【摘要】：煤炭資源在全世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要的地位。在未來(lái)的二十年內(nèi)煤炭資源仍將是推動(dòng)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要?jiǎng)恿�。我�?guó)是世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó),低品質(zhì)煤炭大規(guī)模分選提質(zhì)是我國(guó)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟待解決的重大難題。流態(tài)化干法分選技術(shù)以其分選精度高、處理量大、不需要水以及工業(yè)應(yīng)用潛力大等優(yōu)勢(shì)受到全世界廣泛關(guān)注。然而流態(tài)化干法分選過(guò)程,尤其是濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程的非穩(wěn)定性和復(fù)雜性機(jī)制尚不明確,缺乏高效可靠的濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程穩(wěn)定性調(diào)控機(jī)制,嚴(yán)重制約濃相氣固分選流態(tài)化的工業(yè)化和大型化應(yīng)用。本論文針對(duì)濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程非穩(wěn)定性機(jī)制,運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)量分析、統(tǒng)計(jì)理論分析、熵值理論及非穩(wěn)定性指數(shù)推導(dǎo)、混沌系統(tǒng)分析以及非穩(wěn)定性熵值定量評(píng)價(jià)等方法對(duì)濃相氣固分選流態(tài)化非穩(wěn)定性進(jìn)行全面研究。研究設(shè)計(jì)了濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程壓強(qiáng)波動(dòng)及壓差波動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程中床層壓降信號(hào)的實(shí)時(shí)測(cè)量和分析。針對(duì)濃相高密度氣固流化床中復(fù)雜組成的物料性質(zhì),重點(diǎn)分析床層磁鐵礦粉顆粒的不同靜止堆積形態(tài)以及各種形態(tài)可能對(duì)濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程的影響。探索了在床層臨界流態(tài)化狀態(tài),床層中最大靜摩擦力對(duì)床層流化特性的影響。揭示濃相氣固臨界流態(tài)化狀態(tài)下,床層與流化床壁面以及顆粒與顆粒之間的靜摩擦力對(duì)床層流化特性的影響。以示蹤顆粒球體分析濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程中床層上表面示蹤球體的速度及位置變化情況,同時(shí)探索和記錄在濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程床層上表面多球體的運(yùn)動(dòng)特征。通過(guò)擬合得到顆粒球體的速度概率分布函數(shù),揭示濃相高密度氣固流化床分選過(guò)程中氣泡的不穩(wěn)定特性及氣泡的不均勻破裂機(jī)制。從顆粒固體、顆粒液體及顆粒氣體等不同角度分析統(tǒng)計(jì)系綜在濃相氣固分選流態(tài)化不同階段的應(yīng)用情況,從統(tǒng)計(jì)系綜的角度分析濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程不同階段的特征與區(qū)別。將濃相氣固流態(tài)化過(guò)程定義為顆粒液體階段,且床層呈現(xiàn)似流體性質(zhì)并伴隨著氣泡的產(chǎn)生和破裂。定量分析和表征床層顆粒復(fù)雜相互作用過(guò)程中,流態(tài)化混沌系統(tǒng)的信息流失情況及非穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)特征,性質(zhì)和形成機(jī)理。結(jié)合熱力學(xué)熵和信息熵的概念對(duì)濃相氣固流態(tài)化系統(tǒng)的混沌特性進(jìn)行分析,通過(guò)不同角度對(duì)系統(tǒng)的熵值變化進(jìn)行探索。結(jié)合濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程的特點(diǎn),提出了關(guān)于濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程熵增計(jì)算求解思路,得到描述濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程中熱力學(xué)熵及Kolmogorov熵的計(jì)算公式,為深入研究濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程的混亂程度及信息流失程度提供參考。提出并推導(dǎo)濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程非穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指數(shù)。結(jié)合非穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指數(shù),能夠?qū)庀鄽夤谭诌x流態(tài)化過(guò)程均勻穩(wěn)定性進(jìn)行定量表征。擴(kuò)展非穩(wěn)定性指數(shù)的應(yīng)用范圍,探索非穩(wěn)定性指數(shù)在濃相氣固分選流態(tài)化分選煤炭結(jié)果評(píng)估中的應(yīng)用,取得了較好的評(píng)價(jià)效果。采用壓降測(cè)量?jī)x測(cè)量流態(tài)化過(guò)程中床體壓強(qiáng)的波動(dòng)。借助自主設(shè)計(jì)的壓降信號(hào)低通濾波器對(duì)得到的壓降波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行降噪,得到濃相氣固分選流態(tài)化壓降波動(dòng)信號(hào)。分析壓力波動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)表征濃相高密度氣固流化床的非穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)特征。通過(guò)分析壓降波動(dòng)信號(hào),確定壓降波動(dòng)信號(hào)重構(gòu)相空間維度,重構(gòu)壓降波動(dòng)相空間吸引子,計(jì)算壓降波動(dòng)信號(hào)最大Lyapunov指數(shù)及熵值,分析流態(tài)化過(guò)程中信息能量耗散和信息流失(熵增加)機(jī)制,驗(yàn)證了濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程的混沌特性。借助混動(dòng)系統(tǒng)分析方法,提出以濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程壓降波動(dòng)熵值為主,近似熵值與樣品熵值為輔助的濃相氣固分選流態(tài)化過(guò)程非穩(wěn)定性定量分析表征方法,為濃相氣固分選流態(tài)化的工業(yè)化和大型化應(yīng)用過(guò)程中非穩(wěn)定性調(diào)控提供參考。利用半工業(yè)化濃相氣固分選流態(tài)化實(shí)現(xiàn)了對(duì)入選大顆粒和中等顆粒煤炭(-50+10mm)的有效分選,得到分選可能性偏差E值分別為0.055g/cm~3和0.060g/cm~3,分選精度高。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量半工業(yè)濃相氣固分選流態(tài)化分選煤炭過(guò)程中床層壓降波動(dòng)信號(hào)以及實(shí)驗(yàn)室濃相氣固流態(tài)化過(guò)程壓降波動(dòng)信號(hào),運(yùn)用Long Short-Term Memory(LSTM)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)測(cè)量得到的壓降波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè),得到適應(yīng)于濃相氣固分選流態(tài)化非穩(wěn)定性預(yù)測(cè)LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,試驗(yàn)結(jié)果表面得到的LSTM循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有良好的適用性和靈活性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD94

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：2677495