干法重介质流化床压力多尺度分析与流化质量表征

选煤是煤炭清洁加工利用的源头技术，干法选煤是干旱缺水地区与易泥化煤炭高效分选提质的重要途径。干法重介质流化床通过上升气流驱动加重质颗粒流化形成一定密度的气固流态化床层，实现对煤炭按密度分选，床层密度均匀稳定性即床层流化质量是决定分选精度的关键。受到气流、气泡、运动内构件、入料等多因素扰动，床层流化行为复杂多变，压力信号呈现出非均匀性、非线性、多尺度特征。基于干法重介质流化床压力信号的轴向差异传递与横向等效扩散特性，着重研究了床层轴向压差波动特征，提出流化质量定量表征方法。结果表明：基于时域分析可知，Geldart A类加重质颗粒床层总压降概率密度分布接近于正态分布；当床层散式膨胀时，由于颗粒间接触力的分布不均，概率密度呈现右偏且尖峰的偏离正态分布。通过频域分析发现，在床层膨胀区间的中末期，气泡主频主导了流化床的整个轴向区间；完全流化后的流化床，气泡主频仅控制着床层中部区域，床层浓度信号主频沿床层轴向分布变化明显。结合时域和频域信号分析结果，提出以轴向床层浓度主频为子区间波动标准差权重值的流化质量表征模型，可以综合评估干法重介质流化床的密度分布均匀性和稳定性，为干法重介质流化床分选密度稳...     

模块式气固流化床干法选煤技术的研究

基于选煤技术集约化、高效化、经济化的思想,建立了处理能力为40～60 t/h的模块式气固流化床干法选煤系统,与KZA2050型空气重介质干法分选系统相比,可大幅度降低基建及运行成本,减小了占地面积及三维空间。该模块式气固流化床干法选煤系统采用B-A型磁铁矿粉和B-A型煤粉的混合物作为宽粒级加重质,提出了将循环加重质及引风除尘系统的出料直接返回分选机的新型床层调控方法,优化了工艺流程,增强了床层密度和高度的均匀与稳定,提高了流化质量。在此基础上,还详细考查了该干法选煤系统的分选性能,试验结果表明,该系统能有效分选50～6mm的煤炭,当分选密度为1.33、1.61 g/cm3时,所得可能偏差分别为0.05、0.06g/cm3。     

空气重介质流化床分选特性的研究

介绍了影响流化床分选效果的因素,根据5种加重质的起始流化速度,确定适合分选的流化气速,利用示重块进行分选实验,在床内不同气速下分选90 s,分析对比其分配曲线,得出加重质E在气速3.88 cm/s时的E_p=0.08,此时床层密度接近分选密度,均匀性和稳定性较好,分选效果较好。     

振动流化床流化特性与细粒煤干法分选

将振动能量引入气固分选流化床,形成振动分选流化床,将煤粉和磁铁矿粉混合作为二元复合加重质,利用微差压传感器在线采集床层压力信号,并采用信号时频分析方法将信号进行划尺度分解,从微观角度分析振动流化床分选过程中的流化行为特性,研究振动能量对分选流化床流化质量的作用,并利用床层压力信号能量量化研究压力波动与不同流化现象的响应;基于对6～1 mm细粒煤分选试验结果的研究,结合床层中气泡行为的演变规律,提出了细粒煤分选效果的颗粒混合熵评价方法,研究了6～1 mm细粒煤在振动流化床中的分选特性及气泡运动行为对细粒煤离析分层效果的影响。结果表明,气泡引起压降信号的能量随着气速的增加,呈先增加后降低的趋势,随着振幅和频率的增加,气泡引起的压降信号能量逐渐增大,但床层压降信号的总能量随着气速、振动频率和振幅的增大逐渐增加。此外,通过对精煤和矸石组分的颗粒混合熵判定2组分的离析程度发现,随气速的增大,颗粒混合熵的变化趋势先降低后升高,随着振动频率和振幅的增加,精煤和矸石的颗粒混合熵逐渐增大,且在振幅A=2 mm,频率f=20 Hz,流化气速v=12 cm/s条件下,床层压力波动的能量和颗粒混合熵最低,床层...     

表面改性加重质的流化特性与分选特性

为提高空气重介质流化床对不同外在水分入选煤的适应性,对磁铁矿粉进行表面疏水改性是一条有效的途径。研究了表面改性对磁铁矿粉流化特性的影响,结果表明：表面改性提高了磁铁矿粉的最小流化速度,但对床层压降分布无显著影响;与改性前相比,床层密度更均一、稳定,有利于形成高质量的流化状态;随着入选煤的外在水分的逐渐提高,对改性前后的磁铁矿粉流化特性都有影响,表面改性使入选煤的外在水分上限从2%提高到4%,并且在水分含量为4%时仍然保持较好的流化状态。以改性磁铁矿粉作为加重质,形成的流化床具有良好的分选性能,分选试验结果表明,入选煤外在水分为3%时,分选密度为1.55和1.82 g/cm³时,可能偏差E值均为0.075。     

二元加重质振动流化床的流化及分选特性研究

将振动能量引入到二元加重质气固流化床中,将一定粒度组成的磁铁矿粉和石英砂按照不同质量配比形成的混合物作为加重质,对床层进行流化及分选特性研究。研究了二元加重质振动流化床的流化特性,并在不同流化气速、振动强度、加重质配比条件下,对6~3mm、3~1 mm两个粒级细粒煤进行分选试验,确定了最优试验参数。试验结果表明,临界流化气速随石英砂质量配比增大而减小。当气速为7.37 cm/s时,床层稳定性良好,压降标准差为4.08 Pa;在最佳试验条件下,对6~3 mm和3~1 mm两种粒级煤样分别进行分选试验,分选精度(可能偏差值E_p)分别达到0.09 g/cm~3和0.13 g/cm~3,分选效果良好。     

干法磁选净化磁铁矿粉的应用研究

干法磁选净化回收加重质是空气重介质选煤工艺系统的重要环节之一,其对调控分选系统自身密度和维持连续性运行起着关键作用,在介绍空气重介质选煤中常用磁铁矿粉加重质流化特性对粒度要求的基础上,采用对比分析法对影响干法磁选磁铁矿粉的磁性质、粒度、密度等物性因素进行了分析;探讨了水分对干法磁选净化磁铁矿粉的不利影响;并指出了需要特别注意外在水分、粒度、磁性物含量、使用环境与湿法磁不同等问题。分析表明磁铁矿粉和煤粉在磁系、粒度、密度的差异显著,这为干法磁选净化磁铁矿粉提供了有利条件;在适当控制水的分前提下,应用干法磁选净化回收磁铁矿粉的技术可行,建议选择适宜或专门设计此方面的磁选机,并针对这些影响因素进一步开展参数优化实验研究。     

浓相气固高密度流化床内的气泡动力学行为特性

采用试验测量与数值模拟计算相结合的方法,对干法选煤采用的浓相气固高密度流化床内的气泡动力学行为进行研究。对影响床层稳定性和密度均匀分布的气泡尺寸与上升速度进行计算分析,结果表明：以Geldart B类高密度磁铁矿粉作为分选介质,在表观流化气速 1.5 U mf ≤ U ≤ 2.2 U mf的条件下,气泡沿床高方向与床体轴向的气泡平均直径分布为35 mm< D b <49 mm和 40 mm< D b <61 mm,气泡上升速度范围为40~65 cm/s,试验与模拟结果基本吻合;此时,流化床内各点的密度分布均匀稳定,密度分布标准偏差为0.016 8。因此,调节表观流化气速 1.5 U mf≤ U ≤2.2 U mf ,可以使气泡尺寸和上升速度都保持在合理的范围内,流化床处于最有利于煤炭分选的准散式流态化,分选效果最好。     

操作参数对干法磁选净化加重质中煤粉的影响

加重质净化回收对流态化连续分选过程的床层密度稳定和介耗有着重要影响。为此,考察了操作参数对干法磁选净化效果的影响。结果表明,磁链是影响干法磁选净化效果的重要因素。     

煤粉粒级对空气重介质流化床干法分选影响研究

为降低煤粉对空气重介质流化床干法分选过程的影响,以粉煤分层占比、床层压降波动、可能偏差Ep值为考察指标,研究了粉煤粒级变化对其在流化床中分布、流化、分选行为的影响。结果表明:煤粉在流化床床层中分布并不均匀,总体呈现上层偏多,中、下层偏少的趋势。     

降低空气重介流化床密度的一种新途径

研究了不同粒级磁珠的流化特征，发现在一定粒度范围内，磁珠平均粒度越小，流化质量越好。在空气重介干法选煤中，以磁珠作为加重质，可以获得较大膨胀比和床层密度均匀稳定的流化床。磁珠密度低，但不同粒级磁珠密度也不一样，在膨胀比变化或改变不同粒级磁珠配比的情况下，均可改变流化床密度。一定粒级煤泥可与磁珠“均匀”混合，因此，可以作为加重质掺入磁珠中，以进一步降低流化床密度。以磁珠作为加重质掺入适量的煤泥，就可     

空气重介质流化床中细粒煤的流化与分选特性

3~1 mm粒级细粒煤介于煤粉与传统空气重介质流化床分选所适用的粒度之间,其在空气重介质流化床中被分选的同时对自身分选与流化特性产生重要影响。利用高速动态摄影等手段详细研究了空气重介质流化床分选3~1 mm细粒煤过程中不同流化数下床层的流化特性、压降波动、煤粒分离混合规律以及流化床中不同高度处的密度分布,阐释了气泡在分选过程中的作用机理。结果表明,加入一定量细粒煤后床层密度降低,流化效果发生了一定程度的改变。随着气速的增加,煤粒在流化床中先后经历了分离与混合两种状态,流化床各高度的密度也随之改变。当流化数在1.8~2.0时煤粒达到较好的分离效果。随着气速增大煤粒受气流影响增大,不再严格按照流化床密度分离。     

水分对流态化干法分选过程的影响研究

为提高流态化干法选煤对于潮湿煤炭分选的适应性,分析了煤炭表面水对于加重质的粘附行为,明确了煤炭表面水、加重质水分对流态化干法分选效果的影响,并采用流态化分选和分选干燥一体化的方式进行对比试验。结果表明:流态化干法分选干燥一体化方式可以对潮湿煤炭进行有效分选,在干燥温度50℃,分选时间2min,风量8m3/h的条件下分选较难选煤,表面水脱除率大于91.5%,可能偏差E值小于0.062g/cm3;随着煤炭表面水和加重质水分升高,可能偏差E值增大,分选效果变差,且加重质水分增加,床层压降波动幅度加大,起始流化速度增大。随粘附时间的增加,加重质粘附率先急剧增大,后增速减缓并达到最大,最后逐渐降低。     

空气重介流化床选煤技术的现状与发展

介绍了空气重介流化床干法选煤技术的基本原理、加重质及其流化特性，论述了流化床分选装置的研究现状、分选效果和工艺系统，指出未来的研究方向与发展前景。     

加重质性质对流化床流化行为影响的研究

通过对加重质颗粒性质的研究分析,得出了加重质的粒度组成是影响流化床流化效果的主要因素;利用流化特性曲线进行分析,得出了随加重质颗粒平均粒径的减小,流化床床层密度趋于均匀稳定的结论,进一步说明了存在一定含量的非磁性物颗粒有助于改善流化床的流化效果。分析结果表明,磁铁矿粉D的流化效果为最佳。     

加重质液固流化床流化特性研究

为确定加重质液固流化床对粗煤泥的最佳分选条件,开展了针对加重质液固流化床流化特性的实验研究,分析了加重质液固流化床在不同流化水速下的床层密度分布,考察了不同粒级磁铁矿粉沿柱高方向的分布,研究了-0.25 mm煤泥含量对流化特性的影响。     

空气重介流化床干法选煤机结构参数的研究

为进一步提高空气重介流化床干法选煤机的分选精度和运行可靠性,通过理论分析和试验研究相结合的方法,论述了空气重介流化床干法选煤机各主要结构参数对流态化及分选效果的影响。结果表明:选煤机的布风装置、流化床的尺寸及排料系统决定了流化床的流化特性、分选精度,决定了选煤机无故障运行时间。     

空气重介质流化床高对流化特性影响

目前空气重介质流化床干法选煤技术已经逐步应用于工业中,为提高其分选精度,优化工艺参数,以流化床床层压降、起始流化气速、初始鼓泡气速和床层膨胀率为技术指标,研究流化床的流化特性,为现场工艺参数的优化和技术指标的选取提供理论依据。     

模块式干法重介质流化床选煤理论与工业应用

我国2/3以上的煤炭资源分布在西部干旱缺水地区,迫切需要高效的干法选煤技术。新一代干法重介质流化床分选机是以磁铁矿粉和煤粉为二元宽粒级加重质,以空气为流化气体,形成具有一定密度的流化床层,进入到分选机中的煤炭按密度进行分层,实现高效干法选煤,新一代分选机解决了布风板易堵塞的难题,具有流化床密度均匀稳定、加重质循环量小、整机可靠性高的特点。中国矿业大学与唐山市神州机械有限公司合作开发,建立了模块式干法重介质流化床选煤厂,实现了干法选煤技术生产超低灰精煤的工业应用。工业应用结果表明,采用模块式干法重介质流化床选煤系统生产超低灰精煤,精煤灰分为3.46%,可能偏差E值为0.055g/cm3,数量效率90%,具有不用水、分选精度高、工艺简单、投资和运行成本低、能耗小等特点。     

细粒煤在空气重介质流化床中分层规律的研究

为研究细粒煤在空气重介质流化床中的分层规律,试验采用空气重介质流化床,对3～6mm细粒煤在床层高度分别为150,200,250mm时的分选做了初步的探讨,所用实验设备为直径170mm,高为500mm的圆柱体流化床.研究结果表明:高密度细粒煤大部分聚集在床层中下部;低密度细粒煤则倾向于在床层中上部聚集.因为在此加重质粒度组成及流态化条件下达到了颗粒分选下限,导致分选效果变差.