一種并聯(lián)流化床干法分選裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種干法分選裝置及方法，尤其是一種適用于煤炭、礦石及其它物料進(jìn)行顆粒分選的并聯(lián)流化床干法分選裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顆粒分選廣泛應(yīng)用于能源化工領(lǐng)域，用于提高資源的利用效率。以煤炭為例，我國優(yōu)質(zhì)煤炭資源少、分布不均且直接利用污染嚴(yán)重，若將煤中構(gòu)成灰分的礦物和硫組分去除，則能夠增加煤的產(chǎn)熱率，使鍋爐燃燒穩(wěn)定，同時降低爐渣量、減少鍋爐的磨損和腐蝕。因此煤炭分選成為優(yōu)化利用煤資源的關(guān)鍵技術(shù)手段。此外，在垃圾燃燒領(lǐng)域，垃圾分選技術(shù)也尤為重要，垃圾分選不僅可以提高垃圾利用效率，而且也能提高垃圾燃燒效率。傳統(tǒng)的濕法分選需要使用大量水且需對分選得到的物料進(jìn)行脫水及干燥，因此濕法處理消耗資源多、過程復(fù)雜，尤其不適用于干旱缺水、嚴(yán)寒冰凍地區(qū)的顆粒分選加工。因此，具有高分選效率和經(jīng)濟(jì)可行性的干分選技術(shù)的開發(fā)成為亟待解決的問題。
[0003]專利CN102921636B公開了一種自生介質(zhì)流化床干法分選方法，利用分選入料在振動流化床中形成的自生介質(zhì)實現(xiàn)按密度分層，物料在上升氣流和激振力的協(xié)同作用下實現(xiàn)流化，不斷將高密度物料排出分選床，克服了使用外加重介質(zhì)分選時重介質(zhì)加工、回收困難的。專利CN1021806202B公開了一種布風(fēng)板振動式流化床分選機(jī)，通過振動布風(fēng)板將振動能量傳遞給流化床，抑制流化床中氣泡的產(chǎn)生，形成均勻穩(wěn)定的流化狀態(tài)，物料在阿基米德原理作用下分層。但上述專利均使用激振器使得分選床或布風(fēng)板產(chǎn)生周期性振蕩，傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致了振動能量破壞床層傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，影響設(shè)備結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;此外振動能量需要帶動整個床層運動，動力消耗大，振動能量大部分被用于非有效內(nèi)容。
[0004]顆粒振蕩循環(huán)現(xiàn)象首次在循環(huán)流化床實驗裝置中觀察到，究其原因是，下降段中顆粒以移動床形式向提升段轉(zhuǎn)移過程中，當(dāng)料位過低時，部分循環(huán)氣將由下降段向上運行，形成竄氣，并在下降段底部形成節(jié)涌流化狀態(tài)。一方面使得下降段顆粒相由移動床轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰?另一方面使得提升段中的顆粒向下降段轉(zhuǎn)移，直至下降段形成移動床。由此出現(xiàn)的顆粒在提升段下降段之間往復(fù)轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱為顆粒振蕩循環(huán)現(xiàn)象。煤炭、垃圾及礦物顆粒一般粒徑較大，容易在流化床中形成節(jié)涌狀態(tài)，因此在并聯(lián)流化床之間可形成類似顆粒振蕩循環(huán)的現(xiàn)象，使得主床與伴床內(nèi)出現(xiàn)趨勢相反、周期性波動的表觀氣速，進(jìn)一步使得待分選物料由于密度或粒徑的差異產(chǎn)生相對滑移運動，實現(xiàn)顆粒分選。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有分選技術(shù)的不足，基于顆粒振蕩循環(huán)提出一種結(jié)構(gòu)簡單、能耗低的新型干法并聯(lián)流化床分選裝置及方法。
[0006]本發(fā)明的一種并聯(lián)流化床干法分選裝置，包括主床和伴床，設(shè)在主床底部的流化空氣入口，用于連接伴床底部和主床下部的彎管，位于伴床底部用于調(diào)節(jié)顆粒交換量的閥門，用于匯聚主床與伴床所排出流化空氣的管路，位于伴床上用于添加待分選物料的加料口，位于主床上用于輕質(zhì)細(xì)顆粒的出料口和重質(zhì)大顆粒的出料口。
[0007]所述的連接主床與伴床的彎管與主床的連接位置距離主床底部0.1?0.3L，L為主床高度。
[0008]所述的主床存在變徑段，用于穩(wěn)定分選形成的輕質(zhì)細(xì)顆粒床層，以利于輕質(zhì)細(xì)顆粒的出料，變徑段起始位置距主床伴床連接處0.1?0.4L，變徑段長度為0.1?0.5L。
[0009]所述的輕質(zhì)細(xì)顆粒出料口位置位于主床變徑段。
[0010]所述的重質(zhì)大顆粒出料口位置低于主床與彎管連接處的高度，距連接處垂直距離為O?O-1Lo
[0011]所述的加料口位置距離伴床底部0.3?0.9H，H為伴床高度。
[0012]所述的位于伴床底部用于調(diào)節(jié)顆粒交換量的閥門類型包括蝶閥、球閥、截止閥。
[0013]所述裝置的并聯(lián)流化床干法分選方法包括以下步驟:
[0014]a.關(guān)閉伴床底部的閥門，經(jīng)進(jìn)料口向伴床裝填待分選物料；
[0015]b.關(guān)閉主床上的兩個出料口，在主床流化空氣穩(wěn)定運行的狀態(tài)下，開啟伴床底部的閥門，使得伴床內(nèi)的物料向主床轉(zhuǎn)移，最終在主床伴床內(nèi)形成顆粒振蕩循環(huán)；
[0016]c.由伴床的進(jìn)料口向裝置內(nèi)連續(xù)進(jìn)料，開啟主床下部重質(zhì)大顆粒出料口以及中上部輕質(zhì)細(xì)顆粒出料口，分別得到不同密度或粒徑的已分選物料；
[0017]d.調(diào)節(jié)伴床底部閥門開度或主床流化空氣流量改變兩床之間的顆粒轉(zhuǎn)移速率，可控制輕質(zhì)細(xì)顆粒的產(chǎn)物質(zhì)量和產(chǎn)率。
[0018]所述步驟b中主床流化空氣表觀氣速大于顆粒臨界流化氣速小于顆?？焖倭骰厕D(zhuǎn)變速度，優(yōu)選為顆粒臨界流化氣速的1.5?5倍。
[0019]所訴步驟d中閥門開度變化范圍為30?100%。
[0020]本發(fā)明在并聯(lián)流化床中利用待分選物料的顆粒特性構(gòu)建顆粒振蕩循環(huán)，使得主床與伴床內(nèi)表觀氣速出現(xiàn)趨勢相反的周期性波動，從而避免了使用外部振動設(shè)備實現(xiàn)床內(nèi)表觀氣速的波動。在周期性波動氣速的作用下，待分選顆粒在主床和伴床內(nèi)由于密度差異或粒徑差異而產(chǎn)生相對滑移運動，實現(xiàn)顆粒分選。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的并聯(lián)流化床干法分選裝置示意圖；圖中:1_重質(zhì)大顆粒出料口，2-主床，3-輕質(zhì)細(xì)顆粒出料口，4-連接主床和伴床的彎管，4-閥門，6-伴床，7-待分選物料進(jìn)料口，8_匯聚主床和伴床流出氣體的管路。
[0022]圖2是顆粒分選過程中主床與伴床內(nèi)表觀氣速的波動。
[0023]圖3是本發(fā)明的基于顆粒振蕩循環(huán)分選后的大顆粒(a)和小顆粒(b)的濃度分布。
[0024]圖4中(a)、(b)、(c)分別是本發(fā)明的基于顆粒振蕩循環(huán)分選后氣相、大顆粒、小顆粒的速度矢