宽粒级介质流化床层数值模拟及粘度特性对分选过程的影响

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangyq_002
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气固流化床选煤是一种高效的干法分选技术,气固流化床属浓相聚式鼓泡床,床层具有典型的似流体性质,同样具有流体的粘度属性。对气固流化床干法选煤技术来说,床层粘度大小决定被分选物料的分层时间和分选效果,因此研究粘度对分选过程的影响尤为重要。  本文采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了不同粒级配比下石英砂的流化特性及流变特性,并在此基础上对不同粘度下流化床进行模拟物料分选及原煤分选,考察了宽粒级介质床层中不同粘度下的分选效果。同时优化了加重质级配,拓宽了加重质的适用粒级,此外,还对不同煤粉含量下的床层粘度特性进行了研究分析,讨论了原煤在加入煤粉后的实际分选效果。  对0.3~0.25mm粗粒级和0.125~0.074mm细粒级加入0.25~0.125mm主粒级床层后在不同配比下进行了床层特性数值模拟,研究了床层膨胀过程,床高随时间的变化,分析了不同配比下的床层流化特性及颗粒混合特性,结果表明,粗细粒级配比下,随着配比率γ的增加,压降和密度趋于稳定,颗粒混合度增大,γ=30%时床层活性最高,粗细颗粒混匀度最大;γ=40%时床层不稳定性增加,说明粒级间的配比要控制在一定范围内,且数值模拟结果与试验结果有很好的一致性。  不同粒级配比下石英砂流化床粘度特性的试验研究表明,在0.25mm-0.125mm粒级床层中加入粗粒级0.3-0.25mm后床层表观粘度大于加入细粒级0.125-0.074mm后的床层粘度。两种情况下粘度随气速变化规律相同,即γ=10%、20%、40%时床层粘度随气速的增大先减小后增大;γ=30%时,表观粘度随流化气速增大而减小,细粒级床层粘度值小于加入前。  对同一粒级配比下每次测得粘度值的正态分布研究表明,粘度标准差均随气速增大而减小,且整体标准差值在随0.3-0.25mm粒级及0.125-0.074mm粒级含量增大先减小后增大,两种情况下均在γ=30%时,整体粘度标准差值最小。与模拟结果中床层密度稳定性及颗粒混匀度综合评价,此时床层最为稳定。  对分别加入不同含量的-0.5mm煤粉后的床层粘度进行研究,结果表明:煤粉的加入使床层粘度增大,床层粘度随煤粉含量增加而增大。γ<12%,床层粘度随气速增大而减小,γ>12%床层粘度陡然增大且随气速增大而增大。建立床层粘度与煤粉含量、流化气速间的数学模型。  考察了分别加入粗细粒级石英砂后的床层粘度对模拟物料分选效果的影响,结果表明,随着气速的升高,床层膨胀率逐渐增大,实际分选密度逐渐减小,可能偏差E相应增加,细粒级γ=30%时可能偏差值变化幅度很小;气速8.49cm/s、床层粘度0.34Pa·s,分选密度为1.27g/cm3,可能偏差E值最小为0.07g/cm3。粗粒级γ=30%、气速为12.03cm/s,床层粘度为0.64Pa.s,分选密度1.39 g/cm3,可能偏差最小为0.087g/cm3。  在宽粒级及加入煤粉不同床层粘度下的原煤分选,结果表明,中煤矸石灰分呈现先增加后下降的趋势。随气速增大灰分离析度先增大后减小。细粒级γ=30%时气速为9.32cm/s床层粘度为0.34Pa.s,第1、2层灰分40%-60%,第3、4、5层灰分15%~20%,灰分离析度为0.63,可燃体回收率为85.25%。粗粒级γ=30%时气速为12.03cm/s床层粘度为0.61Pa.s,第1、2层灰分30%-50%,第3、4、5层灰分10%-20%,灰分离析度为0.55,可燃体回收率为80.89%。煤粉γ=12%随着流化数增大,气速9.91cm/s床层粘度为0.71Pa.s,第2、4、5层灰分小于12%,第3层灰分为15%,第1层灰分为51%,灰分离析度为0.72。
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