本发明公开了一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统及制备方法，所述制备系统主要包括：制浆系统、重介质投加系统和重介质回收系统，所述制备方法包括如下步骤：(1)制备粗颗粒管输煤浆，(2)将制备的粗颗粒管输煤浆与重介质均质化混合后进行输送，(3)终端煤浆进行脱介脱水处理，脱水系统设置重介质回收装置以脱除粗颗粒煤浆中的重介质，(4)回收的重介质通过重介质回收管线运至首端以实现重介质循环使用。本发明制备的粗颗粒煤浆能够在较低的管道输送流速下保持良好的均质性和稳定性，同时，煤浆所要求的脱水工艺简单、脱除的水分较低，能够降低终端用煤用户对煤浆二次处理的成本。
1.一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，其特征在于包括制浆系统、重介质投加系统和重介质回收系统，所述制浆系统包括依次连接的煤坑(1)、破碎机(2)、检查筛(3)、螺旋输送机(4)、缓冲仓(5)、定量给料机(6)、混浆桶(7)和喂料泵(8)，所述重介质投加系统包括介质回收槽(9)、重介质桶(10)和重介液投加泵(11)，所述重介液投加泵(11)的出口连接到混浆桶(7)，喂料泵(8)的出口通过煤浆输送管线连接到一级脱水设备(12)，所述重介质回收系统包括磁选机(13)，一级脱水设备(12)的含重介滤液出口与磁选机(13)的进口连接，磁选机(13)通过溜槽与回收桶(14)相连，回收桶(14)底部与返介泵(15)相连，返介泵(15)通过重介质返回管线与介质回收槽(9)相连，磁选机(13)的出口与脱介滤液桶(16)连接用以接收脱介滤液，所述脱介滤液桶(16)通过二级脱水喂料泵(17)进入到二级脱水设备(18)进行二级脱水，经过一级脱水的粗颗粒与二级脱水的细颗粒通过输送皮带(19)运送至指定堆煤场地；
所述混浆桶(7)带有高速剪切搅拌功能，桶壁周围设置导流挡板，混浆桶(7)的顶部设置有超声波液位计检测浆体液位，所述混浆桶(7)设置重介质入料开口用于与重介液投加泵(11)的输送管路连接，所述混浆桶(7)的底部设置压差式密度计，底部出料口与喂料泵(8)相连；
所述介质回收槽(9)上设置转移泵，底部设置充气装置，以防止介质沉降，转移泵与重介质桶(10)相连；所述重介质桶(10)带有搅拌功能，底部设置压差式密度计，顶部设置超声波液位计，上部设置补水口，以实现重介液密度的调节控制；所述重介液投加泵(11)带变频器以实现流量可调，出口处设置声呐流量计，出口管路连至混浆桶(7)入口；
所述一级脱水设备(12)选自沉降式离心机或煤泥离心机，筛网特征为：筛缝间隙＜
0.35～0.5mm，用于回收煤浆中0.35～0.5mm以上的煤浆颗粒；所述二级脱水设备(18)选自板框压滤机或隔膜压滤机，筛网特征为：筛缝间隙＜0.2mm，主要用于回收细颗粒煤浆；所述回收桶(14)带搅拌功能，回收桶(14)内设置有液位计，底部设置压差式密度计，顶部设置电磁补水阀门及流量计，所述流量计与密度计设置控制连锁，根据指定密度实现自动补加水。
2.根据权利要求1所述的防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，其特征在于，煤坑(1)与破碎机(2)连接，所述破碎机(2)下方与检查筛(3)通过溜槽相连，所述检查筛(3)的筛下物出口连接到螺旋输送机(4)，螺旋输送机(4)出口连入缓冲仓(5)的入口，缓冲仓(5)出口与定量给料机(6)相连，设置有混浆桶(7)接收定量给料机(6)来料，混浆桶(7)的出口与喂料泵(8)相连。
3.根据权利要求2所述的防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，其特征在于，所述检查筛(3)筛孔直径设置为6mm；所述缓冲仓(5)缓冲能力为15～30min的入料量，缓冲仓(5)的顶部设置雷达料位计，出料口设置液动闸门控制物料开启。
4.根据权利要求2所述的防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，其特征在于，所述定量给料机(6)设置有变频调速模块以及称重模块，用于实现原料煤可控给料以及实时给料量检测。
5.一种使用权利要求1‑4任一项所述的系统进行防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1、煤坑(1)中的原料煤输送至破碎机(2)中进行破碎，通过检查筛(3)筛选后，筛下物通过螺旋输送机(4)输送至缓冲仓(5)中进行缓存；
步骤S2、打开缓冲仓(5)下的平板闸门，通过定量给料机将指定比例的原煤给入混浆桶(7)中，同时打开混浆桶(7)的搅拌器进行搅拌作业；
步骤S3、将介质回收槽(9)中的回收介质通过转移泵输送至重介质桶(10)中，同时补加工艺水使重介质桶(10)重介液质量浓度至指定浓度，将配置好的重介液通过重介液投加泵(11)将重介液按一定比例加入混浆桶(7)中与粗颗粒煤一同搅拌、熟化制取管输煤浆，制备好的煤浆通过喂料泵(8)运至煤浆输送管线；
步骤S4、煤浆输送管线输送后的浆体经过一级脱水设备(12)脱水后，含重介滤液进入磁选机(13)中进行重介质回收，回收的重介质进入回收桶(14)中，同时补加水将回收介质配置成指定浓度浆液，通过返介泵(15)将介质通过重介质返回管线送至介质回收槽(9)中；
步骤S5、脱介滤液进入到脱介滤液桶(16)中，并通过二级脱水喂料泵(17)将脱介滤液送至二级脱水设备(18)中进行脱水，经过一级脱水的粗颗粒与二级脱水的细颗粒通过输送皮带(19)运送至指定堆煤场地；
所述步骤S1中原料煤为选煤厂精煤来料，全水分为10～25％；
所述筛下物其粒度特征为：‑0.045mm含量2％～5％，3mm～6mm含量20％，平均粒度0.9～1.6mm；
所述步骤S3中重介质采用磁铁矿粉，其比重4.6～5，‑325目含量＞85％，＞0.15mm含量不大于1％；磁铁矿粉在矿浆中占煤干基量不大于20％，重介质桶(10)的重介液质量浓度设置为30～35％；
所述混浆桶的煤浆质量浓度范围为35％～55％，其质量浓度按下列公式计算：
所述搅拌、熟化的作业时间为30min～50min；
所述步骤S4中重介质的回收率＞98％，返回介质的指定浓度为30％～35％。
一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统及制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于煤浆管道输送领域，具体是一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统及制备方法。
背景技术
[0002] 管道输煤是以水为载体，经过破碎、研磨制成合适的粒度级配和浓度的煤浆，通过管道经高压泵接力输送到终端用户，经过终端处理后可以满足不同类型用户的要求。管道输煤除了要求具有安全、可靠的特点外，还需要具有可观的经济效益，具有市场竞争力。我国从上世纪80年代开始重视浆体输送技术研究，着手扩大输送物料的范围，以解决我国能源供应上的不足。
[0003] 传统的管输煤浆其缺点在与：磨矿能耗高，终端脱水由于细粒级含量高，导致脱水指标难以满足用户用煤需求，往往需要多次脱水，增加成本。而粗颗粒煤浆输送作为一种全新的管道输煤方式，由于粒径提高，可以有效简化管道首端研磨和管道终端脱水的工艺环节，压缩管道建设前期投资，降低功耗，减少管道运营成本，从而进一步提高煤炭管道输送的性价比和竞争力，主要适用于中短途的煤浆输送领域。但是，煤浆中的粗颗粒具有更明显的沉降特性，同时其更低的细粒级含量也会增加管输中颗粒沉降概率，这给管道的安全运输带来风险，解决好粗颗粒在浆体中的沉降问题，是保证粗颗粒煤浆输送稳定性、提高该技术应用推广的关键。
发明内容
[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明提供一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统及制备方法，通过引入一套重介质投加及循环系统，在提高浆体颗粒粒级上限的同时，保证浆体在管道输送中的稳定性。主要适用于例如电厂输煤、煤化工等管道输送的粗颗粒煤浆。除了降低粗颗粒煤浆沉降风险外，通过提高煤浆粒度上限也使得终端煤浆脱水方便，大大简化了终端用户对来煤的二次处理工作。同时设置的返介系统也保证了重介质的循环利用，节约了能耗。
[0005] 本发明提供的技术方案：一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，包括制浆系统、重介质投加系统和重介质回收系统，所述制浆系统包括依次连接的煤坑、破碎机、检查筛、螺旋输送机、缓冲仓、定量给料机、混浆桶和喂料泵，所述重介质投加系统包括介质回收槽、重介质桶和重介液投加泵，所述重介液投加泵的出口连接到混浆桶，喂料泵的出口通过煤浆输送管线连接到一级脱水设备，所述重介质回收系统包括磁选机，一级脱水设备的含重介滤液出口与磁选机的进口连接，磁选机通过溜槽与回收桶相连，回收桶底部与返介泵相连，返介泵通过重介质返回管线与介质回收槽相连，磁选机的出口与脱介滤液桶连接用以接收脱介滤液，所述脱介滤液桶通过二级脱水喂料泵进入到二级脱水设备进行二级脱水，经过一级脱水的粗颗粒与二级脱水的细颗粒通过输送皮带运送至指定堆煤场地。
[0006] 进一步的，煤坑与破碎机连接，所述破碎机下方与检查筛通过溜槽相连，所述检查筛的筛下物出口连接到螺旋输送机，螺旋输送机出口连入缓冲仓的入口，缓冲仓出口与定量给料机相连，设置有混浆桶接收定量给料机来料，混浆桶的出口与喂料泵相连。
[0007] 进一步的，所述检查筛筛孔直径设置为6mm；所述缓冲仓缓冲能力为15～30min的入料量，缓冲仓的顶部设置雷达料位计，出料口设置液动闸门控制物料开启。
[0008] 进一步的，所述定量给料机设置有变频调速模块以及称重模块，用于实现原料煤可控给料以及实时给料量检测；所述混浆桶带有高速剪切搅拌功能，桶壁周围设置导流挡板，混浆桶的顶部设置有超声波液位计检测浆体液位，所述混浆桶设置重介质入料开口用于与重介液投加泵的输送管路连接，所述混浆桶的底部设置压差式密度计，底部出料口与喂料泵相连。
[0009] 进一步的，所述介质回收槽上设置转移泵，底部设置充气装置，以防止介质沉降，转移泵与重介质桶相连；所述重介质桶带有搅拌功能，底部设置压差式密度计，顶部设置超声波液位计，上部设置补水口，以实现重介液密度的调节控制；所述重介液投加泵带变频器以实现流量可调，出口处设置声呐流量计，出口管路连至混浆桶入口。
[0010] 进一步的，所述一级脱水设备选自沉降式离心机或煤泥离心机，筛网特征为：筛缝间隙＜0.35～0.5mm，用于回收煤浆中0.35～0.5mm以上的煤浆颗粒；所述二级脱水设备选自板框压滤机或隔膜压滤机，筛网特征为：筛缝间隙＜0.2mm，主要用于回收细颗粒煤浆；所述回收桶带搅拌功能，回收桶内设置有液位计，底部设置压差式密度计，顶部设置电磁补水阀门及流量计，所述流量计与密度计设置控制连锁，根据指定密度实现自动补加水。
[0011] 本发明提供的另一技术方案：一种重介质粗颗粒管输煤浆制备方法，包括如下步骤：
[0012] 步骤S1、煤坑中的原料煤输送至破碎机中进行破碎，通过检查筛筛选后，筛下物通过螺旋输送机输送至缓冲仓中进行缓存；
[0013] 步骤S2、打开缓冲仓下的平板闸门，通过定量给料机将指定比例的原煤给入混浆桶中，同时打开混浆桶的搅拌器进行搅拌作业；
[0014] 步骤S3、将介质回收槽中的回收介质通过转移泵输送至重介质桶中，同时补加工艺水使重介质桶重介液浓度至指定浓度，将配置好的重介液通过重介液投加泵将重介液按一定比例加入混浆桶中与粗颗粒煤一同搅拌、熟化制取管输煤浆，制备好的煤浆通过喂料泵运至煤浆输送管线；
[0015] 步骤S4、煤浆输送管线输送后的浆体，经过一级脱水设备脱水后，含重介滤液进入磁选机中进行重介质回收，回收的重介质进入回收桶中，同时补加水将回收介质配置成指定浓度浆液，通过返介泵将介质通过重介质返回管线送至介质回收槽中；
[0016] 步骤S5、脱介滤液进入到脱介滤液桶中，并通过二级脱水喂料泵将脱介滤液送至二级脱水设备中进行脱水，经过一级脱水的粗颗粒与二级脱水的细颗粒通过输送皮带运送至指定堆煤场地。
[0017] 进一步的，所述步骤S1中原料煤为选煤厂精煤来料，全水分M＝10～25％；
[0018] 所述破碎筛下物其粒度特征为：‑0.045mm含量2％～5％，3mm～6mm含量20％，平均粒度0.9～1.6mm。
[0019] 进一步的，所述步骤S3中重介质采用磁铁矿粉，其比重4.6～5，‑325目含量＞85％，＞0.15mm含量不大于1％；磁铁矿粉在矿浆中占煤干基量不大于20％，
[0020] 重介质桶的重介液质量浓度设置为30～35％；
[0021] 所述混浆桶的煤浆质量浓度范围为35％～55％，其质量浓度按下列公式计算：
[0022] 其中，M煤——干基煤质量/kg，M水——浆体中水质量，M重介质——重介质质量；
[0023] 所述搅拌熟化作业时间为30min～50min。
[0024] 进一步的，所述步骤S4中重介质的回收率＞98％，所述返回介质的指定浓度为30％～35％。
[0025] 本发明采用重介质代替水作为管道输送媒介，可以降低煤浆中粗颗粒的沉降，保证浆体输送的安全性；此外，通过本发明提供的介质回收系统，一方面可以保证粗颗粒煤浆中细粒级含量不增加，从而保证脱水效率；另一方面也降低了介质消耗。通过本发明可以有效的降低粗颗粒煤浆输送中沉降风险，同时保证终端粗颗粒煤浆的脱水效率不受影响。
附图说明
[0026] 图1是本发明的结构示意图；
[0027] 图2是本发明的工艺流程图；
[0028] 图中：1‑煤坑，2‑破碎机，3‑检查筛，4‑螺旋输送机，5‑缓冲仓，6‑定量给料机，7‑混浆桶，8‑喂料泵，9‑介质回收槽，10‑重介质桶，11‑重介液投加泵，12‑一级脱水设备，13‑磁选机，14‑回收桶，15‑返介泵，16‑脱介滤液桶，17‑二级脱水喂料泵，18‑二级脱水设备，19‑输送皮带。
具体实施方式
[0029] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他具体实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 如图1所述的一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统，包括制浆系统、重介质投加系统和重介质回收系统，所述制浆系统包括依次连接的煤坑1、破碎机2、检查筛3、螺旋输送机4、缓冲仓5、定量给料机6、混浆桶7和喂料泵8，所述重介质投加系统包括介质回收槽9、重介质桶10和重介液投加泵11，所述重介液投加泵11的出口连接到混浆桶7，喂料泵8的出口通过煤浆输送管线连接到一级脱水设备12，所述重介质回收系统包括磁选机13，一级脱水设备12的含重介滤液出口与磁选机13的进口连接，磁选机13通过溜槽与回收桶14相连，回收桶14底部与返介泵15相连，返介泵15通过重介质返回管线与介质回收槽9相连，磁选机13的出口与脱介滤液桶16连接用以接收脱介滤液，所述脱介滤液桶16通过二级脱水喂料泵17进入到二级脱水设备18进行二级脱水，经过一级脱水的粗颗粒与二级脱水的细颗粒通过输送皮带19运送至指定堆煤场地。
[0033] 煤坑1与破碎机2连接，所述破碎机2下方与检查筛3通过溜槽相连，所述检查筛3的筛下物出口连接到螺旋输送机4，螺旋输送机4出口连入缓冲仓5的入口，缓冲仓5出口与定量给料机6相连，设置有混浆桶7接收定量给料机6来料，混浆桶7的出口与喂料泵8相连。
[0034] 所述检查筛3筛孔直径设置为6mm；所述缓冲仓5缓冲能力为15～30min的入料量，缓冲仓5的顶部设置雷达料位计，出料口设置液动闸门控制物料开启。
[0035] 所述定量给料机6设置有变频调速模块以及称重模块，用于实现原料煤可控给料以及实时给料量检测；所述混浆桶7带有高速剪切搅拌功能，桶壁周围设置导流挡板，混浆桶7的顶部设置有超声波液位计检测浆体液位，所述混浆桶7设置重介质入料开口用于与重介液投加泵11的输送管路连接，所述混浆桶7的底部设置压差式密度计，底部出料口与喂料泵8相连。
[0036] 所述介质回收槽9上设置转移泵，底部设置充气装置，以防止介质沉降，转移泵与重介质桶10相连；所述重介质桶10带有搅拌功能，底部设置压差式密度计，顶部设置超声波液位计，上部设置补水口，以实现重介液密度的调节控制；所述重介液投加泵11带变频器以实现流量可调，出口处设置声呐流量计，出口管路连至混浆桶7入口。
[0037] 所述一级脱水设备12选自沉降式离心机或煤泥离心机，筛网特征为：筛缝间隙＜0.35～0.5mm，用于回收煤浆中0.35～0.5mm以上的煤浆颗粒；所述二级脱水设备18选自板框压滤机或隔膜压滤机，筛网特征为：筛缝间隙＜0.2mm，主要用于回收细颗粒煤浆；所述回收桶14带搅拌功能，回收桶14内设置有液位计，底部设置压差式密度计，顶部设置电磁补水阀门及流量计，所述流量计与密度计设置控制连锁，根据指定密度实现自动补加水。
[0038] 实施例1
[0039] 采用山西某地长焰煤作为原料煤，全水分为11.3％，其原煤粒度分布入表1所示。
[0040] 表1实施1采用长焰煤指标
[0041]
[0042] 采用如图1所述的一种防沉降的重介质粗颗粒管输煤浆制备系统以及图2所述的工艺流程，将原料煤经过环锤式破碎机破碎后、得到破碎级煤样。经过直线振动筛筛分后、筛下物依次通过螺旋输送机、缓冲仓、定量给料机后，在混浆桶中与水及重介质充分混合，并搅拌熟化30min，混合浆体指标如表2所示。
[0043] 表2制备重介质粗颗粒煤浆指标
[0044]
[0045] 重介质采用磁铁矿粉，其比重为4.7，‑325目含量为86.5％，＞0.15mm含量为1％。在重介质桶中将重介质液浓度配置为35％后，通过重介液投加泵加入至混浆桶中，所制的矿浆质量分数55％，其中重介质含量20％，指标如表2所示。混合好的矿浆通过离心式渣浆泵，将重介质粗颗粒矿浆经过工业化环管进行测试，通过透明观察管对流速1.8m/s、2.0m/s、2.2m/s三个流速下的矿浆流动状态进行了观察，矿浆浆体性质稳定，均未发现固体颗粒的沉积。测试后进行矿浆的介质回收及脱水。其中，一级脱水采用卧式沉降式离心机，重介质通过磁选机脱除，回收率经测算为98.5％，脱除重介后的煤浆则是通过板框式压滤进行二级脱水。最终的脱水产品外水分经过测算为12.8％。
[0046] 实施例2
[0047] 采用榆林某地贫瘦煤作为原料煤，全水分为10.82％，其原煤粒度分布入表3所示。
[0048] 表3实施例2采用贫瘦煤指标
[0049]
[0050] 在实施例1中，将重介质的加入量调整至15％，一级脱水设备选用煤泥离心机，二级脱水设备选用隔膜压滤机，其余步骤与实施例1步骤保持一致，经过环管测试以及脱水测定，对流速1.8m/s、2.0m/s、2.2m/s三个流速下的矿浆流动状态进行了观察，结果表明矿浆浆体性质稳定，均未发现固体颗粒的沉积。重介质的回收率经过测定为99.2％，脱水煤的外水分为11.84％。
[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
