發(fā)布時(shí)間：2017-12-22 12:25

  本文關(guān)鍵詞：濃相脈動(dòng)流化床流化與分選機(jī)理研究　出處：《中國(guó)礦業(yè)大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：煤炭是我國(guó)的主要基礎(chǔ)能源,實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔開發(fā)利用與近零排放是未來我國(guó)能源與煤炭發(fā)展的唯一道路。目前,濕法選煤技術(shù)在我國(guó)選煤領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,但近年來,隨著水資源短缺與環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻,濕法選煤技術(shù)的應(yīng)用受到限制。因此,迫切需要發(fā)展高效的干法選煤技術(shù)。隨著模塊式干法重介質(zhì)流化床選煤技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用,+6 mm的塊煤已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高效的干法分選,而對(duì)于含量日益增多的細(xì)粒煤,尚缺少成熟的高效干法分選技術(shù)。本文首次將脈動(dòng)氣流的強(qiáng)制振動(dòng)能量引入到分選流化床中,形成濃相脈動(dòng)流化床,通過外加能量,改善分選流化床的流態(tài)化質(zhì)量,增強(qiáng)床層密度的均勻穩(wěn)定性,強(qiáng)化細(xì)粒煤的分選過程,從而實(shí)現(xiàn)細(xì)粒煤的有效分選。對(duì)濃相脈動(dòng)流化床進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)和各態(tài)歷經(jīng)檢驗(yàn),確定濃相脈動(dòng)流化床是一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過程。基于平穩(wěn)隨機(jī)過程的測(cè)試與分析方法,對(duì)濃相脈動(dòng)流化床的床層密度進(jìn)行了測(cè)量,并重構(gòu)出其密度分布云圖。隨著氣流脈動(dòng)頻率的增大,流化床上層、中層和下層的密度變化存在顯著差異,根據(jù)床層密度與脈動(dòng)氣流頻率的響應(yīng)特性,將頻率分為低頻、中頻和高頻三個(gè)區(qū)域,在中頻區(qū)內(nèi),床層密度自上而下逐漸增大,密度在流化床橫截面內(nèi)的分布均勻,且隨時(shí)間變化的波動(dòng)小,適合細(xì)粒煤的分選。壓力信號(hào)能夠反映出氣固流化床的氣泡行為與流體力學(xué)特性等,在分選流化床中,由于脈動(dòng)氣流的作用,產(chǎn)生了附加氣體運(yùn)動(dòng),保證了流化床在一個(gè)脈動(dòng)周期內(nèi)的穩(wěn)定性;通過對(duì)壓力信號(hào)進(jìn)行頻域分析,得到分選流化床的能量耗散率隨著床層高度的增加而增大;通過相干性分析分離出不同類型的壓力信號(hào),間接反應(yīng)出床層中不同類型的氣泡行為�；趯�(duì)壓力特性的分析與研究,提出了氣泡與加重質(zhì)顆粒的振動(dòng)作用體系,將床層中的氣泡等效為具有一定剛度的彈簧,建立了流化床床層振動(dòng)過程動(dòng)力學(xué)方程。采用計(jì)算顆粒流體力學(xué)的方法,對(duì)分選流化床的脈動(dòng)流態(tài)化過程進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)研究,氣泡的運(yùn)動(dòng)和爆裂行為會(huì)對(duì)加重質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在分選流化床中引入脈動(dòng)氣流后,床層中氣泡運(yùn)動(dòng)減弱,氣流和顆粒相的水平運(yùn)動(dòng)速度顯著減小,加重質(zhì)顆粒在豎直方向和水平方向上的運(yùn)動(dòng)均從雜亂狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài),加重質(zhì)環(huán)流和顆粒返混現(xiàn)象得到明顯改善�；诨A(chǔ)理論研究和試驗(yàn)研究,在濃相脈動(dòng)流化床實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中進(jìn)行了-6+1mm細(xì)粒煤的分選試驗(yàn)研究,提出了灰分離析標(biāo)準(zhǔn)差評(píng)價(jià)氣流速度與脈動(dòng)氣流頻率對(duì)細(xì)粒煤按密度分層的作用效果。分選結(jié)果顯示,對(duì)-6+3 mm和-3+1 mm細(xì)粒煤的分選可能偏差E值分別為0.19 g/cm3和0.10 g/cm3,對(duì)-6+1 mm高變質(zhì)程度的無煙煤分選可能偏差E值可達(dá)到0.09 g/cm3。通過脈動(dòng)流化床的分選,原煤中的黃鐵礦等無機(jī)硫元素在矸石中富集,精煤產(chǎn)品的硫分顯著降低。
【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】：2015
【分類號(hào)】：TD94
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本文編號(hào)：1319515