原煤密度对泥化及煤泥颗粒表面电位的影响

对淮南矿区丁集选煤厂50~0.5 mm不同密度级原煤进行了泥化试验,采用X-射线衍射仪和电泳试验分别对原煤矿物组成和煤泥微细颗粒表面电位进行了测定。结果表明:入选原煤中主要矿物成分有石英、高岭石、绿泥石等;高密度和中间密度级原煤泥化率大,+1.60 g/cm3原煤泥化煤泥中-0.045 mm颗粒最多,其中约90%以上为-0.025 mm的微细颗粒;随着原煤密度的增大和煤泥粒度的减小,泥化煤泥微细颗粒表面电位呈减小趋势,水的硬度、原煤中可溶性盐及颗粒表面性质对煤泥微细颗粒电位产生重要影响,微细煤泥颗粒表面电位增大会导致其在煤泥水中处于更加稳定的分散状态。     

不同粒级煤泥在TBS分选过程中运动特性分析

煤泥因粒度组成较宽常常造成干扰床分选机(Teetered Bed Separator,TBS)的分选过程出现底流中夹杂细粒煤的现象,造成部分精煤损失于尾矿中,同时细颗粒又使得煤泥压滤效率降低,所以解析不同粒度颗粒的运动特性情况对于优化TBS的机体结构、提高TBS分选效率具有积极的意义;数值模拟作为一种高效率、低成本的研究方法,基于计算流体力学数值模拟软件Fluent对均一密度、不同粒级煤泥在TBS分选过程中运动特性分析,分别得出了粗粒级(1.60～1.25 mm)、中等粒级(1.0～0.6 mm)以及细粒级(0.45～0.25 mm)颗粒群在TBS分选过程中的速度场、湍动能情况以及颗粒群运动的迹线,计算不同粒级颗粒群的溢流理论产率,并且开展了与模拟仿真实验相同参数的TBS分选论证实验。结果表明:随着颗粒粒度的减小,颗粒群运动轨迹受TBS内部流场影响逐渐增大、运动轨迹越来越紊乱;粗粒级颗粒群在TBS机体上部至底部引起的速度场、湍动能的规律变化使该颗粒群有序全部进入底流;中等粒级颗粒群在TBS机体中下部开始出现紊乱运动趋势,该颗粒群经反复运动后,大部分颗粒仍进入底流,仅有少量颗粒进入溢流;...     

布尔台选煤厂煤泥水特性的研究

针对布尔台选煤厂煤泥水沉降难、药剂消耗大的问题,采用XRD、激光粒度分析仪和微电泳仪研究分析了煤泥水的矿物组成、粒度组成以及颗粒表面电性。研究结果表明:煤泥主要矿物质为高岭土和蒙脱石,该类黏土矿物遇水易泥化成微米级颗粒,导致煤泥水沉降困难;块煤、末煤系统浓缩机入料中0.045 mm粒级煤泥含量分别为45.8%、47.1%,细粒含量较高;块煤系统和末煤系统浓缩机入料的Zeta电位的绝对值均高于20 m V,颗粒间静电斥力较大,煤泥水体系较稳定,不易发生絮凝沉降。     

黏土矿物对煤泥表面性质的影响

针对黏土含量较高的难处理煤泥水,以深度脱灰后的浮选精煤为研究对象,采用扫描电子显微镜、Zeta电位仪研究了3种常见黏土矿物高岭石、蒙脱石和伊利石对煤泥表面性质的影响.电子显微镜扫描结果表明:高岭石和伊利石在煤泥水中分散性差,存在较多大颗粒,有利于煤泥水沉降,而蒙脱石软化崩解后粒度更细,更易均匀分散,不利于煤泥水沉降.Zeta电位测定结果显示:高岭石和伊利石对煤表面的电负性影响较小,而蒙脱石增加了混合煤样的电负性,使煤泥颗粒更易稳定悬浮,不利于煤泥水沉降.从混合煤样的表面形貌和电位测定结果可得出,蒙脱石是影响煤泥水沉降效果的主要黏土矿物.     

基于PIV的循环湍动流化床颗粒速度分布研究

试验采用粒子图像测速系统(PIV),研究了循环湍动流化床(C-TFB)在不同静止床层高度、不同操作气速、不同截面高度下颗粒速度分布及变化规律。试验在主体尺寸为2.00 m×0.40 m的C-TFB上进行,采用PIV系统对提升管不同截面高度进行测试,根据试验得到的最终速度矢量图对颗粒的速度进行分析。结果表明:操作气速U0越大,则轴向正方向速度越大,轴向负方向速度减小,说明适当增加U0可减少颗粒返混,提高反应器工作效率;静止床层高度H0的增加对颗粒速度影响较小,而床内物料含量增加,说明C-TFB反应器对物料的处理能力大;不同截面高度的颗粒运动变化差别较大,截面越高颗粒速度越趋于平缓,说明颗粒速度变化特征与提升管的尺寸密切相关。     

液固流化床分选机理研究

本文采用理论结合试验的方法探究了液固流化床分选机理。得到了液固流化床分选机内自生介质流化床层性质。以不同粒度石英砂为自生介质颗粒,研究了自生介质粒度对分选效果的影响。研究发现,自生介质粒度越细,能实现的分选效果越好。其中,0.15~0.20 mm石英砂床层的最小E。值为0.053;0.25~0.45 mm石英砂床层能达到的最小E。值增大到0.095。通过分析入料粒度分布和操作条件对分选效率的影响,认为控制入料粒度应从入料粒度范围和入料粒度下限两方面考虑。在某一床层压力设定值下,保持较小的上升水流速率，可减小粒度和形状对颗粒运动的影响,有利于床层维持较高的颗粒体积分数和有效密度,可提高分选效果。     

煤泥在倾斜板窄通道中的分选研究和实践

针对回坡底煤矿倾斜板窄通道煤泥分选效果差的现象,对倾斜通道中颗粒的运动机理进行了研究,并用根据此理论对煤泥在倾斜板窄通道内进行分选,通过观察不同水流速度下分选效果的差异,发现随着水流的增大,粒径较大的煤泥随水分配的概率增大,在相对较低的水流速度下,得到的灰分较高、粒径较小的煤泥含量较大,最终确定了水的流速为0.048 m/s下脱泥效果最佳,经济效益显著。     

重介质悬浮液粘度预测及应用

针对选煤用重介质悬浮液粘度与固体体积浓度、煤泥含量相关性较大的特点,通过测定不同剪切速率条件下的重介质悬浮液粘度,研究了固体体积浓度和煤泥含量对悬浮液流变性的影响,建立了悬浮液粘度预测模型。结果表明:不同剪切速率下,煤泥含量一定时,悬浮液粘度随着固体体积浓度的增大而增大;固体体积浓度一定时,悬浮液粘度随着煤泥含量增加而降低。实验条件范围内,给出了悬浮液粘度的预测模型。利用该模型结合颗粒干扰沉降的计算得出,一般块煤重介质分选机分选下限为13mm,悬浮液中煤泥含量不宜超过0.30。     

蒸汽列管回转干燥技术用于煤泥干燥的研究

采用单因素实验方法研究了煤泥在列管回转小试干燥装置内的运动规律,深入分析了干燥机转速和煤泥填充率对煤泥干燥效果的影响。采用单因素实验和均匀试验等试验方法,利用环管式蒸汽回转干燥中试装置研究了煤泥含水率对其运动流动性的影响,深入分析了煤泥含水率、干燥温度以及停留时间等因素对煤泥干燥效果的影响。基于上述实验研究,确定了用于煤泥干燥的蒸汽列管回转干燥机的最佳运行参数,以期为用于煤泥干燥的环管式蒸汽回转干燥机的工程设计提供一定的参考。     

螺旋分选机动力学分析及参数优化探讨

为了探索螺旋分选机主要结构参数对颗粒运动规律的影响,基于螺旋线的形成特性,利用微元的思想将颗粒在螺旋槽上复杂的受力进行简化,推导出集物料性质、螺旋分选机结构参数为一体的数学模型;以1.0~0.5 mm粒度级的不同密度级粗煤泥为入料,探究了不同密度级颗粒在螺旋分选机出料端沿径向的分布情况,与数学模型分析出的结果进行对比验证,并分析了螺距、流量、螺旋槽内径和槽深等参数对颗粒达运动平衡后径向距离的影响;结果表明:提出的数学模型可以定性分析颗粒在螺旋分选机中的运动行为,颗粒密度越大,其平衡半径越靠近螺旋槽内缘;颗粒达平衡状态后的径向距离随螺距、流量以及内径的减小而减小,随槽深的减小而增加;较小的螺距、较小的内径和较大的槽深有利于粗煤泥的分选。     

煤泥干粉在流化床中燃烧特性的实验研究

为了探索煤泥燃烧利用的新途径,首先研究了煤泥干粉的燃烧动力学,然后在高2 000 mm、内径100 mm实验室规模的流化床中系统研究了其燃烧特性。结果表明,煤泥干粉燃烧为一级反应。在床温900 ℃、床料为40目石英砂的条件下,当u/umf＞6,即操作气速过高时,由于煤泥干粉粒径较细,煤泥在床内停留时间较短,燃烧不充分,炉内轴向温度与烟气中CO,SO2,NOx等污染物浓度波动大;当u/umf＜2时,由于气速过低,流化质量差,密相区物料出现沉积,导致炉内煤粉出现“爆燃”;在u/umf为2~6之间,随着流化气速增加,CO,SO2,NOx等烟气组分均明显增加。当以相同Ca/S摩尔比加入石灰石后,随流化气速降低,气体停留时间增加,SO2和石灰石的气固接触改善,炉内脱硫效率提高。     

难浮煤泥浮选速率试验研究

针对主导粒级为细粒级的难浮煤泥,进行了窄粒度级和全粒度级的浮选速度试验。结果表明：浮选速度由快到慢的粒级依次为0.125～0.074、0.250～0.125、〈0.074、0.500～0.250、〉0.500 mm。粗粒级煤粒因其质量大、脱附概率高、部分连生体表面疏水性较差,需在高能量输入条件下,通过较长时间的矿化作用...     

煤泥燃烧过程中汞的迁移行为研究

采用在线汞测试方法,以山西省低热值煤电厂中掺烧的煤泥为研究对象,利用实验室小型流化床,研究煤泥中汞的热转化行为差异及共性特征、影响煤泥热转化过程中汞迁移的关键因素,以揭示煤泥热转化过程中汞污染物的迁移机理.结果表明,同一种煤泥,相同气氛,800、900、1000℃下,燃烧温度对煤泥中的汞的释放比例没有变化;相同温度,汞...     

脉动液固流化床分选机流场的计算流体力学模拟

介绍了一种新型的粗煤泥分选设备及其工作原理,并在试验研究的基础上,应用Fluent软件对脉动液固流化床分选机内部流场进行了三维数值模拟,结果表明:颗粒的运动行为与其密度、粘度、粒度大小等有关,在上升水流作用下,颗粒群进入分选区后迅速实现分层、分选,表明该分选机分选粗煤泥是可行的。但该机也存在溢流短路几率较大、分选机底部返混等问题,因此应当改进入料管和布水板的结构,以达到优化分选机的目的。     

基于低温DSC的流化床低阶煤干燥临界颗粒尺寸研究

低阶煤高水分的特性限制了其应用,从而其脱水是其应用的前提条件,颗粒尺寸对于流化床低阶煤低温烟气干燥能耗及干燥后低阶煤品质具有重要的影响。通过冷态差示扫描量热法(DSC)和发射扫描电子显微镜(SEM)定量分析了不同颗粒尺寸下煤中的水分分布和赋存特性,然后结合小型流化床干燥实验得到了不同大小颗粒的低温烟气干燥特性。研究结果发现,对于不同的低阶煤存在一个干燥临界颗粒尺寸,当颗粒尺寸大于其临界值时,干燥速率和颗粒尺寸几乎没有关系;当颗粒尺寸小于临界值时,随着颗粒尺寸的减小干燥速率增加。样品印尼褐煤的临界颗粒粒径为0.45 mm。     

Numerical investigation on the spraying and explosibility characteristics of coal dust

This paper utilises FLUENT software to simulate the spraying and explosion of coal dust in a spherical explosion chamber. The influence of particle size on coal dust spraying is analysed. Explosion easily develops for small particle sizes under the same conditions of coal dust concentration and ignition temperature. For large-size coal dust particles, the speeds of release and transmission reduce dramatically due to lack of oxygen inside. Explosion is very difficult to develop in such conditions. Coal dusts with smaller particle size distribute uniformly in the chamber, whereas larger particles concentrate in parts of the chamber. The influence of coal dust concentration, ignition temperature and particle size on the pressure of coal dust explosion is also studied. The results show that, when ignition temperature is less than a certain value, the maximum pressure increases rapidly with the growth of ignition temperature. As ignition temperature is larger than the value, the change of the maximum pressure is small. The maximum explosion pressure increases first and then decreases with the increase of coal dust concentration. Because the inside of large size particles burn only partially due to lack of oxygen and slow combustion heat release and transfer, the decrease of the maximum explosion pressure is proportional with the increase of particle size.     

基于CO浓度求解煤自燃临界温度的影响因素分析

临界温度是表征煤自燃倾向性的重要指标,基于程序升温条件下利用CO浓度与温度的变化求解临界温度是一种准确快捷的测试方法。研究分析了煤样粒径、水分含量及气体流量对煤临界温度测定结果的影响;并确定了最佳实验条件,即煤样粒径0.12～0.18 mm,干燥温度50℃,气体流量100 mL/min。     

BGL气化过程中煤热解特性数值分析与研究

厘清煤颗粒热解的内部温度变化和挥发分析出规律,是优化炉体结构和操作参数、进一步提升BGL煤气化经济性的基础。本文通过剖析BGL煤气化热解过程构建了煤颗粒热解模型,并利用文献实验数据验证了模型合理性。模型求解采用解耦算法,其中传热模型采用追赶法,热解动力学模型采用4阶单步递推法,环境温度由移动床一维模型计算。模拟结果表明：BGL煤气化热解终温较高,颗粒内部径向温度变化大;粒径取10 mm,热解终温计算值1 372 K,煤颗粒表面和中心温差峰值计算值338 K;粒径取40 mm,相应计算值分别为1 412 K和381 K;煤颗粒挥发分析出过程与气固非催化缩核反应过程相似,印证了煤热解过程受传热过程控制;热解动力学的描述以FZ通用热解模型适应性更好;移动床一维模型预测BGL煤气化热解层高度时,热解蒸发模型优于FZ通用热解模型,预测值为0.616 5 m,与搅拌器运行情况相符。     

半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究

为了考察冷半焦、预热半焦及煤热解燃烧耦合所产半焦在循环流化床中的流态化特性和输运特性、燃烧特性及污染物原始排放特性,在循环流化床热解燃烧耦合试验台上进行了冷半焦燃烧、预热半焦燃烧及煤热解燃烧耦合试验研究。研究结果表明,3种类型半焦在燃烧炉炉膛内的流态化特性较好,0~4 mm的预热半焦和粒径0~4 mm煤热解所产半焦均能顺畅通过热解炉与燃烧炉之间的输运通道进入燃烧炉;半焦燃烧时能在燃烧炉炉膛内形成上下均匀的温度场,且随一次风率增大,温度分布更均匀;3种类型半焦的燃烬特性较好,燃烧效率都在99.68%以上;随燃烧炉温度升高,N2O排放值减少,NOx和SO2排放值增加,随二次风比例增大,NOx的排放值降低,SO2排放值升高,N2O的排放值变化不明显。     

三产品干扰床分选机研究与应用

随着机械化程度的提高,原煤中的煤泥含量越来越大,多数选煤厂存在粗煤泥分选精度不高、尾矿跑煤严重等问题。通过对大煤泥量原煤进行筛分试验和干扰床分选试验,分析了不同粒级的粗煤泥干扰沉降状态差异。同时针对传统干扰床分选的局限性,提出用两次分选提高精度的技术路线,研制了三产品干扰床试验机。工业实践结果表明：粗煤泥经过三产品干扰床分选后,大大提高了粗煤泥分选精度,粗精煤产品灰分降低了3%|同时有效避免了尾矿跑煤,提高了精煤回收率。