發(fā)布時(shí)間：2019-01-06 15:01

【摘要】：煤炭是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)最重要的組成部分,2016年能源消費(fèi)總量43.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)中的比重達(dá)到62%,其中約有一半的煤炭用于燃燒發(fā)電。在燃煤發(fā)電過(guò)程中,高能耗與污染性氣體排放等問(wèn)題使燃煤電廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在電廠磨機(jī)制粉過(guò)程中,高密度、高硬度的礦物質(zhì)可磨性差,會(huì)聚集在返料中并被反復(fù)循環(huán)研磨。磨機(jī)的研磨物料是由煤和大量的返料組成的,而返料中不同性質(zhì)的礦物質(zhì)對(duì)煤的研磨特性的影響規(guī)律各不相同。本文以燃煤電廠廣泛使用的E型中速磨煤機(jī)為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室研磨試驗(yàn)與數(shù)值模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了礦物質(zhì)特性對(duì)煤研磨過(guò)程的影響規(guī)律。首先使用現(xiàn)代分析儀器對(duì)分離器返料進(jìn)行礦物學(xué)分析,得知返料中的礦物質(zhì)主要為:鋁硅酸鹽類礦物、石英和黃鐵礦,三種礦物質(zhì)含量不同、嵌布粒度各異、硬度差距較大。據(jù)此,選用高嶺石、石英、黃鐵礦分別與-1.25+0.71 mm粒級(jí)的煤樣進(jìn)行摻混,制備混合物料,通過(guò)改變混合物料中礦物質(zhì)的含量、粒度與種類來(lái)模擬研究礦物質(zhì)特性對(duì)煤研磨過(guò)程的影響。利用加裝功率測(cè)量裝置的哈氏可磨儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室混合物料研磨試驗(yàn),研究了煤的研磨行為及能耗規(guī)律。結(jié)果表明:高硬度的礦物質(zhì)(本研究中為黃鐵礦、石英)能夠?qū)γ浩鸬街プ饔谩⒋龠M(jìn)煤的研磨,而細(xì)粒級(jí)(本研究中為-0.09 mm)礦物質(zhì)則對(duì)煤起到緩沖和保護(hù)作用、阻礙煤的研磨;礦物質(zhì)的富集會(huì)加劇高硬度和細(xì)粒級(jí)礦物質(zhì)對(duì)煤研磨過(guò)程的影響,當(dāng)?shù)V物質(zhì)含量低于33.33%時(shí),礦物質(zhì)硬度對(duì)煤研磨的影響作用較大,而當(dāng)?shù)V物質(zhì)含量高于33.33%時(shí),礦物質(zhì)粒度對(duì)煤研磨的影響作用較大;煤在混合物料中的研磨規(guī)律不完全符合原一級(jí)磨礦動(dòng)力學(xué)模型,需引入與物料性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)m,并用tm替換時(shí)間參數(shù)t來(lái)進(jìn)行修正;基于修正后的一級(jí)磨礦動(dòng)力學(xué)模型對(duì)能量—粒度減小模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,建立了涵蓋礦物質(zhì)含量的研磨能量模型,通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得出相應(yīng)的影響參數(shù);利用參數(shù)優(yōu)化后的能量—粒度減小模型研究了混合研磨中的能量分配問(wèn)題,當(dāng)?shù)V物質(zhì)為-0.09mm的高嶺石、石英、黃鐵礦時(shí),煤在研磨時(shí)的能量占比小,且隨礦物質(zhì)含量和硬度的增加而單調(diào)遞減,當(dāng)?shù)V物質(zhì)為-1.25+0.71 mm和-0.3+0.2 mm石英時(shí),煤在研磨時(shí)的能量占比隨礦物質(zhì)含量的增加而先增大后減小,當(dāng)?shù)V物質(zhì)含量超過(guò)50%時(shí),煤在研磨時(shí)的能量占比逐漸降低,研磨效率也隨之降低。在實(shí)驗(yàn)室研磨試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立了EDEM數(shù)值模擬模型。通過(guò)顆粒替換模型和顆粒黏結(jié)力模型模擬物料磨碎的過(guò)程;使用C++程序自行編譯磨盤運(yùn)動(dòng)模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)哈氏可磨儀恒壓研磨過(guò)程的模擬;通過(guò)實(shí)驗(yàn)室堆積角測(cè)定試驗(yàn)與EDEM模擬堆積角試驗(yàn),結(jié)合GEMM數(shù)據(jù)庫(kù)信息及數(shù)值模擬試驗(yàn),確定了數(shù)值模擬試驗(yàn)中的材料參數(shù),并設(shè)置了數(shù)值模擬的其它操作條件和基本參數(shù)。對(duì)數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行后處理結(jié)果分析,得到了黏結(jié)鍵的斷裂情況、顆粒的運(yùn)動(dòng)、受力、能耗和顆粒間的碰撞次數(shù)、碰撞能耗等數(shù)據(jù),分別從煤顆粒的運(yùn)動(dòng)及碰撞、受力及能量的角度,揭示了研磨時(shí)間、礦物質(zhì)含量及礦物質(zhì)硬度對(duì)混合物料中煤研磨的影響規(guī)律。結(jié)果表明,煤在高硬度礦物質(zhì)的影響下平均受力大、碰撞次數(shù)多、能量損耗大,所以煤的研磨程度高,但當(dāng)混合物料中礦物質(zhì)含量升高時(shí),煤顆粒的受力減小、碰撞次數(shù)減少、能量損耗減小,使煤的研磨程度降低。EDEM數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室研磨試驗(yàn)現(xiàn)象相同、規(guī)律一致,說(shuō)明數(shù)值模擬試驗(yàn)結(jié)果具有較高的可信度,從微觀顆粒動(dòng)力學(xué)角度揭示了礦物質(zhì)特性對(duì)煤研磨過(guò)程的影響機(jī)理。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD453

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2402947