面向煤泥水絮凝需求的濃縮機(jī)入料井流場(chǎng)能耗分布優(yōu)化

煤泥水的絮凝沉降是選煤工藝中的重要環(huán)節(jié)，提高絮凝效率，有助于高效的煤泥水分離?，F(xiàn)行煤泥水絮凝工藝和設(shè)備未充分考慮絮凝動(dòng)力學(xué)對(duì)絮凝過程水力環(huán)境的需求，有很大的提升空間。 項(xiàng)目基于絮凝動(dòng)力學(xué)理論，通過數(shù)值方法得到了煤泥水絮凝過程ε-G-t動(dòng)力模型，用于指導(dǎo)絮凝裝置（濃縮機(jī)入料井）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化?；诖四Ｐ停O(shè)計(jì)了螺旋導(dǎo)流和降流式梯級(jí)流化床兩種結(jié)構(gòu)形式的新型絮凝裝置。通過CFD模擬研究了螺旋導(dǎo)流裝置中流場(chǎng)能耗分布；通過CFD-DEM模擬研究了流化床中顆粒的碰撞概率；通過XDLVO-CFD-DEM模擬研究了煤-煤、煤-伊利石顆粒的碰撞與粘附作用。并分別在兩種結(jié)構(gòu)形式的絮凝裝置中進(jìn)行了煤泥水絮凝沉降實(shí)驗(yàn)，考察了表觀流速、充填顆粒等對(duì)絮凝效果的影響。 項(xiàng)目研究結(jié)果表明，采用ε-G-t動(dòng)力模型指導(dǎo)設(shè)計(jì)的絮凝裝置，滿足絮凝動(dòng)力需求，能夠較好地絮凝煤泥水。螺旋導(dǎo)流裝置的能量耗散集中在靠近螺旋外壁處，螺旋式設(shè)計(jì)使顆粒在離心力作用下濃縮于外壁附近，有助于顆粒的碰撞絮凝；體積加權(quán)湍動(dòng)能在0.0068 m2s-2~0.0027 m2s-2之間，體積加權(quán)有效能耗在0.166 m2s-3~0.042 m2s-3之間，有利于保證較好的絮凝效果。梯級(jí)流化床通過分級(jí)充填顆粒的密度和粒度，可自然形成多級(jí)速度梯度和微渦尺度的流化床，符合絮凝動(dòng)力需求，改善效果明顯，絮體平均粒徑可達(dá)523.29微米。CFD-DEM模擬說明了充填顆粒尾渦對(duì)于提高煤泥顆粒碰撞概率的促進(jìn)作用。XDLVO-CFD-DEM模擬揭示了顆粒絮凝的碰撞和粘附過程，說明XDLVO作用力在絮凝過程中的重要作用，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。 項(xiàng)目提出的ε-G-t絮凝動(dòng)力模型對(duì)于絮凝裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)作用；螺旋導(dǎo)流和梯級(jí)流化床結(jié)構(gòu)能夠用于生產(chǎn)實(shí)際，特別是梯級(jí)流化床設(shè)計(jì)，有望在不改變現(xiàn)有濃縮機(jī)入料井結(jié)構(gòu)的情況下，通過局部充填，提供高絮凝效率，具有良好的應(yīng)用前景；項(xiàng)目還證明了XDLVO-CFD-DEM絮凝過程模擬方法的可行性，為絮凝過程的直接模擬提供了新的途徑。 2100433B

絮凝效率決定了煤泥水的處理效率，因而對(duì)選煤廠的正常運(yùn)行有直接影響。作為煤泥絮凝成長的主要場(chǎng)所，高效濃縮機(jī)入料井的結(jié)構(gòu)及其流場(chǎng)對(duì)絮凝沉降有重要影響，但規(guī)律尚不明確。因此，本項(xiàng)目從絮凝動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)，以絮體的臨界破碎速度梯度為關(guān)鍵參數(shù)，建立絮凝流場(chǎng)的理論最佳能耗分布模型；以簡(jiǎn)單閉合式入料井為初始流場(chǎng)模型、EDLVO理論為顆粒作用能模型，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）與離散元（DEM）模擬相結(jié)合的方法，分析入料井中的流場(chǎng)特征及煤泥顆粒在其中的絮凝成長規(guī)律及其影響因素，結(jié)合最佳能耗分布模型，建立流體能量耗散和作用時(shí)間與絮體粒徑的關(guān)系模型，闡明濃縮機(jī)入料井中流體能量耗散分布同煤泥顆粒絮凝成長的協(xié)同關(guān)系；探討以能量耗散分布-作用時(shí)間為控制指標(biāo)的濃縮機(jī)入料井結(jié)構(gòu)優(yōu)化與放大設(shè)計(jì)方法。項(xiàng)目成果將為煤泥水絮凝沉降設(shè)備設(shè)計(jì)和高效絮凝技術(shù)的開發(fā)提供理論指導(dǎo)。

第十條 入井人員必須戴安全帽(系好帽帶)、穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，隨身攜帶自救器、礦燈，按規(guī)定攜帶瓦斯便攜儀;嚴(yán)禁酒后、攜帶煙草及點(diǎn)火物品、穿化纖衣服入井;嚴(yán)禁拆卸及摔打礦燈。

第十一條 檢身內(nèi)容及要求：

(一)勞動(dòng)保護(hù)用品(工作服、安全帽、膠鞋、毛巾)未穿戴整齊者不準(zhǔn)入井。

(二)自救器、礦燈未隨時(shí)攜帶者不準(zhǔn)入井。

(三)測(cè)量酒精，酒精含量達(dá)到檢測(cè)儀器報(bào)警值者不準(zhǔn)入井。

(四)煙草和點(diǎn)火物品攜帶者不準(zhǔn)入井。

(五)穿化纖衣服者不準(zhǔn)入井。

(六)攜帶大件或小件未放入工具包者不準(zhǔn)入井。

(七)精神狀態(tài)可疑者不準(zhǔn)入井 。

(八)未帶證件者不準(zhǔn)入井(對(duì)應(yīng)崗位證件等)。

(九)沒有入井牌者不準(zhǔn)入井。

第十二條 各單位入井人員班前會(huì)結(jié)束后，以區(qū)隊(duì)為單位在規(guī)定入井時(shí)間內(nèi)到副井口等候室，對(duì)遲到者原則上不允許再入井，有特殊情況必須請(qǐng)示礦調(diào)度室，得到允許后方能入井。

第十三條 機(jī)電一隊(duì)嚴(yán)格執(zhí)行各班次的入井時(shí)間，保證準(zhǔn)時(shí)開罐，無特殊原因不按時(shí)開罐者，對(duì)機(jī)電一隊(duì)值班隊(duì)干罰款100元/次。

第十四條 入井人員在接受酒精檢測(cè)時(shí)不得觸摸酒精檢測(cè)儀，待檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果顯示正常后方可準(zhǔn)予入井。

第十五條 所有人員要憑入井牌入井，入井乘罐必須聽從把鉤工的指揮，自覺接受驗(yàn)身，且不得代替他人投牌。

外來人員(集團(tuán)公司以外)必須經(jīng)安全培訓(xùn)方可入井，安全責(zé)任由牽頭、主辦(主管)單位負(fù)責(zé)。

第一十六條 如有特殊情況需在主井升、入井時(shí)，入井秩序由機(jī)電一隊(duì)結(jié)合礦相關(guān)科室維持。

在煤泥水濃縮脫水與澄清作業(yè)中，采用絮凝劑使懸浮液中的微細(xì)顆粒形成絮團(tuán)而加速沉降的過程。在煤泥水中懸浮的顆粒表面上存在雙電層，形成穩(wěn)定的懸浮液體系，阻礙煤泥沉降。添加絮凝劑后，借助于凝聚與絮凝作用，破壞懸浮穩(wěn)定性。絮凝劑包括無機(jī)凝聚劑與有機(jī)高分子絮凝劑兩大類。添加凝聚劑，可壓縮顆粒表面雙電層的厚度，產(chǎn)生凝聚，稱凝聚作用。添加有機(jī)高分子絮凝劑，借助于其線型大分子上極性基團(tuán)，特別是氫鍵的作用，牢固地吸附在顆粒表面，在顆粒間形成橋連，促使顆粒聚集成團(tuán)，稱絮凝作用。

煤泥水處理是濕法煉焦煤選煤廠建設(shè)中投資最大的工藝環(huán)節(jié)，也是選煤廠生產(chǎn)和管理中最重要、最復(fù)雜的系統(tǒng)，幾乎涉及選煤廠的各有關(guān)環(huán)節(jié)，其建設(shè)、運(yùn)行和管理的好壞直接關(guān)系到選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本書重點(diǎn)介紹了煤泥水處理的內(nèi)容和任務(wù)，煤泥水體系的性質(zhì)及其測(cè)定和分析，煤泥水的絮凝、凝聚原理與實(shí)踐，煤泥水分級(jí)、濃縮、澄清、產(chǎn)品脫水的工藝與設(shè)備，煤泥水處理的流程及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，煤泥水系統(tǒng)的管理和運(yùn)行。本書從以上幾方面進(jìn)行較為系統(tǒng)和通俗的闡述，力求從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，理論與實(shí)踐并重，深入淺出地反映煤泥水處理系統(tǒng)的內(nèi)涵和相互間的聯(lián)系，并盡可能全面而又通俗地介紹這些方面的有關(guān)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過這一系列內(nèi)容的介紹，使讀者對(duì)復(fù)雜的煤泥水處理系統(tǒng)能有一個(gè)較為完整的理解和認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提供了詳盡的參考資料。

本書主要為廣大的選煤工作者以及相關(guān)的管理者學(xué)習(xí)和參考之用，也可供大專院校選礦工程、礦物加工工程、環(huán)境工程等專業(yè)教學(xué)參考之用。2100433B