旋流器分类及工作原理

常用旋流器介绍及常见故障处理

一、常用旋流器有以下几种：分级旋流器、重介旋流器、水介质旋流器

工作原理：旋流器依靠离心沉降进行分离。将需要分享的两相混合液以一定的压力从旋流器圆筒端上部的进料口送入，从而在旋流器内形成强烈的旋转运动。由于轻相和重相之间的密度差异或粗细颗粒之间的粒度差异，所受的离心力和流体曳力大小不同，大部分的轻相（或细粒级）通过旋流器溢流口排出，而重相（或粗粒级）则由底流口排出。

(一) 分级旋流器就是我们几个厂常用的一二级旋流器主要依据颗粒的粗细进行分级。

（二）水介质旋流器: 水介质旋流器又称为自生介质旋流器。它是用水和入料中的细颗粒形成的介质分选，而不需要外加高密度介质，由于实际分选密度和介质密度差别较大，所以在水介质旋流器中粒度分级的作用较明显。为获得较好的按密度分选的精度，对旋流器的设计进行修改并且限制入选煤的粒度范围不要太宽（例如" -20mm,-13mm或-6mm）。

典型的水介质旋流器如图所示。它的主要特点是圆锥段较短，锥角较大和较长的溢流管。单锥有90°和75°两种，也有用三段不同的锥角（复锥水介旋流器）。这种设计有利于降低粒度分级效应，改善按密度分级的效果。溢流管离圆锥段愈近，低密度的大颗粒达不到它的沉降末速，愈不容易被离心力抛到筒壁，而被上升流带入溢流管排出。水介质旋流器的锥体有一个大的锥角，锥体角度的增大会产生一个向上的推力使得重密度颗粒产生悬浮的旋转床层，密度小的颗粒不能穿透该床层进入底流，通过溢流管排出，成为精煤产品，重介质（如矸石）则通过底流口排出。

水介质旋流器作为一种简易可行的分选设备，具有结构简单、生产费用低、工艺系统简单、分选下限低及处理量较大等优点。但其分选精度较差、溢流不经过脱泥达不到精煤灰分要求。单机处理能力最大可达40T/H，单段水介质旋流器只适用于粗选，若用两段水介质旋流器分选则可取取得较好的效果，尤其是处理易选煤。水介质旋流器主要用于处理易选末煤和粗煤泥、跳汰中煤再选、氧化煤泥以及脱除煤中的黄铁矿。

水介质旋流器主要有Ф200、Ф350、Ф500等几种规格，可以与跳汰机、重介质旋流器组成分选系统，以增大选煤厂的处理能力；或用于洗选跳汰中煤；水介质旋流器也可以用于回收煤泥沉淀池中的煤泥。

（三） 重介质旋流器

选煤用的重介质旋流器是在分级旋流器基础上发展起来的。重介质旋流器是在离

心力场中进行分选的设备，基本原理是利用阿基米德原理在离心力场中进行的。由于离心力比重力大几十甚至几百倍，故对细粒和密度差别小的物料，在离心力场中比在重力场中有效的多。主要用于分选50～0.5mm煤。近年来，随着技术的进步，大直径旋流器不断应用于生产实践，分选粒度上限逐渐加大，如1200/850无压三产品旋流器的分选粒度上限可达80～90mm，一般应用50mm，重介质旋流器的适用范围正逐步加大。重介质旋流器是一种结构简单、无运动部件的选煤设备。根据机体结构和形状分为圆锥型和圆筒型两产品重介质旋流器；双圆筒串联型和圆筒与圆锥串联的三产品重介质旋流器。旋流器的各结构件分为整体铸造和耐磨内衬两种形式。整体铸造材料常用的有耐磨合金和聚氨酯等，耐磨合金材料常用的有Cr15M03、抗磨复合材料、硬质合金等；耐磨内衬材料有耐磨钢玉衬片、碳化硅和聚氨酯等。

第一节 两产品重介质旋流器

两产品重介质旋流器按其原料煤给入方式分为有压（切线）给煤式和无压（中心）给煤式两种。前一种为圆锥形重介旋流器，后一种为圆筒形重介旋流器。

1、圆锥形重介质旋流器

图为两产品重介质旋流器结构图。结构为：

有压给料二产品重介质旋流器结构简图

1—入料管；2—锥体；3—底流口；4—溢流管

5—溢流室；6—基架

物料与悬浮液混合，以一定压力从入料管沿切线(渐开线)方向给入旋流器圆筒部分（如图）由于离心力的作用，高密度物料移向锥体的内壁，并随部分悬浮液向下作螺旋运动，最后从底流口排出；低密度物料集中在锥体中心，随内螺旋上升，经溢流管进溢流室排出。溢流先进入溢流室，然后顺切线方向排出，可以减少对旋流器不利的反压力。旋流器内流体的切线速度很大（4.4m/s以上），对部件磨损严重。为了提高设备的使用寿命，可用合金钢等耐磨材料整体铸造，也可以采用耐磨材料作衬里（如铸石等），但衬里要求光滑，无凹凸和台阶，以免破坏液体的正常流态。安装角度一般按中心线与水平线成10°.

2、圆筒形重介质旋流器

美国20世纪50年代制造的DWP型重介质旋流器属无压给料式圆筒形旋流器，其构造见下图。分选物料与悬浮液分开给入。物料无压、自重给入上部中心入料管（在给料箱内也加入少量悬浮液）；悬浮液用泵以0.06~0.15MPa的压力沿切线压入圆筒下部（圆筒呈25°~30°倾角安装）。沿切线压入的悬浮液从底至顶造成一股上升的空心旋涡流。矸石与一部分高密度（起浓缩作用的）悬浮液沿筒壁上升，从矸石排出口排出。精煤与低密度悬浮液聚集在旋涡中心向下流动，通过下部排出口排出。

这种旋流器优点是：物料与悬浮液分开给入，有利于悬浮液密度的测定和调整；物料与悬浮液之间接触时间短，粉碎程度低；旋流器各部件磨损小，使用寿命长。缺点是分选精度较差。

第二节 三产品重介质旋流器

三产品重介质旋流器是由两台两产品旋流器串联组装而成的。第一段为主选，采用低密度悬浮液进行分选，选出精煤和再选入料，同时由于悬浮液浓缩的结果，为第二段准备了高密度悬浮液。第二段为再选，分选出中煤和矸石两种产品。三产品重介质旋流器是用一台圆筒旋流器和一台圆锥旋流器串联而成（见下图

双圆筒串联型无压给料三产品重介质旋流器见图

图1-2无压给料三产品重介质旋流器结构简

一台三产品重介质旋流器代替两台两产品重介质旋流器，其优点是：可以省掉一个悬浮液循环系统和再选物料的运输；减少厂房空间，并方便生产管理。但是，第二段悬浮液是由第一段旋流器浓缩而来，所以第二段旋流器的分选密度除与第一段分选密度有关外，还与第二段底流口直径有关。因此，在正常情况下，只改变入料悬浮液的密度和第二段底流口直径两个参数，即可达到所需分选密度的调整范围

1. 工作原理

煤和矸石的混合物渐开线给料方式进入充满给定密度悬浮液的旋流器中，受到重力和离心力的作用而分离；大于悬浮液密度的矸石，所受作用力的方向与离心加速度方向相同，在悬浮液中做离心运动，集中在外层形成矸石带，由于干扰沉降作用，紧贴器壁的是大矸石，其次是中等粒度、小粒度矸石，汇合成螺旋运动沿器壁由底流口排出；小于悬浮液密度的煤，在旋流器中做向心运动，并集中在旋流器的中心轴附近呈旋涡运动形成中煤和精煤带，在溢流管附近，由于溢流管底部的涡流作用发生二次分选，精煤沿溢流管排出，中煤和矸石将再旋流，中煤带在轻颗粒与重颗粒间起隔栅作用，该处可使灰分较低的中煤向底流口方向运动，作为尾煤排出或随精煤沿溢流管排出。

近年来，我国选煤厂开始采用小直径重介旋流器来分选0～1mm 的煤泥，一般10台一组，结构材料为Q235A外壳，内用耐磨聚氨酯弹性体，在煤泥分选方面有一定的效果。

二、操作要点

（1）旋流器在工作过程中要保持给料压力和给料浓度的稳定，这样有利于保持较高的分选效率。

（2）加强巡回检查，发现入料管口和底流口堵塞及时停机处理。

（3）经常检查底流口磨损情况，当磨损量达到影响分选效率的尺寸时要及时更换。 工作条件：在实际生产中，实现重介旋流器有效分选的条件是，旋流器轴心必须形成空气柱。在正常情况下，因底流口附近悬浮液所受离心力大，切线速度大，底流必定呈幅射伞状排出。因此，要求有足够的给料速度和压力以保持其稳定。旋流器因制造粗糙和磨损造成旋流器内凹凸不平或阻塞等，都将破坏悬浮液在旋流器中的正常流态，降低分选效果。

优点：1）分选效率高2）分选粒度范围宽；3）可使用粘度很高的悬浮液；4）简化工艺节约投资；5）结构简单，易实现自动化。

缺点：设备磨损严重，悬浮液的用量较大，液流在旋流器内的工作不能直接调节。

三、影响重介旋流器分选效果的因素

（一）旋流器结构参数对分选效果的影响

锥角大小的影响

锥比的影响

入料口尺寸的影响

溢流管插入深度的影响

安装角的影响

（二）操作调整对分选效果的影响

1、入料压力的影响

入料压力是旋流器内产生离心力作用的动力，是使物料得到有效分选的重要因素。增大入料压力悬浮液进入旋流器的速度增大，离心力增高。因此，在一定程度上增大入料压力，可以加速分选过程，提高旋流器的处理量和分选效果。但入料压力过高，

悬浮液本身的浓缩作用加强，一方面使悬浮液的密度在旋流器中分布更加不均匀，另一方面增大物料的实际密度，反而降低了分选效果。此外入料压力增大还将增加设备的磨损和动力消耗。现在趋向采用无压给料或低压给料，一般给料压力为0.05MPa~0.10MPa。

2、入料固液比的影响

入料固液比的操作中经常调整的一个因素，它直接影响旋流器的处理量和分选效果。当入料固液比增大时，旋流器的处理量将增加，但物料分层阻力增大，轻重矿物彼此混杂的可能性增加，分选效果降低。一般情况下采用1：4~1：6的固液比为宜，处理难选煤时固液比可以降至1：8。

3、加重质粒度和悬浮液中煤泥含量的影响

悬浮液密度的稳定性是影响分选效果的重要因素。由于加重质粒度越粗，旋流器内浓缩作用越加显著，而过高的浓缩对分选是不利的。因此对加重质的粒度组成要求比较严格，尤其是低密度分选条件下加重质粒度要求更细。一般重介旋流器要求磁铁矿中粒度小于0.028mm级含量不低于90%。

4、悬浮液密度的影响

产品质量主要靠调节悬浮液产密度来调节。悬浮液密度的大小要根据原煤性质和产品质量来确定。一般入料中悬浮液密度比实际分选密度低0.2~0.4。要求的分选密度越高，这种差别就越大。在实际生产过程中这个差值可以通过旋流器的入料压力与底流口大小来调节。

四、日常保养维护及常见故障处理

旋流器没有运动部件，维护量小。

（一）重介旋流器

故障1：回收率低矸石发热量高

处理办法：底流嘴直径磨大，调整角度或更换；比重设置不合理，比重仪显示不准，重新设置与化验结果对比，校准比重仪。

故障2：压力不稳，或压力上不去

处理办法：合介桶、混料桶液位低，调整桶位；混料桶水平流管入口有煤块，清理；检查风管阀门是否关严。

故障3：旋流器体连接密封垫坏，漏料

处理办法：停车更换新垫

故障4：底流中含轻物料多

处理办法：如果压力低，可提高并稳定给料压力；如果底流口磨损大，需检查底流口尺寸，更换合适的底流口材料。

故障5：正常运行中旋流器内异响

处理办法：原煤中混有铁块或耐磨砖，停车打开旋流器检查。

故障6：入料口、底流口、溢流口堵塞

处理办法：打开入料口、底流口、溢流口清理堵塞物。

（二）分级旋流器

故障1：线性排料

现象：排料嘴底流物料太多

处理办法：切断固体入料；换用大排料嘴；检查排料嘴及入料管口是否堵塞。 故障2：异常超粒度

处理办法：出口大、底流嘴磨损严重，更换合适的底流嘴；入料密度过大，检查堵塞物；入料反向流，更换易磨件。

故障3：振动

处理办法：发生空吸，使用吸气管；物料量大，改变入料/旋流器参数；线形排料，控制入口；溢流管变形，更换溢流管。

故障4：底流密度过低

处理办法：旋流器入料情况不正确，更换排料嘴/溢流管；排料嘴尺寸不正确，使用尺寸正确的排料嘴。

故障5：达不到分级点/能力

处理办法：入料尺寸不正确，更换入料/旋流器参数。

故障6：磨损率高

处理办法：流量太大-压力下降多，改变入料情况或旋流器参数；2段运行/需要大尺寸旋流器，改变旋流器参数；入料的磨损性高，更换制造材料。

故障7：性能不稳定

处理办法：分料不均衡，使用正确的分配器；堵塞，检查堵塞。

故障8：旋流器堵塞

处理办法：错配物料进入旋流器，检查筛孔。

故障9：运行压力在一个很大范围内摆动

处理办法：泵及旋流器不平衡，隔离旋流器使之达到稳定的运行压力或重新设定泵速。

故障10：底流密度太低

处理办法：排料嘴磨损或太大，更换合适的排料嘴。

故障11：旋流器振动严重

处理办法：入料压力太大，打开旋流器；旋流器内局部堵塞，停机并打开旋流器

进行检查。

故障12：排料嘴、入口及溢流管磨损率高

处理办法：入料中含有粗糙尖锐颗粒，检查来料区设备；入料压力过大，打开旋流器使之回到设计的运行压力。检查旋流器的制造材料。

故障13：底流桶发生溢流

处理办法：后续系统管路受限或堵塞，取消限制，检查管路角度，检查排料区管路尺寸。

故障14：溢流桶发生溢流

处理办法：后续系统管路受限或堵塞，取消限制，检查管路角度，检查排料区管路尺寸。

故障15：不形成扇流

处理办法：煤量大，沫煤比例大，减小带煤量；压力设置不合理，调整泵频率；桶位低，入料闸板开启小，提高桶位，开启闸板。

北京中选公司培训试题

一、 填空题：

1. 常用旋流器有以下几种：（分级旋流器）、（重介质旋流器）、（水介质旋流器）。 2. 重介质旋流器是在（离心力场）中进行分选的设备，基本原理是利用（阿基米德）

原理在（离心力场）中进行的。

3. 水介质旋流器又称为（自生介质旋流器），它的特点（圆锥段较短），（锥角较大）

和（较长的溢流管）。

4. 两产品重介质旋流器按其原料煤给入方式分为（有压（切线））给煤式和（无压（中

心））给煤式两种。

5. 二产品圆锥旋流器的结构：（入料管）、（圆锥体）、(圆柱体)、（底流口）、（溢

流管）（溢流室）、（基架）。

6. 重介旋流器按出产产品分为（三产品）和（两产品）重介旋流器。

二、 判断题：

1. 提高重介旋流器入料压力可以提高分选效果，所以旋器入料压力越高越好。（ ）

2. 分级旋流器底流呈线型排料是正常的。（ ）

3. 在实际生产中，实现重介旋流器有效分选的条件是，旋流器轴心必须形成空气柱。（ ）

4. 旋流器在工作过程中要保持给料压力和给料浓度的稳定，这样有利于保持较高的分选效率。（ ）

5. 加重质（介质）粒度的粗细对旋流器分选效果的影响不大。（ ）

三、 简答题

1. 重介旋流器的工作条件是什么？它的优点和缺点？

2. 操作调整对重介旋流器分选效果的影响？