潮濕細粒煤的團聚與解聚機制和氣流分級研究

　　《潮濕細粒煤的團聚與解聚機制和氣流分級研究》先對氣流分級中潮濕細粒煤的受力進行了分析和量級計算，從力學角度對煤的團聚和解聚問題給予解釋。計算表明：在氣流分級中，靜態(tài)液橋力是使潮濕顆粒團聚的主要作用力，曳力和碰撞力可促使聚團解聚。脫粉難的原因不僅和力隨顆粒粒徑的變化有關(guān)，還與團聚顆粒間的粒徑比有關(guān)。《潮濕細粒煤的團聚與解聚機制和氣流分級研究》建立了顆粒團聚的統(tǒng)計自相似分形模型，利用團聚體的數(shù)量一粒徑分形維數(shù)來表征團聚強弱，通過團聚實驗研究細粒煤的外水含量、初級粒徑和密度對團聚的影響。研究發(fā)現(xiàn)：潮濕細煤的團聚具有較強的分形特征，分形維數(shù)越小，團聚越強。分形維數(shù)隨著濕煤外水含量的增加而變小，隨著密度的增加先減小后略增，一般在密度為1．6～1．8g／cm。時小。分形維數(shù)隨著細粒煤初級粒徑的增大而快速增加。通過高速動態(tài)攝像儀拍攝了濕煤聚團在不同條件下的碰撞解聚行為；借助于圖像分析技術(shù)，研究了不同的碰撞條件對聚團解聚效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)：聚團的碰撞解聚呈現(xiàn)出碰撞式、重力一碰撞式和剪切一碰撞式三種解聚模式。碰撞對聚團的解聚效果隨著黏附細粒煤粒徑的增加而變好；隨著碰撞板傾角的增加，碰撞中的聚團的質(zhì)量損失減小但碎片的分散性變好；碰撞板的表面凹凸形態(tài)對聚團質(zhì)量損失影響并不明顯，對碎片的分散影響較顯著。利用離散單元法和液橋理論，從細觀上分析了兩顆粒濕聚團碰撞分離的物理過程，從動力學角度研究了兩顆粒濕聚團的分離條件和影響因素。用顆粒流軟件PFC對多顆粒包衣結(jié)構(gòu)聚團的碰撞解聚進行了數(shù)值仿真。研究發(fā)現(xiàn)：濕聚團的碰撞分離過程經(jīng)歷聚團與壁面的碰撞、聚團內(nèi)顆粒間的接觸碰撞以及液橋的拉伸斷裂三個階段。當顆粒間的大分離距離大于液橋的斷裂距離時，液橋發(fā)生斷裂，濕顆粒得以分離。對濕顆粒的分離起決定性作用的是法向速度，水分的增加使液橋難以斷裂。包衣結(jié)構(gòu)濕聚團內(nèi)部液橋的斷裂由碰撞點向外、由底部向上、由內(nèi)層向外逐漸擴展，經(jīng)歷了緩慢破裂、快速破裂和完全破裂三個階段。碰撞速度越大，顆粒重力越大、黏結(jié)強度越小、大顆粒的轉(zhuǎn)速越高，聚團的解聚越快且解聚程度越高。為優(yōu)化分級設(shè)備，《潮濕細粒煤的團聚與解聚機制和氣流分級研究》利用流體力學軟件Fluent對四種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分級機進行了氣固兩相流模擬。結(jié)果表明：分級機內(nèi)增設(shè)導流板能增強流場、提高壓差、分割湍流、增強碰撞，有利于顆粒分散和中等粒徑聚團解聚。最后，對增設(shè)導流板后的分級機進行了潮濕細粒煤的分級實驗。實驗表明：對外水含量在9．94％～11．96％范圍內(nèi)、粒度為2～3．5mm的細粒煤分級時，設(shè)置導流板可使分級效率有一定提高；在入料水分較低和較高時設(shè)置導流板對分級效率影響不大。

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