前混合水射流超細粉碎煤粒機理與實驗研究.pdf

1、煤粒經超細粉碎之后得到的煤粉是制備工業(yè)用水煤漿的主要原料。由于傳統(tǒng)干法粉碎(主要是機械粉碎)存在諸多亟待解決的問題，從而為濕法水射流超細粉碎技術的應用與發(fā)展帶來了契機，因此探究濕法超細粉碎煤粒機理、提高煤粉超細粉碎質量和效率，對于煤炭深加工、實現其潔凈化利用具有重要的理論和實踐意義。 在現有粉體超細粉碎機理分析研究的基礎上，認為濕法水射流粉碎煤粒過程主要是壓力釋放作用、沖擊作用及空化和空蝕的剪切作用等共同作用的結果。并在準靜態(tài)條

2、件下基于彈性力學及 Hertz接觸理論推導出了煤粒沖擊剛性靶板粉碎的臨界速度，其大小分別與其楊氏模量的-2 次方、泊松比的 4 次方、屈服應力的 2.5 次方及密度的-0.5次方成正比，而與煤粒的直徑無關。 數值模擬研究中，得到了前混合水射流超細粉碎煤粒的過程。包括：①利用計算流體力學(CFD)商業(yè)軟件FLUENT模擬得到了前混合水射流中空化角形噴嘴內二維定常流場速度、壓力分布及煤粒運動軌跡等信息。初步得出了前混合水射流中煤粒增

3、速效果明顯，噴嘴出口處煤粒速度能達到水射流速度的97.8％，并且煤粒粒度愈小，煤粒與水之間的混合效果愈好，但粒度小的煤粒在輸運過程中不易靠近軸線的結論；②利用顯式算法有限元程序LS-DYNA模擬得到了山西西山典型煤粒沖擊，剛性靶板超細粉碎的臨界速度(與理論計算結果基本吻合)、煤粒破碎過程中裂紋擴展情況及煤粒在低速沖擊靶板過程中存在壓力釋放作用，證明了煤粒超細粉碎的確是沖擊、壓力釋放等綜合作用的結果。 利用淹沒條件下前混合水射流超

4、細粉碎實驗分別得到了在不同壓力、料漿比、循環(huán)次數三種工況條件下煤粒的超細粉碎效果，經過電鏡掃描及粒度測定分析，最后利用數據處理軟件 Origin 最小二乘原理對實驗數據進行了曲線擬合研究，建立了粉碎粒度小于10μ-20μm的煤粒產率與各粉碎因素之間的數學關系式。 本文通過理論分析、數值模擬及實驗研究方法分析了前混合水射流超細粉碎煤粒機理及煤粒超細粉碎影響因素，研究得到的結論對深入研究濕法前混合水射流超細粉碎煤粒及其他物料、研制高