煤炭資源是世界范圍內(nèi)重要的化石能源,是我國能源戰(zhàn)略和能源安全的重要支撐。但是煤炭燃燒產(chǎn)生的環(huán)境污染已經(jīng)嚴(yán)重限制了煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,所以潔凈煤技術(shù)成為煤炭可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。流態(tài)化選煤技術(shù)作為潔凈煤技術(shù)的重要手段,為干旱缺水和高海拔地區(qū)煤炭的清潔利用提供一條切實(shí)可行的途徑。氣固流化床顆粒組成復(fù)雜,有大小不同的氣泡運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致煤炭分選過程調(diào)控困難。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算能力提高,數(shù)值模擬已經(jīng)成為研究流化床中氣固相互作用的重要工具。本文針對(duì)煤炭顆粒在流化床中的分選過程建立數(shù)值計(jì)算模型,并從顆粒流動(dòng)、氣泡運(yùn)動(dòng)以及床層壓降波動(dòng)等揭示煤炭分選過程的多尺度控制機(jī)制。根據(jù)濃相氣固分選流化床中多組分顆粒組成特點(diǎn),采用OpenFOAM和DEM程序建立模擬多分散顆粒分層與混合的CFD-DEM計(jì)算模型。為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,采用多粒徑曳力模型模擬顆粒的分層和混合過程,采集顆粒離析度數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證CFD-DEM計(jì)算模型的準(zhǔn)確性和可靠性,確定合適的多組分曳力模型。顆粒的粒度離析特性主要是不同顆粒受到曳力差異導(dǎo)致的。鑒于氣固分選流化床中介質(zhì)顆粒粒度較細(xì),數(shù)目較多,采用粗粒化模型來減少計(jì)算量,提高計(jì)算效率。對(duì)介... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

018年不同國家煤炭消耗比例（左圖）

研究路線圖

圖 2-1 不同國家學(xué)者開發(fā)的干法分選機(jī)模型：(1)加拿大[17]; (2)日本[18];(3)印度[19];(4)中國[20]。Figure 2-1 Schematic diagram of dry Separator developed by different countries: (1) Canada; (2)Japan; (3) India; (4) China這些干法分選試驗(yàn)床和工業(yè)化裝置也是流態(tài)化干法分選機(jī)典型代表，試驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用結(jié)果證明了流態(tài)化干法分選技術(shù)的可行性與巨大潛力，此外為了降低床層中氣泡尺寸，便于調(diào)控，這些流化床的設(shè)計(jì)大部分采用了淺床型流化床。近年來，隨著流態(tài)化理論和先進(jìn)測(cè)量設(shè)備的引入，分選流化床的研究工作轉(zhuǎn)變?yōu)楦蛹?xì)致的探索工作，很多工作基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量或數(shù)值模擬方法，引入流態(tài)化理論的相關(guān)知識(shí)，確定分選過程的關(guān)鍵參數(shù)，發(fā)展分選模型來解釋顆粒返混、床層流化不穩(wěn)定現(xiàn)象。加拿大阿爾伯特大學(xué) Azimi[21-24]等人采用響應(yīng)曲面法、CFD數(shù)值模擬等方法來確定分選的最佳條件和參數(shù)，發(fā)現(xiàn)氣速和床層長度對(duì)精煤回收率影響明顯如圖 2-2，而床層高度方向?qū)Υ矊拥姆诌x結(jié)果影響不大（實(shí)驗(yàn)中采用密度為 2.6g/cm3石英砂顆粒作為流化介質(zhì)）。當(dāng)氣速為 0.195m/s(1.1Umf)、床層高度 0.15m、長度為 1.0m 時(shí)（全床長度），精煤回收率達(dá)到最大值。此外入料粒度減小將會(huì)惡化分選效果，而增加入料量可以提高精煤回收率和分選效率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]細(xì)粒煤振動(dòng)重介質(zhì)分選流態(tài)化過程的強(qiáng)化機(jī)理研究[D]. 周恩會(huì).中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]濃相氣固分選流態(tài)化非穩(wěn)定性研究[D]. 盛成.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[3]濃相脈動(dòng)流化床流化與分選機(jī)理研究[D]. 董良.中國礦業(yè)大學(xué) 2015
[4]細(xì)粒煤振動(dòng)流態(tài)化的能量作用及分離機(jī)制的研究[D]. 楊旭亮.中國礦業(yè)大學(xué) 2013
[5]基于歐拉—?dú)W拉模型的空氣重介質(zhì)流化床多相流體動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬[D]. 賀靖峰.中國礦業(yè)大學(xué) 2012
[6]空氣重介磁穩(wěn)定流化床分選細(xì)粒煤的基礎(chǔ)研究[D]. 宋樹磊.中國礦業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3573397