射流驱动式药剂分散系统及应用该系统的调浆改质设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤浆预处理领域，具体涉及一种用于高灰难选细粒煤泥的调浆与改质的射流驱动式药剂分散系统及应用该系统的调浆改质设备。
【背景技术】
[0002]由于我国煤泥的可浮性普遍较差，因此煤浆预处理是浮游选煤工艺中必不可少的环节，是浮选机获得良好的技术经济指标的先决条件。煤浆预处理的必要性主要有以下四点:1)、将浮选药剂(非极性油类捕收剂和起泡剂)充分分散，煤泥的浮选药剂不溶或微溶于水，只有将其充分分散成大量的微小液滴，才能将其均匀混合到煤浆中；2)、将分散的浮选药剂良好地混合在入浮煤浆中，非极性油类捕收剂在不同直径的煤粒表面形成较为稳定的油膜，提高煤粒的疏水性；3)、浮选药剂在煤粒表面发生物理化学反应需要有一定的作用时间；4)、将入浮煤浆稀释到合理的浓度范围。
[0003]煤浆的预处理工序中，目前浮选剂的分散一般有三种方式:
[0004](I)、机械分散
[0005]我国于上世纪80年代研发的XY系列矿浆预处理器是将浮选剂引入到加药嘴后，借助搅拌叶轮定子混合器中的上层叶片旋转，用机械方式分散，由于搅拌叶轮的线速度有限，仅为8.0m/s，所分散的油滴直径较大，在煤浆中混合得不够均匀，增加了浮选剂用量。
[0006](2)、乳化分散
[0007]在我国一些选煤厂推广使用的水喷射式乳化器结构，大致为压力水从喷嘴高速喷出，在喷射室内形成负压。浮选剂由此吸入并裹卷到射流之中，经水力冲击、剪切，分散为〈15 μ m的油滴，乳浊液由混合管喷出。然而，该水喷射式乳化器，通常都为单侧入药的方式，该方式导致射流受到的气压作用不稳定，药剂与水液间的混合均匀度往往较低，仍待进一步改进。
[0008](3)雾化分散
[0009]于上世纪80年代在我国开始使用的XK系列矿浆准备器，如申请人为唐山国华科技有限公司于2010年I月15日申请的专利名称为“雾化混合式煤浆预处理器”(申请号:201010033384.9)的发明专利文本就公布了以下技术方案:其由雾化系统、上部箱体和下部箱体三部分组成。雾化系统由主电动机、挠性联轴器、套筒、起雾盘和加药漏斗等组成。上部箱体为进料和浮选剂雾化工作区，箱体外侧有中心入料槽，左右两侧有溢流槽。下部箱体是煤浆与浮选剂充分混合的工作空间，左右两侧均安装有三块上滑板和两块下滑板，各滑板上均布等高的坎条。实际使用时，浮选剂经加药漏斗及管道流入起雾盘上方的套筒内，并溅落在起雾盘正面中心区，粘附在高速旋转的盘面上形成一层薄液膜，在离心力的作用下向盘边缘运动，被盘边缘的锯齿切割为雾滴；入浮煤浆经中心入料槽分配到上部箱体两侧的溢流堰中，沿堰宽呈瀑布状溢流，其在泄落过程中与浮选剂雾滴相遇，还有一部分雾滴靠重力直接降落在第一层上滑板，之后，混有浮选剂的煤浆通过上、下滑板的坎条，连续跃起和混合，使得煤浆与浮选剂雾滴充分混合，直至从箱体底部排出进入浮选机。作为领域内较为先进的煤浆预处理装置，其浮选剂液滴比乳化分散的液滴要更小一个数量级，分散效果较好；但是，在实际使用时人们发现，由于上述结构中浮选药剂的分散效果均依靠起雾盘转动来实现，往往需要一个用于形成密闭空间的密闭状箱体，方可避免雾状药剂的无意义飘散，其密闭环境的形成却往往造成了诸如起雾盘工作环境较差而易于发送产品故障、无法对于浆液混合过程实现直观观察乃至产生故障也难于及时发现等诸多缺陷，从而给现场操作和维护工作带来困扰；此外，高速转动的起雾盘，对于驱动电机转速要求过高，也即必须采用转速高达3000转/分的二级电机方可保证其工作性能，这都为实际的装配、购买乃至维护成本造成严峻挑战。
【发明内容】
[0010]本发明的其中一个目的在于提供一种结构简单而合理的射流驱动式药剂分散系统，以高效而可控的实现药剂与矿浆的均匀混合进料需求。除此之外，本发明还提供了一套应用上述系统的调浆改质设备，可对入浮煤泥起到很好的调质作用，尤其适合难浮细粒煤的调浆改质需求，其工作效率高而预处理过程快速方便。
[0011 ] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0012]一种射流驱动式药剂分散系统，至少包括射流喷头以及用于提供射流喷头以混合液的液流管路，其特征在于:所述射流喷头包括外管体，所述外管体外形呈两端内径粗而中段内径细的缩颈管状结构，液流管路连通于外管体的一端，外管体另一端构成混合液出口 ；外管体内同轴套设有转轴，转轴的靠近液流管路一端同轴布置主动叶轮而混合液出口端同轴设置从动叶轮；所述液流管路呈三通状构造，其中两通管路分别连通药剂管路及矿浆管路，连接外管体的一通管路的出液方向位于主动叶轮的切线方向上且该通管路管腔内布置用于初步混合上述矿浆与药剂的管路混合器。
[0013]外管体的内腔处固定有用于使混合液沿从动叶轮切线方向冲击从动叶轮的导流定子；外管体的用于安置从动叶轮的一端为口径渐粗的喇叭口形扩散管构造，导流定子布置于从动叶轮的靠近主动叶轮一端处。
[0014]导流定子呈以外管体轴线为中心线布置的涡卷状叶轮构造，且所引导的液流流向与从动叶轮转向同向布置。
[0015]一种应用上述系统的调浆改质设备，至少包括混合箱以及设置于混合箱内的分级混合系统，混合箱顶部布置药剂雾化分散系统而底部设置射流喷头；药剂雾化分散系统包括起雾盘，起雾盘位于混合箱的腔体内且以轴线铅垂的驱动轴驱动；药剂箱的其中一个药剂管路出口延伸至起雾盘的盘面中心处；起雾盘的盘缘下方设置用于剪切分散混合液的环形分散单元；在环形分散单元与混合箱的箱壁之间空间处布置用于引入外部矿浆的矿浆入料槽，矿浆入料槽的外槽壁为混合箱箱壁而内侧壁构成溢流壁，矿浆由矿浆入料槽的溢流壁溢流入环形分散单元进料口处以与药剂混合；在环形分散单元的出料口下方布置倾角跌落板，倾角跌落板为由混合箱箱壁向驱动轴轴线处上翘延伸的喇叭口状构造，在倾角跌落板上沿混合液行进方向依次设置多根坎条，倾角跌落板与驱动轴间存有供混合液跌落的间隙；驱动轴上还同轴安装有一组以上的搅拌叶轮，搅拌叶轮布置于喇叭口状构造的倾角跌落板下方处，环绕搅拌叶轮布置有定子壁，定子壁由倾角跌落板的内环面向下顺延形成；夕卜管体与驱动轴同轴且由下而上的贯穿混合箱的底端面，外管体的混合液出口指向最下层搅拌叶轮的轮面处，混合箱的出液口与外管体的安装位置相异布置。
[0016]所述混合箱的底端面处垫设有一层平板状的假底隔板，两者间隙用以夹设混合单元；混合单元及环形分散单元均由挡片沿混合液流动方向交错布置而成。
[0017]所述混合箱的箱壁处设置冲程隔膜搅拌器，冲程隔膜搅拌器位于倾角跌落板下方处；所述冲程隔膜搅拌器包括沿驱动轴径向贯穿混合箱箱壁的冲程轴，以及驱动该冲程轴作沿杆长方向的直线往复动作的驱动电机，冲程轴的位于混合箱内腔的杆端布置高分子材料隔膜；高分子材料隔膜的膜边固接于由混合箱的内壁处凸设而出的套筒顶端，高分子材料隔膜的中心与冲程轴杆端固接布置。
[0018]冲程隔膜搅拌器为四个并等高度的沿混合箱箱壁的周向环绕均布。
[0019]所述起雾盘的上盘面处径向设置直棱状的筋条，筋条由起雾盘的轴心延伸至其盘缘处且筋条表面呈锯齿状构造；各筋条沿起雾盘上盘面周向环绕布置。
[0020]所述环形的矿浆入料槽的顶部盖设有环形的盖板，盖板上贯穿板体设置溢流口，各溢流口沿盖板的环形方向依次均布。
[0021]药剂箱的延伸至起雾盘的盘面中心处的药剂管路上沿药剂流动方向依次设置有隔膜计量栗、控制阀门以及流量计。
[0022]本发明的有益效果在于:
[0023]I)、相对传统的射流分散系统，本发明一方面利用了混合液的高流速，从而通过主动叶轮与从动叶轮的同轴协同作用，进而实现无机械驱动部件下的自动液流搅拌目的。工作时，利用流体的流速力，矿浆携药剂高速涌入主动叶轮内并驱动其旋转，主动叶轮同步带动从动叶轮转动，进而使得药剂在沿外管体行进过程中不断受到各叶轮的冲击、搅拌，并伴随外管体管壁的碰撞力，最终使得混合液被强制乳化分散成微小液滴。另一方面，在矿浆与药剂进入外管体之前，首先经过该管腔内布置的管道混合器以进行初步混合，以保证整个混合液以更为均匀的混合状态进入该射流喷头内。本发明尤其适用细粒煤含量多的矿浆的预处理过程中，可高效而可控的实现药剂与矿浆的均匀混合进料需求。
[0024]2)、从动叶轮进液方向设置导流定子，从而可促使矿浆以从动叶轮的切线方向冲击从动叶轮的轮体，符合流体力学最佳运动特征。在上述限定方向的冲击作用下，混合液会得到最佳的搅拌叶轮冲击、搅拌和导流定子的碰撞作用