潮濕細(xì)粒煤的團(tuán)聚與解聚機(jī)制和氣流分級(jí)研究

　　《潮濕細(xì)粒煤的團(tuán)聚與解聚機(jī)制和氣流分級(jí)研究》先對(duì)氣流分級(jí)中潮濕細(xì)粒煤的受力進(jìn)行了分析和量級(jí)計(jì)算，從力學(xué)角度對(duì)煤的團(tuán)聚和解聚問題給予解釋。計(jì)算表明：在氣流分級(jí)中，靜態(tài)液橋力是使潮濕顆粒團(tuán)聚的主要作用力，曳力和碰撞力可促使聚團(tuán)解聚。脫粉難的原因不僅和力隨顆粒粒徑的變化有關(guān)，還與團(tuán)聚顆粒間的粒徑比有關(guān)。《潮濕細(xì)粒煤的團(tuán)聚與解聚機(jī)制和氣流分級(jí)研究》建立了顆粒團(tuán)聚的統(tǒng)計(jì)自相似分形模型，利用團(tuán)聚體的數(shù)量一粒徑分形維數(shù)來表征團(tuán)聚強(qiáng)弱，通過團(tuán)聚實(shí)驗(yàn)研究細(xì)粒煤的外水含量、初級(jí)粒徑和密度對(duì)團(tuán)聚的影響。研究發(fā)現(xiàn)：潮濕細(xì)煤的團(tuán)聚具有較強(qiáng)的分形特征，分形維數(shù)越小，團(tuán)聚越強(qiáng)。分形維數(shù)隨著濕煤外水含量的增加而變小，隨著密度的增加先減小后略增，一般在密度為1．6～1．8g／cm。時(shí)小。分形維數(shù)隨著細(xì)粒煤初級(jí)粒徑的增大而快速增加。通過高速動(dòng)態(tài)攝像儀拍攝了濕煤聚團(tuán)在不同條件下的碰撞解聚行為；借助于圖像分析技術(shù)，研究了不同的碰撞條件對(duì)聚團(tuán)解聚效果的影響。研究發(fā)現(xiàn)：聚團(tuán)的碰撞解聚呈現(xiàn)出碰撞式、重力一碰撞式和剪切一碰撞式三種解聚模式。碰撞對(duì)聚團(tuán)的解聚效果隨著黏附細(xì)粒煤粒徑的增加而變好；隨著碰撞板傾角的增加，碰撞中的聚團(tuán)的質(zhì)量損失減小但碎片的分散性變好；碰撞板的表面凹凸形態(tài)對(duì)聚團(tuán)質(zhì)量損失影響并不明顯，對(duì)碎片的分散影響較顯著。利用離散單元法和液橋理論，從細(xì)觀上分析了兩顆粒濕聚團(tuán)碰撞分離的物理過程，從動(dòng)力學(xué)角度研究了兩顆粒濕聚團(tuán)的分離條件和影響因素。用顆粒流軟件PFC對(duì)多顆粒包衣結(jié)構(gòu)聚團(tuán)的碰撞解聚進(jìn)行了數(shù)值仿真。研究發(fā)現(xiàn)：濕聚團(tuán)的碰撞分離過程經(jīng)歷聚團(tuán)與壁面的碰撞、聚團(tuán)內(nèi)顆粒間的接觸碰撞以及液橋的拉伸斷裂三個(gè)階段。當(dāng)顆粒間的大分離距離大于液橋的斷裂距離時(shí)，液橋發(fā)生斷裂，濕顆粒得以分離。對(duì)濕顆粒的分離起決定性作用的是法向速度，水分的增加使液橋難以斷裂。包衣結(jié)構(gòu)濕聚團(tuán)內(nèi)部液橋的斷裂由碰撞點(diǎn)向外、由底部向上、由內(nèi)層向外逐漸擴(kuò)展，經(jīng)歷了緩慢破裂、快速破裂和完全破裂三個(gè)階段。碰撞速度越大，顆粒重力越大、黏結(jié)強(qiáng)度越小、大顆粒的轉(zhuǎn)速越高，聚團(tuán)的解聚越快且解聚程度越高。為優(yōu)化分級(jí)設(shè)備，《潮濕細(xì)粒煤的團(tuán)聚與解聚機(jī)制和氣流分級(jí)研究》利用流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)四種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分級(jí)機(jī)進(jìn)行了氣固兩相流模擬。結(jié)果表明：分級(jí)機(jī)內(nèi)增設(shè)導(dǎo)流板能增強(qiáng)流場、提高壓差、分割湍流、增強(qiáng)碰撞，有利于顆粒分散和中等粒徑聚團(tuán)解聚。最后，對(duì)增設(shè)導(dǎo)流板后的分級(jí)機(jī)進(jìn)行了潮濕細(xì)粒煤的分級(jí)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)外水含量在9．94％～11．96％范圍內(nèi)、粒度為2～3．5mm的細(xì)粒煤分級(jí)時(shí)，設(shè)置導(dǎo)流板可使分級(jí)效率有一定提高；在入料水分較低和較高時(shí)設(shè)置導(dǎo)流板對(duì)分級(jí)效率影響不大。

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