多尺度多组分气固流态化中物质的扩散与协同分离

Coal,a high-carbon energy, is always the most important primary energy in China. More than 2/3 of coal distributed in the water-deficient northwest of China. It is very important to research the theory and method of dry coal preparation. Because of the multi-scale multi-component characteristics of gas-solids fluidization, it is very urgent to study the coordination behavior of matter in the separation.system. The purpose of this study is to reveal the coordinating mechanism of separation of feed, transfer of surface moisture of feed and three-dimensional diffusion of separating medium(gas-medium solids suspension) in the fluidization system, which will provide a basis for improving separation efficiency and adaptability. The main content are as follows: 1) the formation mechanism of gas-solids multi-scale multi-component fluidization; 2) the separation mechanism and dynamics of multi-scale complex feed; 3) the three-dimensional diffusion behavior and effects of separating medium(gas-medium solids suspension) on bed stability and separation efficiency; 4) the transfer and balance law of surface water of feed in the fluidization system(including gas flow, medium solids, feed, primary and secondary coal fine); 5) the establish of related mathematic models, numerical simulation and validation, main parameters optimization in the separating process

煤炭一直是我国最主要的一次能源，又是高碳能源，且有2/3以上分布在西北等干旱缺水地区，高效干法气固流态化选煤理论与方法研究十分重要，由于气固流态化分选系统具有多尺度多组分特征，因此研究多尺度多组分气固两相流态化中物质的协同行为十分迫切，本项目旨在揭示分选系统中的物料分离、外水传递、两相悬浮体（分选介质）三维扩散等协同机制，为提高分选精度和拓宽分选适应性提供基础。主要研究内容：1）多尺度多组分气固分选流态化系统的形成机制；2）多尺度复杂组分物料的分离机理及其动力学；3）分选介质（气固加重质悬浮体）的三维扩散行为及其对流态化稳定性和分选精度的影响；4）入选物料外水在流态化系统（气流、加重质、入选物料、原生和次生煤粉）中传递及水分平衡规律；5）多尺度多组分流态化分离过程的相关数学模型的建立，数值模拟与验证，主要工艺、结构、操作参数的优化。

煤炭是我国重要的一次能源，对我国能源安全起到兜底保障作用。我国煤炭资源与水资源呈逆向分布，迫切需要不用水的干法选煤技术，实现干旱缺水地区煤炭清洁加工。.本项目针对多尺度多组分气固流态化中物质的扩散与协同分离难题，研究了多尺度多组分气固分选流态化系统的形成机制，揭示了气固流态化系统特征参数演变规律与跨尺度交互作用；研究了多尺度复杂组分物料的梯级分离机理，阐释了宽粒级多组分入料颗粒对分选精度的影响及对分选稳定性的扰动规律；研究了动态分选过程中床层气泡演变、加重质运动行为，揭示了加重质的扩散、混合规律及其对流化稳定性与分选精度的影响机制；研究了入选物料夹带外水在流态化系统中的传递与动态平衡规律，分析了入料、气速等扰动因子相互作用及水分传递过程，阐明了水分对流化质量及床层稳定性的作用规律；研究了多尺度多组分流态化分离过程，建立了表征分选效果的相关数学模型，通过数值模拟与试验验证提出了分选过程主要控制因子优化方案，分选可能偏差E 值达到了0.03-0.06g/cm3。研究成果为提高分选精度和拓宽分选适应性提供基础，实现了气固流态化分选系统的动态稳定性和宽尺度分布物料的协同有效分选，为开发适合我国西部干旱缺水地区及易泥化煤炭高效干法分选技术提供理论指导。.共发表SCI、EI论文15篇，申请和授权发明专利2件，培养研究生6名，参加国际国内学术交流21人次。各项成果均达到预期目标。