进料位置与风速对旋风分级器颗粒分级效果的影响

根据旋风分级器内气流速度分布特点进行了进料区域划分,运用非稳态离散相模型和分级实验对比了3个代表性进料位置对颗粒运动轨迹及分级精度的影响,分析了1 μm和10 μm颗粒在不同区域内的受力情况。结果表明,边壁区域进料造成粗组分中细粉夹带现象严重,分级精度差;中部进料区域内流场强度大,粗颗粒受离心力强,细颗粒受轴向气流曳力大,有利于减少颗粒在分级区的停留时间,实现粗、细颗粒的快速分级,对改善分级精度有利;中心位置进料延长了粗颗粒的分级运动路程,增加了粗组分跑损的概率,模拟计算15 μm的粗颗粒进入细组分的质量分数达到11.7%。经实验验证,入口气速在10～22 m·s^-1,中部区域进料时分级后粗、细组分粒度分布曲线重合区面积最小,分级粒径比率值平均提高了25.3%,研究结果为离心气流分级设备的进料位置设计提供了一定的指导。     

流场形态对旋风分级器性能的影响

气流分级器性能的优劣很大程度上取决于流场分布,改变常规旋风分级器的切向进风口位置,在分级空间建立不同类型的离心流场,采用数值模拟和分级试验手段分析了分级流场形态对颗粒运动过程和分级性能的影响。结果表明,传统旋风分级器边壁下行流造成粗粉中细颗粒夹带较多,影响分级精度;新型旋风分级器内形成上下两个旋涡,上旋涡均为上行气流,其流量约占总风量的80%,下旋涡携带细颗粒较少,降低了细颗粒进入粗组分的概率;上旋涡可实现对边壁区的细颗粒的轴向淘洗、再分级,提高了分级精度。试验结果表明,入口气速从10m/s增加至22m/s。相较于传统旋风分级器,新型旋风分级器的分级性能明显改善,分级精度指标平均提高27%,压降损失为传统旋风分级器的53%~62%。     

涡流空气分级流场中颗粒运动及分布规律研究

为探究粗细颗粒在分级机内分离过程,基于颗粒-涡相互作用模型和离散元软球模型研究了涡流空气分级流场中湍流脉动对颗粒运动及切割粒径d₅₀的影响,探索了分级过程中颗粒的分布规律。湍流脉动主要影响小颗粒的运动轨迹,对大颗粒运动轨迹影响不大,对切割粒径d₅₀无明显影响;在风速12 m·s^-1,转笼转速1200 r·min^-1工况下,从径向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在转笼区,接近切割粒径d₅₀的颗粒在环形区内做旋流运动,大于25μm的粗颗粒会在靠近导叶的区域聚集,由于颗粒间的相互作用导致一些较细的颗粒会掺混在这些粗颗粒中,从而产生“鱼钩效应”;从轴向分布来看,小于20μm的细颗粒主要分布在分级机内靠近顶部区域,粗颗粒会逐渐向下沉降,粒径越大沉降越快。     

新型旋风分级器流场特性及颗粒分级性能

针对传统旋风分级器分级效率较低的难题,本文设计了一种中部进风、顶部重力进料式新型旋风分级器,利用数值模拟和试验手段对其流场特征及分级性能进行了研究。模拟结果表明,新型旋风分级器内存在若干旋涡,主气流进入分级器后形成由上、下两个旋涡构成的主分级流场,上部旋涡均为上行气流,下部旋涡为切流返转形式;二次气流形成的细颗粒淘洗旋涡具有近壁面处高转速、中心区快速上升的特点,最大轴向速度达16.5m/s,可强化对边壁处浓集颗粒的剪切分散和淘洗作用,对主分级流场切向速度影响较小,但可使其轴向速度值最大增加100%,这将缩短细颗粒的停留时间;主分级流场与淘洗流场相互作用形成分区流动,具有较明显的动态边界,为粗、细颗粒的定向分离提供了力场基础。试验表明,二次气量占比约20%,主、二次气流气速分别为14m/s和20m/s时,牛顿分级效率可达88%,分级精度指数K值最小为1.84,此时新型旋风分级器具有较高的分级精度。     

进气方式和气速对卧轮式分级机性能的影响

传统卧轮式分级机内流场分布比较混乱，分级精度普遍不高。本文基于对分级机内气流运动规律的分析，将传统切向进风方式调整为径向进风，分别设计了百叶窗型和多孔型风筛，试验对比了传统切流风筛和上述两种径向进风方式对分级效果的影响。结果表明，径向进风方式对分级流场形成和细颗粒淘洗更有利，不仅可以提高分级机的粗粉产率，同时还可降低粗组分中的细粉夹带量，提高粗、细颗粒分离的程度，改善颗粒分级效果；百叶窗型风筛分级机的分级效果最优，气流经百叶窗风筛可对粗组分进行多层、充分扬析，减少细颗粒误入粗产品的概率，牛顿分级效率较传统切流风筛分级机平均提高约6%；此外，入口气速也对分级精度有较大的影响，但对分级粒径的影响不明显，存在临界入口气速使得综合分级效果最好。为提升涡轮分级机的颗粒分级性能提供了新思路。     

分级浓缩浮选工艺探讨

针对选煤厂目前使用的浮选工艺分选精度低、高灰细泥污染严重的问题,提出了分级浓缩浮选工艺;采用分级旋流器组将煤泥分级,粗颗粒用浮选机分选,细颗粒经浓缩后用浮选柱浮选;提高了煤泥的浮选精度和精煤产率,增加了企业经济效益。     

UHMWPE锂电池隔膜树脂微粉气流分级的试验研究

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)锂电池隔膜专用树脂微粉受生产工艺的限制,因静电原因其产品中含有大量团聚粗颗粒,降低了总体的粒度指标,得到的微粉颗粒较粗且分布范围较宽。利用自制WTPC-300型高速气流分级机对UHMWPE微粉进行分级试验,分别考察分级轮转速、分级风速、二次风流量等操作参数对分级细粉平均粒径d50和150μm粒径以下细粉收率的影响。研究结果表明:分级轮转速、分级风速、二次风流量变化对分级细粉平均粒径d50和150μm粒径以下细粉收率的影响都存在中间最优值,即分级轮转速为3300r/s,二次风流量为30m3/h,分级风速为11.5m/s时分级得到的UHMWPE微粉最细,相关粒径指标优于进口产品。     

水泥微细分级的试验研究

用新开发的新型旋风式微细分级机进行水泥微细分级试验.结果表明.当原动中10μm以下的颗粒含量52.6%,经分级后的细粉中小于10μm的颗粒含量达88.9%,平均粒径为4.06μm.分级切割粒径为11.8μm分级精度d_(75)/d_(25)<1.5.     

进料方式对超细分级机分级性能的影响

采用数值模拟方法对两种不同进料方式的分级机进行了气固两相流研究,分析了内部压降、气相速度、固相浓度分布等特性;对两种进料方式的分级机进行了应用研究,对比分析了上下进料方式下的特征粒径和细粉粒径分布特点。结果表明:采用上进料方式由于增加了机械撒料盘,进出口压差更大,同时转子外沿圆柱面上的切向和径向速度分布更为均匀,有利于减小分级粒径的波动,得到粒径分布窄的细粉;采用上进料方式有利于提高颗粒浓度分布的均匀性,但受转速的影响较大;采用上进料和下进料两种方式均能取得较好的分级效果,分级后细粉粒径小且分布窄,主要集中在1~30 μm,30 μm以下的颗粒含量达到90%以上。研究结果对分级机进料方式的设计和结构优化有一定指导作用。     

涡流空气分级机熵产与分级性能分析

利用热力学第二定律中的熵产理论对涡流空气分级机各不可逆因素引起的熵产进行分析，通过粉料分级试验对其分级性能进行验证，获得了黏性熵产、湍流熵产和壁面熵产分布特点及操作参数对熵产和分级精度的影响规律。熵产分析结果表明，涡流空气分级机内湍流熵产和壁面熵产占总熵产的比例高达56.41%和43.11%，湍流熵产主要产生于转笼叶片间和转笼内部，进风口和细粉出口壁面剪切引起较大壁面熵产；此外，转笼转速和进口风速变化分别仅对转笼区域和切向进风口区域内气流运动熵产影响较大，进口风速-转笼转速处于8.6m/s、 800r/min和18m/s、1200r/min操作工况附近时，涡流空气分级机内总熵产/总能变化率较小，分级流场稳定性较高，对粗、细颗粒分离有利，该工况下分级机的粉料分级试验效果较好，说明熵产理论可用于涡流分级机内流动分析及其操作参数的优化匹配。     

气流预分散对涡流空气分级机分级性能的影响

在物料进入涡流空气分级机前采用了气流预分散装置,使物料悬浮分散并输送到分级机中。以滑石粉和石灰石粉料为原料进行分级实验,研究不同条件下气流预分散对分级性能的影响。采用激光多普勒测速仪对分级机内环形区流场进行速度测定,分析预分散气流对流场的影响。结果表明,当预分散气速大于1.1 m/s时,细粉产率、牛顿分级效率和切割粒径随预分散气速的增大而增加;在不同的系统进口风速条件下,物料预分散后,细粉产率、牛顿分级效率增加;平均粒径小的石灰石粉料其中含有的超细颗粒(<4μm)不易实现气流预分散,预分散气流可以明显地减小对分级不利的轴向速度。     

多段分级转化流化床提升管速度场的研究

针对流化床煤气化过程中需要长气固接触时间和高固体浓度,开发了耦合灰熔聚流化床和提升管的多段分级转化流化床。为了研究多段分级转化流化床提升管中局部颗粒速度的径向、轴向分布,在不同的操作条件下,采用PV-6型颗粒速度测量仪在冷态实验装置中系统测定提升管内局部颗粒速度。实验结果表明:提升管中任何径向、轴向位置的颗粒速度随着操作气速的增大而增大,随循环量的增加而减小。操作条件对中心区颗粒速度变化的影响明显高于边壁区。颗粒的加速首先发生在提升管中心区域,然后向边壁区域扩展。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向逐渐增大,并且受操作气速影响比较大。     

旋下催化剂分级试验与工业应用

经过对长岭催化剂厂喷雾干燥系统的旋下细催化剂分级试验 ,优选出操作参数 ,并依此参数为长岭催化剂厂设计了工业生产装置。该装置经调试后 ,可将旋下粉料中小于 2 0μm细催化剂的含量由 1 6 %～ 1 8%降低到 2 %以下 ,而被分出的细粉中含大于 2 0 μm的组分不超过 1 3% ,牛顿分级效率在 88% ,从而使催化剂成品的粒度分布符合国际标准     

液-固流化床中颗粒分级和混合的研究

本文从分析固体颗粒在液一固流化床中受力运动出发,提出了颗粒分级速度的解析表达式,从而建立起混合颗粒分级床中颗粒浓度分布的数学模型。在φ70mm的圆筒形流化床中以水作为流化介质,测定了双组分混合颗粒的轴向浓度分布,由此确定了团体颗粒的轴向扩散系数。在此基础上,依据因次分析法和实验数据推导出扩散系数与诸影响因素间的准数关联式。研究表明:床层在空隙度为0.75～0.85的范围内混合最好,混合颗粒中细颗粒的扩散能力比粗颗粒的扩散能力大,散式床的分级效果比聚式床好。     

β-SiC微粉精细分级装置的设计与实验研究

本文设计了一种精细分级装置,并着重对料浆质量分数和进料速度两个因素进行了实验研究.结果表明:本装置可以实现2.5 μm以细β-SiC微粉精细分级,能同时获得W1、W1.5的产物,并且分离效率和分级精度较高.     

双循环旋风分离器分离性能的实验研究

双循环旋风分离器采用筒锥结构,有2个切向进气口,即主进气口和回流口,分别位于筒体的中部和顶端。排灰口底部设有稳流锥,灰仓侧壁设置了抽气口。通过实验研究了进口位置、进口气速、稳流锥和抽气操作对此新设备分离性能的影响。实验设备直径为0.250 m,实验物料采用粒径0.1—36μm,平均粒径为8.72μm的石英砂。结果表明:主进口进料,风速在12—19 m/s变化时,总分离效率为98.5%—99.17%,可以基本去除大于3μm的颗粒。主进口进料比回流口进料总分离效率大1.5%—3.5%。采用主进气口进料时,稳流锥可以提高总分离效率0.15%—0.2%,抽气操作可以提高总分离效率0.3%—0.4%;回流口进料时,分别提高1.5%—2%和0.6%—1%。     

流化-输送床中煤的气力分级数值模拟分析

为提高流化-输送床耦合装置气力分级过程中煤颗粒的品质,采用正交实验法,选择耦合装置的表观气速、进料口位置和进料速率三个参数为因素,每个因素取三个水平,考虑因素之间的交互作用,选取L18(37)正交表得到18组方案.运用计算颗粒流体力学(CPFD)软件,对煤颗粒气力分级过程进行数值模拟,结合气固流化-输送床耦合装置气力分级实验对分级过程进行研究,并以煤颗粒最优分级效率为指标,由极差综合分析法得出,耦合装置的输送床表观气速是影响煤颗粒气力分级的主要因素,输送床表观气速为8.30m/s、进料口位置为输送床下部以及进料速率为22.5kg/(m~2·s)的最优组合.     

不同窑型水泥颗粒一些特性的研究

测试了不同窑型水泥颗粒范围的化学成分、矿物组成和混合磨制水泥强度和颗粒分布的变化。结果表明,在粗颗粒中含有较多的C4AF和C2S,而C3S和C3A较少,而细颗粒中则相反。0～30μm颗粒对混合水泥3d和28d强度的发挥贡献最大,在考虑最佳颗粒组成时应尽量增加0～10μm颗粒的含量,适当增加10～30μm颗粒的含量,控制30～60μm颗粒的含量,降低大于60μm的含量。n·X与强度具有很好的相关性,可以用来表征颗粒分布,研究颗粒分布与强度的关系。     

流化床射流区域细粉浓度分布的实验研究

在直径1 m,高8 m的半圆冷模射流流化床上,利用PC-4颗粒浓度测定仪和局部取样的方法,考察了细粉通过密相输送的方式进入中心射流区时,射流区域的颗粒浓度分布.实验所用细粉粒径为-80 160目(均粒径为138 μm)的聚氯乙烯细粉颗粒,粗颗粒为均粒径为1.1 mm的聚苯乙烯颗粒,研究结果表明,在流化床射流区域存在一细粉高浓度区,在径向上,细粉颗粒浓度呈先增高后降低的趋势,在轴向上,当达到一定射流高度的床截面时细粉浓度逐渐降低,在两种不同细粉进料量时,射流区域细粉浓度的增大幅度与进料量的增加成正比,在较低进料量时,细粉高浓度区较不明显且靠近分布板区域细粉浓度较高,较高细粉进料量时,细粉高浓度区域更为显著.     

双颗粒提升管中细颗粒的混合行为研究(Ⅰ)──轴向混合行为

利用磷光颗粒示踪技术对双颗粒提升管中细颗粒的轴向混合行为进行了研究测得反映细颗粒轴向扩散的停留时间分布曲线呈双峰分布,这表明细颗粒存在两种类型的扩散形式：弥散颗粒扩散和颗粒团扩散本文提出的一维两组分扩散模型可较好地描述停留时间分布曲线的双峰分布.实验结果表明细颗粒的两种轴向混合行为有较大的差别,而总包Peclet数几乎不随操作条件及床内粗细颗粒比例变化