潮湿细粒煤的团聚与解聚机制和气流分级研究

　　《潮湿细粒煤的团聚与解聚机制和气流分级研究》先对气流分级中潮湿细粒煤的受力进行了分析和量级计算，从力学角度对煤的团聚和解聚问题给予解释。计算表明：在气流分级中，静态液桥力是使潮湿颗粒团聚的主要作用力，曳力和碰撞力可促使聚团解聚。脱粉难的原因不仅和力随颗粒粒径的变化有关，还与团聚颗粒间的粒径比有关。《潮湿细粒煤的团聚与解聚机制和气流分级研究》建立了颗粒团聚的统计自相似分形模型，利用团聚体的数量一粒径分形维数来表征团聚强弱，通过团聚实验研究细粒煤的外水含量、初级粒径和密度对团聚的影响。研究发现：潮湿细煤的团聚具有较强的分形特征，分形维数越小，团聚越强。分形维数随着湿煤外水含量的增加而变小，随着密度的增加先减小后略增，一般在密度为1．6～1．8g／cm。时小。分形维数随着细粒煤初级粒径的增大而快速增加。通过高速动态摄像仪拍摄了湿煤聚团在不同条件下的碰撞解聚行为；借助于图像分析技术，研究了不同的碰撞条件对聚团解聚效果的影响。研究发现：聚团的碰撞解聚呈现出碰撞式、重力一碰撞式和剪切一碰撞式三种解聚模式。碰撞对聚团的解聚效果随着黏附细粒煤粒径的增加而变好；随着碰撞板倾角的增加，碰撞中的聚团的质量损失减小但碎片的分散性变好；碰撞板的表面凹凸形态对聚团质量损失影响并不明显，对碎片的分散影响较显著。利用离散单元法和液桥理论，从细观上分析了两颗粒湿聚团碰撞分离的物理过程，从动力学角度研究了两颗粒湿聚团的分离条件和影响因素。用颗粒流软件PFC对多颗粒包衣结构聚团的碰撞解聚进行了数值仿真。研究发现：湿聚团的碰撞分离过程经历聚团与壁面的碰撞、聚团内颗粒间的接触碰撞以及液桥的拉伸断裂三个阶段。当颗粒间的大分离距离大于液桥的断裂距离时，液桥发生断裂，湿颗粒得以分离。对湿颗粒的分离起决定性作用的是法向速度，水分的增加使液桥难以断裂。包衣结构湿聚团内部液桥的断裂由碰撞点向外、由底部向上、由内层向外逐渐扩展，经历了缓慢破裂、快速破裂和完全破裂三个阶段。碰撞速度越大，颗粒重力越大、黏结强度越小、大颗粒的转速越高，聚团的解聚越快且解聚程度越高。为优化分级设备，《潮湿细粒煤的团聚与解聚机制和气流分级研究》利用流体力学软件Fluent对四种内部结构的分级机进行了气固两相流模拟。结果表明：分级机内增设导流板能增强流场、提高压差、分割湍流、增强碰撞，有利于颗粒分散和中等粒径聚团解聚。最后，对增设导流板后的分级机进行了潮湿细粒煤的分级实验。实验表明：对外水含量在9．94％～11．96％范围内、粒度为2～3．5mm的细粒煤分级时，设置导流板可使分级效率有一定提高；在入料水分较低和较高时设置导流板对分级效率影响不大。

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