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水力旋流器是一種即可實(shí)現分離又可實(shí)現分級的設備,可有效完成液體澄清、除氣、除砂及固相顆粒洗滌、分級等作業(yè)。旋流器在應用過(guò)程中,如何降低運營(yíng)成本,一直是人們關(guān)注的重點(diǎn),那么降低運行成本提高效率,最為行之有效的辦法是什么呢?那就是最大限度的降低總能耗。
降低水力旋流器能耗的方法有哪些??
影響旋流器總能耗的因素主要有進(jìn)口損失、出口損失和內部流量損失三部分,其中進(jìn)口損失和出口損失在旋流器總能耗損失中占比很小。進(jìn)口損失多因渣漿進(jìn)入旋流器時(shí)因截面突然擴張引起的射流阻力與摩擦等問(wèn)題造成;出口損失多因渣漿排出的動(dòng)能和壓力造成,且對能耗影響微乎其微。
內部損失在旋流器總能耗損失中程度最大,多因內壁摩擦、流體粘性?xún)饶Σ?、湍流耗散及各種局部損失等引起的能量損失,要想改善這些為題,可從如下幾方面入手。
進(jìn)入旋流器中的礦漿以很大速度旋轉,因此固體粒子受到超過(guò)重力幾十倍到幾百倍的離心力作用。由于礦漿以很大速度旋轉,在旋流器中存在二種礦漿流:一種是靠近錐體筒壁向下旋轉流動(dòng)的外流;一種是位于錐種體筒中間旋轉著(zhù)上升的內流。給礦中的粗砂受到較大的離心力進(jìn)入外流之中,沿旋流壁器內下沉,由沉砂口排出,而給礦中的細粒和大部分水以?xún)攘餍问缴仙?,并?jīng)由溢流管作為溢流排出,從而完成分機作業(yè)。
不同的用途自然對水力旋流器的技術(shù)參數提出了不同的要求,包括結構參數、工藝操作參數、給料性質(zhì)等,且各技術(shù)參數間往往相互關(guān)聯(lián),相互制約,不易調整和控制,這就要求我們在選擇水力旋流器前須清楚各技術(shù)參數,有針對性地進(jìn)行選擇。并且還得設計好泵送的管徑與管線(xiàn)的長(cháng)度。由于磨壞損傷會(huì )導致維修泵的成本會(huì )比旋流器高出很多。泵的磨壞損傷在大致上是跟速度的立方成正比的變化的,因此,旋流器的設計應該大限度的靠近泵,這樣做的原因是盡大程度的減小泵速和泵的維修數量。
旋流器?底流是粗顆粒繼續返回磨機研磨。因為顆粒大的話(huà)只有表面能參加反應,顆粒內部無(wú)法參加反應就被當做石膏漿液排除脫水了,造成浪費,同時(shí)也降低了石膏品質(zhì),導致石膏脫水困難。必須定期檢測重介質(zhì)旋流器各主要部件的磨損情況,發(fā)現超限應及時(shí)更換。水力旋流器是用于分離去除污水中較重的粗顆粒泥砂等物質(zhì)的設備,有時(shí)也用于泥漿脫水。分壓力式和重力式兩種,常采用圓形柱體構筑物或金屬管制作。
對進(jìn)料進(jìn)行稀釋是zui有效的控制手段。增加稀釋用水將會(huì )更快更好的實(shí)現分離。還可以對稀釋水的用量進(jìn)行調節,以保持水箱中有不變的水位。雖然操作人員必 須了解分離中可能發(fā)生的變化,當進(jìn)料的稀釋程度很高時(shí),分離情況的變化將zui小。旋流器上的壓力降是旋流器入口處的壓力與溢流壓力之差,當旋流器向大氣中排放時(shí),旋流器入口處的壓力就是壓力降,壓力降迫使一定體積的流體通過(guò)旋流器所需能量的一個(gè)指標,不是研究的壓力模型或流量的一個(gè)指標。壓力過(guò)高會(huì )增加水泵的運行和維修成本,所以應當避免。壓力降愈高,通過(guò)旋流器的流量就愈大,較高的壓力降也會(huì )產(chǎn)生較好的分離效果。旋流器上的各種小孔對其性能的影響也非常大,更換這些孔需要讓系統關(guān)機。
入料壓力是旋流器工作的重要參數。提高入料壓力,可以增 大礦漿流速,物料所受離心力增 大,可以提高分級效率和底流濃度,但通過(guò)增 大壓力來(lái)降低分級粒度收效甚微,動(dòng)能消耗卻大幅度增加,旋流器整體特別是底流嘴磨損更加嚴重。處理粗物料時(shí)采用低壓(0.05~0.1MPa) 操作,處理細粒及泥質(zhì)物料時(shí)采用高壓力 (0.1~0.3MPa) 操作。當旋流器尺寸和壓力一定時(shí),入料濃度對溢流粒度及分級效率有重要影響。入料濃度高,流體的粘滯阻力增加,分級粒度變粗,分級效率降低。實(shí)踐表明,分級粒度為0.074mm時(shí),入料濃度以10百分之~20百分之為宜。入料粒度的變化會(huì )明顯地影響水力旋流器的分級效果。在其它參數不變時(shí),入料中小于分級粒度的物料含量少時(shí),則底流中的細粒含量少,濃度高,而溢流中的粗顆粒含量增加,旋流器的分級效率下降;當入料中接近分級粒度的物料多時(shí),則底流中的細粒物料多,溢流中的粗粒物料多,分級效果下降。
一.改善旋流器溢流管結構
旋流器的溢流管結構設計不合理,會(huì )存在短路流現象,導致旋流器出現溢流跑粗、分離產(chǎn)品中粗細?;祀s等問(wèn)題,這將直接影響旋流器的流量。
解決辦法:
1、在溢流管外壁上附加一些環(huán)形齒,能較大程度的降低甚至消除短路流,當溢流管外壁加上環(huán)形齒后,陡降指數可從0.176提高到0.332,最終旋流器分離精度指數比普通旋流器提高1.8倍。
2、在旋流器的頂蓋與溢流管之間開(kāi)一環(huán)隙,用來(lái)引出短路流,并將短路流返回到密封聚集室,該設計能有效減少溢流產(chǎn)品中粗顆粒的混雜,較比常規分級效率提高8%。
3、在旋流器溢流管的外壁附加與短路流旋轉方向相反的逆向螺旋,可有效解決常規旋流器占處理液10%一20%短路流問(wèn)題,不僅提高了分離效率,同時(shí),還將錐段渦流、背渦、短路渦整合為一個(gè)渦流,節約了能耗。
4、給旋流器溢流管壁增加厚度,能加長(cháng)短路流的路徑,降低短路流流量,因此能有效提高旋流器的分離效率,還能降低其內部損失。
5、將溢流管由直圓管改為漸擴管,該設計思路來(lái)源于漸擴管降速升壓原理,可使得溢流管入口處的渣漿在較低的壓力下也能順利排至水力旋流器外,較比直圓管能耗降低27%。而且,溢流和底流的出口渣漿速度能得到有效的利用,不浪費且降低了運行成本。
二.改善旋流器器壁結構
旋流器在長(cháng)期使用下,器壁會(huì )形成器壁邊界層,這會(huì )屏蔽細粒物料,影響旋流器分級效率。
解決辦法:
1、將旋流器的光滑器壁改為階梯器壁,可通過(guò)器壁上的環(huán)線(xiàn)來(lái)破壞邊壁邊界層對細粒的屏蔽。
2、通過(guò)多孔材料器壁向旋流器內充氣,使得底流中細顆粒的含量相對減少30%~50%。
3、在旋流器錐體表面設置齒狀槽溝,能有效破壞器壁的邊界層,促使渣漿形成一定強度的渦流,更利于細粒離開(kāi)邊界層進(jìn)入到溢流區,提高分離精度。
三.消除旋流器內空氣柱
旋流器內的空氣柱內部不發(fā)生任何分離過(guò)程,在能量消耗上純屬浪費,不僅沒(méi)有貢獻,還占據了溢流口的流動(dòng)面積,同時(shí),空氣柱大小與位置的波動(dòng)加劇了流場(chǎng)的不穩定,在一定程度上破壞了被分離顆粒在旋流器中的規律分布,進(jìn)而降低了旋流器的分離效率。
解決辦法:
1、利用適量的固體棒占據旋流器中原來(lái)的空氣柱位置,當固體棒沾滿(mǎn)原空氣柱位置時(shí),內部損失可降低51%左右,而且分離性能也有所提高。
2、改變旋流器內氣體流態(tài),利用大渦強制破碎成小渦,有效降低中心部位的湍動(dòng)能耗、重心流體的速度梯度、溢流口的流體速度,避免了空氣柱產(chǎn)生的能耗和晃動(dòng)所造成的對分離的不良影響,不僅提高了15%的分離效率,還降低了運行能耗40%左右。
以上內容僅從旋流器器壁結構、溢流管結及空氣柱等造成旋流器內部能量損失的問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了相應的解決辦法,面對旋流器的各種問(wèn)題,需具有針對性的解決,是降低其運行成本、提高生產(chǎn)效益的有效辦法。