次生布风层对分选流化床稳定性的协同作用

煤炭能源约占我国一次能源的70%，煤炭又是高碳能源，且有2/3以上分布在西北等干旱缺水地区，研究干法高效分选理论与方法，实现高碳能源的低碳化利用十分迫切。项目旨在揭示次生布风层的形成规律及动态特性，控制流化床的次生不稳定性,实现动态分选过程中流化床密度的稳定性，为工业化（特别是大型化）流化床稳定性控制提供基础。主要研究内容：1)静态条件下，气体分布器特性参数对流化特性的影响；2）人工颗粒层模拟次生布风层条件下，高径比、静床高对流化特性的影响；3）不同特性次生布风层条件下流化特性的变化规律；4）次生布风层动态形成过程中床层密度的变化规律；5）次生布风层对流化床原生和次生不稳定性的影响；6）气体分布器和次生布风层特性参数对流化特性及密度稳定性的协同影响；7）次生布风层动态稳定条件下，工艺、操作、结构参数的关联式，运用流体分析软件，对分离流化床形成及物料分离过程进行数值模拟，优化相关参数。

气固分选流化床分选是以气固悬浮体为分选介质的一种新型选煤方法，因其能实现无水分选作业，对于干旱地区特别是缺水较为严重的西北地区的煤炭分选具有十分重要的意义。在分选过程中，分选后的矸石将会落在分布板上，而刮板又未能及时地将其排出，此时落在分布板上的矸石层将会成为影响流化床的流化特性的重要因素。分选后的产物（主要是矸石）将会停留在分布板的孔口间隙处并保持静止状态，同时对进入床层的气流产生影响，形成次生布风床层。因此，研究次生布风床层对流化床层的影响具有非常重要的意义。.在特定操作气速下，布风板结构参数（孔径、开孔率）决定了布风板压降的大小，进而影响到气固流化床的流化质量。综合宏观和微观流化质量的比较，在开孔率相同的情况下，布风板孔径越小，孔数越多，板上孔分布越稠密，空气通过布风板时在整个布风截面上分散越均匀稳定，形成的气固流化床在宏观和微观都有良好的流化质量。以相同孔径作为前提，较大开孔率的布风板对于流化床的稳定性提高具有明显的作用。但受加工条件、布风板强度要求的限制，开孔率有上限。所以，要综合考虑各种限制因素然后选择合适开孔率与布风板孔径。.在实际分选过程中，在分布板上形成的次生布风床层同样对分布板压降有所影响。从试验数据来看，次生布风床层的存在能够较好地缓和分布板压降随气流的变化波动，从而促进流化床层的稳定，但是在高气流下分布板压降只与流速有关。次生布风床层的存在使得气固流化床较晚地进入流化状态，但是因其树状分散结构使得床层具有了一定的滞气能力，流化时间增加，这对于实际分选作业是十分有利的。其构成次生布风床层的颗粒粒径在13mm以上时对床层的密度稳定性起到了协同作用。但是在构成颗粒粒径在13mm以下时特别是6mm以下，对于床层的稳定性却有了一定的破坏作用。.通过实际分选实验可知，静态条件下床层可能偏差达0.115g/cm3，床层均匀稳定性较差，轻产物不少被错配至沉物排料中，床层存在明显的分层状态。而在优化了组成特性的次生布风床层条件下，床层可能偏差仅为0.07g/cm3,甚至低至0.06g/cm3，分选效果得到改善。分选过程中因次生布风床层的存在，床层底部区域压降增大，区域内颗粒间空隙率变小，等效于床层底部新增了一层孔径较小的分布器。因为此部分孔小而密集，所以生成气泡的尺寸小、数量多，这将有利于床层流化的均匀稳定性，从而提高了床层的分选效果。