双密度层空气重介流化床的研究

对双密度层空气重介流化床的形成和分选过程进行了研究,论证了现有的空气重介流化床难于进行有效的三产品分选,确定了具有锥形过渡段的特殊床型结构,形成了可用于三产品分选的双密度层空气重介流化床.     

双密度层流化床形成机理

对一种可用于三产品分选的双密度层流化床的形成机理进行了实验和理论研究，分析了流化床中的颗粒受力，论证了锥形段的强化分离功能．研究结果表明，特殊的床型设计强化了二元粒子的分离，适宜的流化气速可使各分选带内的床层密度相对均匀，二者结合可形成能满足选煤工艺要求的双密度层流化床．     

新型离心连续分选机数值模拟

离心力场能够减小微细颗粒的沉降时间,降低传统重力分选粒度下限,提高分选效率,但目前应用的离心流化分选机均为间断式排料设备,难以连续运行。本文开发了一种新型离心流化连续分选机,采用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)与离散单元法(discrete element method, DEM)双向耦合技术对连续分选过程进行研究。采用Fluent研究了分选机内流场特征,通过Fluent与EDEM耦合研究了不同密度的颗粒在离心连续分选机内的运动分离过程。结果表明：液相在连续分选机螺旋槽内能够形成较厚的流膜,并延长了液相在分选过程中的运动路径,提高了物料分层分离时间,强化了物料按密度分离。利用新型离心连续分选机,能够有效实现离心连续分选。     

加重质流化特性及其流化床分选效果

为提高空气重介质流化床的分选效果,以磁铁矿粉为加重质,分析其粒度组成及流化特性,并利用不同密度级的示重块代替煤,在不同气速下进行流化床分选实验。结果表明,加重质D的粒度组成基本呈正态分布;该加重质在流化数为1．14～1．43时,可形成较稳定的床层,流化效果较好;以加重质D为分选介质,当气速为6．60cm／s时,流化床的分选效果最佳。该研究为进一步确定流化床的分选范围提供了依据。     

水力旋流器主要参数对分离精度的影响

研究影响水力旋流器分离精度的诸多因素,是提高分离效率的重要途径之一。采用四因素三水平完全正交实验法,分析底流口直径ds、溢流口直径do、溢流管插入深度ho、给料压力p及它们相互间的一阶交互作用对水力旋流器分离精度的影响。结果表明:当ds为10 mm,do为19 mm,ho为50 mm,p为0.07 MPa时是分离精度最优的组合方案。     

液固分选流化床内颗粒动力学方程的简化及应用

对液固分选流化床(liquid-solid fluidized bed separator,LSFBS)内颗粒所受各力进行量级比较,并基于LSFBS主分选区颗粒分离过程和流场特点对颗粒动力学方程进行简化,用四阶Runge-Kutta算法求解不同颗粒的动力学方程。研究结果表明:LSFBS主分选区内颗粒所受压力梯度力、虚拟质量力与流体阻力或惯性力有相同量级,而Magnus力、Saffman力和Basset力对颗粒干扰沉降运动和分选结果的影响可以忽略。数值计算结果与试验结果相符,表明本文对LSFBS内颗粒动力学方程的简化原则是合理的,利用该简化的颗粒动力学方程能比较精确地预测颗粒在LSFBS内的干扰沉降运动和分选结果。     

双密度层流化床的形成特性

双密度层流化床可在一个分选槽中同时形成两个不同分选密度的分选区,一台分选机可同时产出３种不同灰分含量的煤炭产品．作者对二元加重质的流化特性进行了实验研究,在此基础上设计了具有锥形过渡段的特殊流化床床型,形成了可用于三产品分选的双密度层流化床,有效地简化了空气重介流化床干法选煤工艺流程．     

细粒煤粒度分布特性的研究

利用常见粒度分布模型和广义正态分布模型,对18组细粒煤筛分数据进行了拟合。拟合结果表明,广义正态分布模型比正态分布模型和对数正态分布模型更适于描述细粒煤的粒度分布特性,但其拟合效果不如Rosin-Rammler(R-R)模型,各模型按对18组数据拟合结果的R2Adj(调整的拟合优度)之和由大到小依次为:R-R模型>广义正态分布模型>Alfred模型>G-S模型>对数正态模型>正态分布模型。通过对各组细粒煤筛分数据和拟合结果的分析,提出了A、B、C和D 4类细粒煤粒度分布,讨论了各分布模型对4类粒度分布的适应情况,并论述了4类粒度分布在评价细粒煤分级效果和分析粒度效应对重选影响中的应用。针对液固分选流化床的典型入料粒度范围,分析了0.25~1mm细粒煤粒度分布特点,确定出在描述0.25~1mm细粒煤粒度分布时,R-R模型中两个参数存的二次函数关系。     

沁水煤田高硫煤破碎解离研究

为降低沁水煤田高硫煤硫分并提高精煤产率,以沁水煤田高硫煤为研究对象,进行筛分、破碎、浮沉试验研究。结果表明:沁水煤田高硫煤硫分分布呈低密度级以有机硫为主、高密度级以无机硫为主的趋势;采用六种破碎方案进行破碎解离研究,比较分析煤样不同破碎方案解离脱硫效果,综合考虑选煤厂经济效益和脱硫效果,最终选择+25 mm原煤破碎至-25 mm,25～13 mm原煤破碎至-13 mm破碎方案;当精煤硫分为1.0%时,破碎后理论精煤产率17.68%较破碎前9.26%提高约8个百分点,破碎后较破碎前经济提高31 320万元,显著提高了企业经济效益。     

多粒级加重质流化特性的实验研究

为拓宽加重质的粒级分布范围,保证流化床床层稳定,根据颗粒的性质及级配原则,对窄粒级加重质进行配比,分析其粒度组成及流化特性,并进行分选实验。结果表明,在一定粒度范围内,具有细粒级宽分布的颗粒有利于改善流化质量;以不同粒度分布的两种加重质进行配比,粗颗粒中细颗粒的质量分数不宜超过50％,且30％为最佳;较宽粒级范围的加重质具有良好的分选特性,在分选气速适合的范围内,能形成均匀稳定的床层并取得较好的分选效果;气速为5．67cm／s,分选时间为90s时,流化床的分选精度较高,且Ep值为0．030。该研究为提高气一固流化床的分选性能提供了借鉴。