S-FHMC710型煤泥重介质旋流器在吕家坨选煤厂的应用

吕家坨矿选煤厂为了解决粗煤泥分选效果差的问题,采用S-FHMC710型超级煤泥重介质旋流器分选粗煤泥,并通过工业性试验对超级煤泥重介质旋流器进行工艺性能进行检测。试验结果表明:大于0.5 mm粒级可能偏差0.050 kg/L,数量效率99.64%;0.50~0.25 mm粒级可能偏差0.060 kg/L,数量效率98.76%;0.25~0.10 mm粒级可能偏差0.087 kg/L,数量效率96.99%,有效分选下限达到0.10 mm。该超级煤泥重介质旋流器应用效果良好,对于提高精煤质量、产率和选煤厂经济效益具有显著的效果。

水力分级旋流器工艺参数匹配优化研究

针对选煤厂煤泥水处理中的水力分级旋流器存在工艺参数匹配不合理所导致设备分离性能偏低的问题。本文以选煤厂常用的YD350-14水力分级旋流器为研究对象,以分离效率和压力降作为旋流器分离性能的评价指标,基于响应面法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)模型开展对旋流器工艺参数(入料浓度、入料流量、安装角度)间的匹配关系研究。最终根据Perato前沿确定旋流器最佳工艺参数如下:在旋流器入料浓度12 g/L,安装角度80°,入料流量80 m^(3)/h时,可达到分离效率86.07%,压力降1155.62 Pa。对分离效率匹配模型进行现场验证,得出经过匹配后分离效率提高了5.07%,验证了该匹配模型能够有效提高旋流器的分离效率。本文研究为选煤厂中旋流器工艺参数的合理匹配提供理论依据,并为提高旋流器的分离效率开拓一个新的方向。

堵塞工况下水力旋流器流场特性及性能分析

为研究水力旋流器在井下出现堵塞问题而产生的流场及性能变化规律,以井下倒锥式水力旋流器为研究对象,采用数值模拟与实验相结合的研究方法,对旋流器在六种不同堵塞工况下的流场特性及分离性能进行深入分析,并提出一种流场不对称性的定量表征方法,明确其在不同堵塞工况下旋流场变化及平均偏移不对称情况。结果表明,在三条紧邻流道堵塞的工况中,切向速度及轴向速度的平均偏移不对称率均产生最大值分别为67.82%和34.99%;相对于无堵塞工况,六种不同堵塞工况的平均压降均有所上升,分离效率均有所下降,其中工况六在四条紧邻流道堵塞的工况中,平均压降最大,分离效率最小。通过实验开展不同工况下的分离性能分析,实验结果与模拟结果的平均误差为1.22%,呈现出较好的一致性,为本文数值模拟方法的准确性提供了验证。

基于响应面法的过轴式旋流器分离性能优化

为解决旋流器在井下狭小空间内的适用性问题,提出一种新型过轴式旋流器,通过响应面法对构建的旋流器结构参数与分离效率间的数学关系模型进行结构优化。采用数值模拟方法,对优化前后旋流器在不同处理量与含水率条件下旋流器内流场特性及分离效率的对比情况开展研究。结果表明:优化后模型效率均优于优化前,优化后模型处理量在2—6.5 m^(3)/h变化,处理量为6.5 m^(3)/h时分离性能最佳,分离效率由60.30%增至97.10%;含水率在92%—99%变化,含水率99%时分离性能最佳,分离效率由93.15%增至99.72%。采用数值模拟与实验相结合的方法,对优化后旋流器在不同分流比条件下分离效率开展研究,数值模拟与实验结果呈现出较好的一致性,验证结构优化的可行性及数值模拟结果的准确性。

进液量对气举式同向出流旋流器分离特性影响

为了提高旋流器的分离效率,提出一种气举式同向出流水力旋流器结构,通过注气的方式将旋流器轴心的油核举升至溢流口,加速油核向溢流口方向运动,进而提升旋流器的分离性能。基于雷诺应力模型(Reynolds Stress Model,RSM)与多相流模型(Mixture),模拟计算了入口进液量对气举式同向出流旋流器分离性能的影响,分析了进液量对旋流器内气核形态、速度场分布以及分离性能的影响规律。数值模拟结果表明:进液量分布在(3.6~8.4)m^(3)/h范围内时,随着进液量的增加,注气口处压力逐渐增大,混合液内各相介质的轴向速度与径向速度均有显著提高,旋流器轴心处的油相体积分数明显增大,旋流器的分离效率从64%增至77.9%。

水力旋流器流场特征和分级分离性能研究综述

水力旋流器利用颗粒-颗粒或颗粒-流体在旋流流场中运动行为差异实现分级分离过程,被广泛地应用于化工、冶金、矿物加工和环保等行业。在实际运行中,由于操作条件不合理或设备结构条件限制,使颗粒分级或固液分离性能无法满足应用需求,本文分析了水力旋流器的流场特征,并总结了影响旋流器分离性能的关键因素。水力旋流器内部呈现复杂的多相流场,颗粒性质、料液性质、进料条件等操作参数和旋流器的几何结构会影响水力旋流器的分离性能,实际应用中可以通过优化运行条件和旋流器的几何结构,提高旋流器的分级分离性能。

倒锥参数对气举式水力旋流器分离性能的影响

利用单因素试验设计方法,针对气举式水力旋流器倒锥参数,开展不同参数下的性能优化研究。利用数值模拟方法,对不同倒锥高度、注气直径和注气速度下的流场特性及分布规律进行分析。结果表明,当倒锥高度为130 mm、注气直径为1.8 mm、注气速度为3.5 m/s时,分离效率达到最佳,较优化前提高了0.98%。对比倒锥参数优化前后的气举式水力旋流器油核分布形态,优化后油核均在倒锥结构上方形成,促进了旋流器分离性能的提升,验证了倒锥参数优化对气举式水力旋流器的重要性。

旋流器内气泡聚并与破碎行为

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提升会导致气泡的破碎频率增加,生成子气泡也越多,但同时加剧了气泡的聚并性能,促使气泡聚并成气核朝着溢流口方向运移,因此入口速度提升对气泡直径变化的影响呈正向作用。气体体积分数提升会导致旋流器内气泡直径和气核长度增大,降低了流场的旋流强度,使更多气泡聚并成气核从底流口流出,故气体体积分数对气泡直径变化的影响呈反向作用。

双锥形油水分离旋流器分离效率正交数值的实验研究

以双锥形油水分离旋流器为研究对象,采用计算流体力学数值模拟方法和正交实验方法,针对旋流器的含油率、进口速度、分流比、大锥段角度和小锥段角度等因素对旋流器分离效率的影响,进行了正交数值实验。结果表明,各因素对分离效率影响的顺序为:分流比>含油率>进口速度>大锥段角度>小锥段角度。含油率10%、进口速度6m·s-1、分流比25%、大锥段角度15°、小锥段角度1°为最优的参数组合,其中旋流器的大锥段角度和小锥段角度的影响不显著,可以根据实际需要进行调整。通过回归分析推导出了含油率、进口速度和分流比对分离效率影响的经验公式,可供设计时使用。

旋流器脱水振动筛箱体结构优化设计研究

以FX300GN型水流旋流器为例,介绍一种基于有限元分析的旋流器脱水振动筛箱体结构优化设计方法。该方法是在振动筛实际情况基础上,利用ANSYS有限元分析软件构建相应的三维模型,通过对三维模型的模态分析获得接近振动筛工作频率的固有频率,最后根据分析结果对振动筛箱体结构进行优化,为旋流器脱水振动筛箱体结构设计提供支持,确认有限元分析法的应用价值。

三产品重介质旋流器的研究与展望

三产品重介质旋流器是重要的煤炭洗选加工设备,广泛应用于各类难选、极难选煤炭的分选。经过数十年的发展,国内三产品重介质旋流器已逐渐从早期的宏观结构优化发展到现在的以新型分选理论为基础的三产品重介质分选设备研发,已逐渐形成了我国独有的三产品重介质旋流器设计制造体系与洗选工艺体系。为了更好地发展三产品重介质旋流器,回顾了早期三产品重介质旋流器的研究情况,着重介绍了三种国内自主研发的新型三产品重介质旋流器,并对三产品重介质旋流器未来的发展方向进行了展望。

3级旋流器各级气量变化对燃烧性能的影响

为了探究中心分级燃烧室各级旋流器叶片数量与相应旋流气量变化对燃烧室性能的影响,基于高推重比和高温升的技术需求,对设计模型进行了除旋流器外分块结构化网格划分,并在ICEM软件中实现混合网格周期性边界条件设置,进行3维数值模拟。结果表明:确定最优方案的3级旋流器叶片数量分别为8、10和15。中心分级燃烧室每级旋流器流通气量随其相应旋流器叶片数量改变呈负相关变化关系;设计油气比为0.045时,中心分级燃烧室最优方案即基准型方案的温升可达1300 K,出口温度分布系数OTDF达到0.13,在性能所要求的0.10~0.15之间,出口径向温度分布系数RTDF达到0.081,在性能所要求的0.08~0.12之间;中心分级燃烧室出口截面OTDF值随火焰筒头部每级旋流器的叶片数量或旋流气量的变化关系是“V”形,RTDF值随头部每级旋流器的叶片数量或旋流气量的变化关系是类“V”形。

基于响应面法的井下油水分离微型旋流器结构参数优化

针对微型旋流器分离性能受结构参数影响较大的问题,基于数值模拟方法和Box-Behnken设计,采用二阶多项式基函数构建微型旋流器底流口直径等5个主要结构参数与分离效率及压力损失间的数学关系模型,并对优化前、后的微型旋流器开展数值模拟和室内试验。通过对模拟数据进行方差分析验证了数学关系模型的精度,等高线图明确了结构参数之间的交互作用以及对分离效率及压力损失的影响程度。结果表明,底流口直径、小锥角、溢流口直径是影响微型旋流器分离效率和压力损失的重要结构因素;优化后的微型旋流器的结构参数为L_(1)=9.554 mm,D_(d)=2.184 mm,D_(o)=2.977,θ=9.39°,θ_(2)=2°,相较于初始结构分离效率提高了3.7%。研究结果可为高性能井下油水分离微型旋流器的设计提供参考。

高含量重密度组分煤重介质旋流器分选特性研究

为了提高重介质旋流器对高含量重密度组分难选原煤的分选效率,设计了新型重介质旋流器模型装置,建立了颗粒在离心旋转流场中沉降分离数学模型,采用试验与理论分析相结合的方法研究新型重介质旋流器的分选特性,揭示高含量重密度组分难选煤分选特性随工艺参数的变化规律,探索影响新型重介质旋流器流场工作悬浮液动态稳定性的因素及重产物排料输运机制。研究结果表明,新型重介质旋流器分选高含量重密度组分煤时,底流重产物排料能力强、处理量大;离心旋流场中的悬浮液密度梯度分布小、密度相对均匀,底流与溢流密度差值较低,流场中悬浮液稳定性更强;入料的压力与悬浮液动态稳定性、分选精度及重产物排料效率直接相关,随着入料的压力增大,底流、溢流口排出悬浮液密度差值增大,可能偏差E值降低,分选精度提高,重产物排出量升高;当入料的压力为25 kPa时,实际分选密度为1.666 g/cm^(3),可能偏差E值为0.09 g/cm^(3),重产物产率为75.23%。本研究为高含量重密度组分煤的分选提供了新的思路。

基于相关性分析和响应面法的复合旋流器结构参数优化

为了提高旋流器优化参数的准确性,得到其在结构优化中的最优解,以一种新型复合旋流器为研究对象,基于相关性的单因素分析寻优法,以相关性分析的结果来指导优化范围的选取,提高其结构参数优化范围的准确性。结合响应面优化方法,以分离效率为优化目标,确定旋流器的最优结构参数,建立了分离效率和结构参数之间的回归模型。结果表明:不同的结构参数和各性能指标之间的显著关系并不相同,根据相关性分析的结果确定各结构的优化范围为:上锥角为0°~4°,下锥角为8°~12°,底流口直径为12~16 mm;响应面优化得到旋流器最优结构为:上锥角为2.565°,下锥角为11.719°,底流口直径为12.889 mm,在本组参数下旋流器固体分离效率达到了99.945%,气体分离效率达到了93.807%。为旋流器的结构优化提供了一种新方法。

双供介高精度有压三产品旋流器分选流场

常规三产品旋流器的二段旋流器只能受一段旋流器的余压被动控制,无法实现主动、在线调节。为解决这一问题,在二段旋流器上新增了供介口,通过调节二段供介的参数改善二段旋流器的分选流场。通过数值模拟的方法,研究了二段供介的流量和密度参数对分选流场的影响,认为二段供介可以提供更高的压力梯度和切向速度,提高三产品旋流器的分选精度;根据生产需求调节二段供介参数,可以有效减少“中煤夹矸”和“矸中带煤”现象;拟合了二段供介的流量、密度对三产品旋流器出口密度的公式,对生产实践具有一定的指导意义。

塔式低排放旋流器斜径向角对燃烧性能的影响

针对原型燃烧室在贫预混燃烧情况下设计了一种塔式分级旋流器,旨在降低燃烧室出口的NO_(x)以及CO排放.通过使用Fluent软件进行数值模拟,研究了设计工况下塔式旋流器不同斜径向角对燃烧性能的影响.结果表明:斜径向角对燃烧效率的影响差异在0.1%以内,随着斜径向角的增大,燃烧室内回流区后中轴线温度逐渐降低;燃烧室高温区面积逐渐减小;总压损失呈先减小后增大的变化趋势,出口温度不均匀性OTDF值逐渐减小最低达25.82%;出口NO_(x)排放逐渐减小,低至33.9×10^(-6).综合来看,斜径向角为45°时燃烧室整体性能最优.

不同旋流器作用下气液螺旋环状流动特性研究

管内气液螺旋环状流动可以通过设置固定叶片的旋流器形成,旋流器的结构极大地影响了形成的螺旋环状流动的稳定性。对此,选取了四种典型旋流器结构开展三个典型来流工况下螺旋环状流形成的实验研究。通过图像处理结合概率密度函数(probability density function,PDF)拟合的方法分析了形成螺旋环状流的稳定性,同时结合液膜波动特性与旋流器内部作用过程分析发现:平板式及平板有中心柱式旋流器在不同来流工况下产生的液膜相较于螺旋叶片式A/B旋流器都更加稳定,相同工况下的失稳距离也更长,而螺旋叶片式A/B旋流器产生的螺旋环状流的稳定性较差,在更短的距离内即发生了螺旋环状流失稳现象;不同工况下液相折算速度的上升有助于提高液膜稳定性与螺旋环状流失稳距离,从而形成更稳定的螺旋环状流;叶片作用下流体内部压力梯度和气液相分布规律高度相关,压力梯度和周向速度是形成螺旋环状流动的主要因素,并且压力梯度和周向速度的大小一定程度决定了螺旋环状流动气液交界面的稳定性。

渐扩底流口旋流器分级性能试验研究

针对在磨矿分级系统中,旋流器高底流浓度易出现绳状排料现象,导致底流口堵塞,造成溢流跑粗,降低了分离精度等问题,提出了一种渐扩底流口结构,并对底流口结构进行试验研究,分析了在不同浓度下底流口渐扩角度对产物浓度、粒度、综合分级效率、底流产率等的影响规律。结果表明,随着旋流器进料浓度升高,底流排料散射角度减小,当进料浓度大于10%时,旋流器出现绳状排料现象,改用渐扩底流口可减轻绳状排料现象,旋流器底流排料散射角度随着底流口渐扩角度的增加呈现出先增加后减小的趋势;当旋流器进料浓度大于10%时,旋流器底流排料散射角度与旋流器分级性能呈整体对应关系,在不同的进料浓度下,合理选用相对应渐扩角度的底流口可以使旋流器分离效果达到最佳;在进料浓度为25%时,旋流器常规底流口溢流产物中+20μm粒级含量为62.44%;相较于常规底流口,渐扩底流口结构可使旋流器溢流中+20μm粒级含量降低22.54%;底流口渐扩角为60°时,旋流器-40μm粒级综合分级效率最高,相较于20°渐扩角底流口分级效率增加了15.72%。

自吸气三产品旋流器分离性能试验研究

针对常规三产品旋流器在分离过程中,一段内部难以形成稳定的空气柱,影响旋流器总体分离精度的问题,提出一种自吸气三产品旋流器。在一段旋流器底部中心开设吸气孔,促使空气经开孔处进入旋流器分离腔形成贯通空气柱,达到稳定内部流场、提高旋流分离精度的目的。通过开展对比试验和单因素试验,探究了自吸气三产品旋流器的分离性能。结果表明,相较于常规三产品旋流器,自吸气三产品旋流器的一段溢流产率增加了21.70%,-15μm颗粒累积含量增加了6.46%,综合分级效率提高了12.30%;单因素试验条件下,气孔直径为5 mm,一段溢流管直径为25 mm,二段底流口直径为8 mm时,自吸气三产品旋流器具有较高的分离性能。研究成果有助于丰富旋流分离理论,对多产品旋流器的优化设计具有一定的理论指导意义。