而控制循环水流流速。
进样混匀器1与给水管5连通，从而使得进样混匀器1中的煤粉样悬浮液可进入给水管5内，并在给水管5内循环水流的携带下流动进入流化沉降池3内进行煤粉样的分离。
进样混匀器1通过第二流量调节阀7与给水管5连通，通过第二流量调节阀7可以将进样混匀器1中的煤粉样悬浮液释放到给水管5中，并且可以调节煤粉样悬浮液释放的速度。
煤粉收集装置用于收集煤粉样，煤粉收集装置设置在流化沉降池3的底部，煤粉收集装置设置有多组，各组煤粉收集装置沿流化沉降池3内循环水流的流动方向依次顺序设置。
当煤粉样悬浮液在给水管5内循环水流的携带下流动进入流化沉降池3后，煤粉样悬浮液随循环水流在流化沉降池3内沿水平方向流动，煤粉样悬浮液流动过程中，煤粉样在自身重力作用下会沉降下落，大密度的煤粉样颗粒率先沉降下落，密度较小的煤粉样颗粒延迟沉降下落，从而在循环水流水平动力的作用下进行分离，煤粉样颗粒按照密度从大到小的顺序分别依次落入各个煤粉收集装置中。
煤粉收集装置至少设置有三组。本实施例中，在流化沉降池3的底部设置了三组煤粉收集装置，三组煤粉收集装置沿循环水流流动方向依次为第一组煤粉收集装置、第二组煤粉收集装置和第三组煤粉收集装置，大密度的煤粉样颗粒落入第一组煤粉收集装置中，中密度的煤粉样颗粒落入第二组煤粉收集装置中，小密度的煤粉样颗粒落入第三组煤粉收集装置中。
每组煤粉收集装置均包括煤粉收集筒81和排水阀82，煤粉收集筒81可拆卸地设置在流化沉降池3的底部，排水阀82设置在煤粉收集筒81的底部。煤粉样在各煤粉收集筒81中沉降后，打开各排水阀82将各煤粉收集筒81中的水排进后，取下各煤粉收集筒81，分别收集烘干其中的煤粉样。
排水阀82上放置有过滤棉或过滤纸，可防止在排水过程中煤粉样随水流排出。
通过该煤粉流化沉降分离装置分离煤粉样的分离方法包括如下步骤：
（1）在进样混匀器1中注满纯净水，将煤粉样加入进样混匀器1中，启动磁力搅拌器3，带动磁力搅拌子2转动进行搅拌，使煤粉样在水中形成均匀的煤粉样悬浮液。
（2）调节第二流量调节阀7释放进样混匀器1中的煤粉样悬浮液，使煤粉样悬浮液进入具有设定循环水流速度的给水管5中，给水管5中的循环水流携带进入其中的煤粉样悬浮液以设定的循环水流速度流动，并从流化沉降池3的进水口31进入流化沉降池3。
流化沉降池3和给水管5中的设定循环水流流速由动力水泵4和第一流量调节阀6共同控制。
（3）煤粉样悬浮液在循环水流的携带下在流化沉降池3中沿单一水平方向流动，煤粉样悬浮液在流动过程中，煤粉样在自身重力作用沉降下落，大密度的煤粉样颗粒率先沉降下落，密度较小的煤粉样颗粒延迟沉降下落，从而使煤粉样在循环水流的水平动力的作用下进行分离，煤粉样颗粒按照密度从大到小的顺序分别依次落入并排设置在流化沉降池3底部的各个煤粉收集装置中，实现煤粉样的分离。
（4）循环水流流经流化沉降池3，并从流化沉降池3的出水口32流出到给水管5中继续循环流动。
（5）煤粉样在各煤粉收集筒81中沉降后，打开各排水阀82，将各煤粉收集筒81中的水排进后，取下各煤粉收集筒81，分别收集烘干其中的煤粉样。
本实施例中的煤粉流化沉降分离装置使用纯净水作为载体，利用煤粉样颗粒自身重力和循环水流水平推力的作用，可对不同密度的煤粉样颗粒进行流化沉降分离，该煤粉流化沉降分离装置克服了矿石加工领域采用小浮沉分离涉及的大量有毒有害物质以及污染环境和危害工作人员身体健康的弊端，提升了分离的自动化程度和分离精密度和准确度，而且可以根据分离的精细程度，增加煤粉收集装置的数量，具有良好的可扩展性及推广价值。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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