空气重介质流化床分选技术（Ⅰ）基础研究

本文阐述了开展研究空气重介质流化床分选技术的意义，介绍了空气重介质流化床分选原理和空气重介质流化床的床层特性。系统总结了重介物质的物性和操作气速对床层特性的影响。同时对气体分布板设计和适宜的操作气速等进行了相应的讨论。     

空气重介质流化床流化特性及密度梯度分布研究

为实现物料的有效分选,以磁铁矿粉和玻璃微粉为混合加重质,研究了混合加重质的流化特性及空气重介质流化床床层密度梯度分布情况。结果表明:空气重介质流化床形成了均匀稳定的流化状态,当流化气速大于7.10 cm/s后,床层压降基本维持在510 Pa,床层密度基本不变,为1.71~1.74 g/cm3。当流化气速为7.95 cm/s时,流化床内气泡直径为15~25 mm,且分布均匀,流化床各层平均密度从上至下依次为1.72、1.74、1.74、1.74、1.73 g/cm3。流化床上部区域,超微细玻璃微粉被气流带到床层表面,使表面床层密度较小;流化床底部区域,气体分布相对均匀,并未形成大气泡,使该区域流化床床层平均密度偏小;而床层大部分区域床层平均密度均为1.74 g/cm3,比较稳定。因此,当流化气速为7.95 cm/s时,流化床内并未形成明显的分层和分级现象,说明加重质混合比较均匀,为空气重介质流化床分选物料创造良好条件。     

空气重介质流化床分选技术：（Ⅲ）有能量引入的空气重介流化床分选技术

本文介绍了最有代表性的有能量引入的振动空气重介质流化床和磁化稳定空气重介质流化床的分选原理和床层特性，并讨论了这两种床的分选效果和分选特性。对已有的研究成果进行了总结和简要评述。     

空气重介质流化床分选技术：（II）分选设备特性

本文列举和分析了国内外数种类型的空气重介质流化床分选设备，并结合其分选特性、结构特点、脱介和出料方式、重介质选用等综合评述了各种空气重介质流化床分选设备的特点和不足，对空气重介质流化床分选设备的发展趋势进行了预测。     

空气重介质流化床分选技术（Ⅱ）分选设备特性

本文列举和分析了国内外数种类型的空气重介质流化床分选设备，并结合其分选特性、结构特点、脱介和出料方式、重介质选用等综合评述了各种空气重介质流化床分选设备的特点和不足，对空气重介质流化床分选设备的发展趋势进行了预测。     

干法重介质流化床煤炭颗粒受力特性与分选研究

近年来,干法重介质流化床分选技术的快速发展为世界干旱缺水地区的煤炭洁净分选提质提供了一条有效途径。在干法重介质流化床中,上升气流驱动加重质颗粒流化形成具有似流体性质的气固两相流床层,营造了适合煤炭分选的均匀稳定的流态化环境。入选煤炭颗粒在床层中迁移、浮沉,受到自身重力、气流曳力、介质阻力、床层浮力等综合作用按密度进行分选。煤颗粒物性特征、床层密度分布、流化床操作参数等是影响煤颗粒受力特征、沉降特性及分选效果的关键因素。重点研究了加重质颗粒在流化过程中的迁移过程和床层密度空间分布规律,定量评估了床层密度的均匀稳定性;研究了颗粒粒度、密度、浸没深度与流化气速对入选煤炭颗粒受力特性的影响规律,采用响应面分析方法对比了不同影响因素的扰动规律与影响程度,建立了表征各影响因素与煤炭颗粒综合受力关系的关联式;确定了入选煤颗粒各密度组分的迁移路径与稳定分布区域。研究结果表明,以磁铁矿粉(0.300～0.074 mm, 2.36 g/cm~3)与玻璃微粉(0.300～0.074 mm, 1.14 g/cm~3)组成二元加重质作为流化介质颗粒,可形成密度均匀的气固流化床层,二元加重质颗粒混合均匀稳定,床层密度波动控制在±0.01 g/cm~3以内;各主要影响因素对入选颗粒受力影响显著性程度依次为粒径、浸没深度、流化气速;入选煤颗粒给入床层后,各密度组分快速松散、沉降、分层,分选时间≤8 s,高于床层密度的煤颗粒快速下沉,沉降于床高40 mm以下区域;低于床层密度的煤颗粒沿床层表面附近区域松散、横向迁移,分布在床高160 mm以上区域;中间密度颗粒松散、沉降并行,整体分布于45 mm床高以上的床层区域。     

干法重介质流化床多元加重质流化特性与低质煤高效分选

煤炭气固流态化干法分选是干旱缺水及高寒地区细粒煤分选提质、矿物加工以及固废资源化的重要途径,工业应用潜力大。目前,用于分选的流化床已有较多研究,其基础理论研究也较为深入,研究领域包括流化床的形成、流化床空气动力学以及流化床流动模型与模拟等,但干法重介质流化床的低密度分选技术和密度调节范围仍待完善。加重质的合理选择对干法重介质流化床选煤具有重要意义,其与流化床干法选煤系统的净化回收流程、分选机的操作参数及分选效果密切相关。采用干法重介质流化床对二元加重质单一组分、窄粒级、宽粒级以及三元加重质在流化床中的流化特性进行研究,对比分析磁铁矿粉、硼铁矿粉流化特性、膨胀率与粒度的关系。试验结果表明,磁铁矿粉和硼铁矿粉均能达到良好的流化状态。随加重质粒度的减小,起始流化气速显著降低,膨胀性能逐渐增强。与150～125μm硼铁矿粉和74～45μm磁铁矿粉混合相比,125～74μm硼铁矿粉与74～45μm磁铁矿粉混合后的床层压降波动较大。300～74μm粒级硼铁矿粉与74～45μm粒级磁铁矿粉在9种不同质量配比下,床层压降均无明显波动。随加重质粒度的减小,膨胀性能逐渐增强;窄粒级二元加重质混合均匀程度随硼铁矿粉含量的增加而提高;宽粒级二元加重质混合时,稳定流化后的流化曲线随细粒级的增多而波动加剧,难以形成稳定的分选环境;随着煤粉含量增加,三元加重质的流化效果逐渐变差。为保证流化床床层密度较好的均匀稳定性,三元加重质中煤粉含量不宜超过15%。     

用落球法研究气固浓相流化床表观粘度

用落球法对不同参数条件下的气固浓相流化床床层表观粘度进行测量和线性拟合,得到了流化床的床层屈服应力和塑性粘度与各因素的关系;研究了粘度对分选时间的影响,建立了振动流化床分选时间与表观粘度和物料密度之间的数学模型. 结果表明,在同一气速下,随石英砂颗粒粒级及床层高度增大,床层表观粘度整体增大. 在一定的流化气速范围内,石英砂介质粒级为0.25~0.125 mm、床高190 mm时,床层粘度稳定在0.39~0.51 Pa×s. 加入振动后,床层粘度明显下降,频率15 Hz、振幅1 mm时流化效果较好,床层粘度稳定在0.69~0.95 Pa×s.     

内置倾斜板变径流化床粗煤泥连续分选试验研究

为强化粗煤泥的分选效果,设计了一套内置倾斜板变径流化床粗煤泥连续分选系统,考察了主要操作参数对分选效果的影响规律。研究结果表明:精煤相关指标与床层密度和上升水速均呈正相关关系;E_p值在不同上升水速条件下的变化趋势存在差异,适宜分选密度范围内,较低水速匹配较高床层密度分选效果良好;变径和倾斜板结构强化了颗粒按密度分离,相比传统分选机,内置倾斜板变径液固流化床分选精度可提高0.02～0.03 g/cm~3。自生介质床层强化了颗粒按密度分离,连续条件下液固流化床分选精度显著提高,相比间断分选条件,E_p值可降低0.07～0.10 g/cm~3。     

流化床内介质主要流化特性参数的研究

利用6种不同粒度的磁铁矿粉作为加重质研究流化床的流化特性。研究表明,随着颗粒平均粒径的减小,床层表面的气泡尺寸明显减小,适宜分选的气速可调范围变宽,有利于流化床分选的进行,为确定最佳的分选条件提供了依据。     

新型膜流化床内镍/氧化铝催化剂颗粒流化特性的研究

在内径为53 mm,高800 mm的流化床冷模装置中安装两根垂直管束模拟透氢钯膜组件,研究膜流化床制氢装置的流动特性.以镍/氧化铝催化剂为实验颗粒,空气为流化介质,在0～0.14m.s-1气速范围内考察了膜管对压力脉动、床层轴向密度分布等因素的影响.结果表明,流化床中加入膜管内构件后床层的压力脉动降低,床层密度增加,说...     

三相流化床的流体力学特性研究

利用空气、水和玻璃珠颗粒为工作介质,对三相流化床流态化操作的流体力学特性进行了研究,主要研究了气体速度、液体速度、颗粒投加量与气含率的关系,以及气体速度与床层高度及气泡直径的关系。     

混合物入选体积量对振动流化床分离特性的影响

利用计算机在线测量床层密度及分析颗粒在床层中的分布,考察入选体积量对流化床中床层密度及颗粒分离效率的影响。研究表明,当入选体积量的分选上限为２０％时,流化床才能对颗粒混合物进行有效的分选,并且在振动条件下比在非振动条件下的分选效率略高一些,这些研究结果对有振动重介质流化床分离细粒焦渣混合物具有一定的指导意义。     

振动流化床浸没水平管传热特性研究

为了深入研究振动流化床浸没水平管的传热特性,分别以沙子和玉米细颗粒作为实验物料,用水平探头测定了振动流化床中这2种床层颗粒与浸没水平管间的传热系数,分析了操作气速、振动频率、空气进口温度等因素对传热过程的影响。结果表明:在低气速下,振动是影响振动流化床中传热的主要因素,振动的引入可以明显改善流化作用,可以在低气速下得到较好的传热效果,同时达到节能的效果。通过分析实验结果,建立了振动流化床的传热关联式,模型计算值与实测值能较好吻合。研究结果可为干燥膏状物料时确定适宜的操作参数提供参考。     

多层流化床床层及溢流管中气固流动特性的模拟

采用多孔介质模型描述两床层间的气体分布板,开发了一种多层流化床典型结构单元的计算流体动力学(CFD)模拟方法,研究了操作气速对多层流化床床层流化状态及其溢流管内颗粒流动特性的影响.结果表明:层间溢流管内颗粒料位具有缓冲作用,使得颗粒进入下床层后被迅速均匀分散,保证了下床层固相均匀性.流化气速增大,下床层进入溢流管的气体...     

带导流管多层流化床流体力学特性实验研究

多层流化床的应用范围受操作可调性和稳定性等因素限制。在改变传统筛板结构的基础上,研究了传统穿流板多层流化床和导流管多层流化床床层压降随表观气速和进料速率的变化规律,实验结果表明,导流管多层流化床不仅大幅减小了床层压降、提高了床体处理能力和可调范围,而且也改善了物料的流化质量。此外,当料层达到一定高度时,导流管多层流化床还具有喷动流化床的特性,同时导流管还具有溢流物料的作用,进一步加大了气固传质效率和床体处理能力。在流体力学分析的基础上,推导出导流管多层流化床床层压降的关联式,得到了床层压降随进气气速和进料速率的关系,与实验数据基本吻合。     

循环流化床压力波动信号的间歇性分析

用小波变换模极大值的方法对循环流化床靠近床层底部和顶部压力波动时间序列进行多重分形分析,确定相应的压力波动信号的间歇性指数.结果表明循环流化床内气-固流动具有多重分形的特性,由间歇性参数随操作气速的变化可判断出由快速流化床向密相气力输送的改变,提出了新的判断循环流化床流型转变的方法,指出流型的转变沿提升管轴向并不是均匀一致同时改变,床层底部的转变要滞后于床层顶部.     

含内置过滤器的三相流化床流动特性探索

在含内置过滤器的三相流化床装置中,以空气、水、沙子三相为研究介质,对其过滤特性进行研究,考察了操作条件对过滤通量、反吹时间间隔、临界液速、最大液速的影响.结果表明:气速越大过滤通量越大;反吹时间间隔随液速增大明显减小,随气速增大而减小的慢;临界液速随气速增加而增大;最大液速随气速的增大而减小.     

应用于选煤的空气重介流化床分选性能的研究

简述了空气重介流态化过程，分析了适合于煤炭分选的空气重介流化床的分选性能。模型机的流化特性试验及半工业和工业性试验系统上的分选试验结果表明，空气重介流化床具有良好的分选性能，可有效地分选５０￣６ｍｍ的煤炭。     

平均粒径对气-固流态化特性的影响

运用一种新型的隔离稀相床层塌落技术,研究了3种不同平均粒径的FCC催化剂流化床层的塌落特性和高表观操作气速条件下床层的乳相结构。实验采用摄像技术,记录了细颗粒床层的塌落过程,获得了床层料面的塌落曲线。考察了颗粒流化床层的乳相和泡相特性,并进一步分析了平均粒径对颗粒床层塌落性质的影响。实验结果表明:在操作气速较高的条件下,在所选用的粒径范围内,平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒的塌落时间最长,乳相密度最小,泡相体积分率亦明显高于较粗颗粒的对应值。这些结果表明平均粒径为30μm左右的FCC催化剂颗粒具有比较独特的流化性能。