弛张筛筛面形貌对潮湿细粒煤筛分效果的影响研究

作     者：曹荣 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊晓燕

授予年度：2020年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：弛张筛 离散元 筛面形貌 湿煤聚团 筛分效率 参数化设计 联合仿真 

摘      要：在动力煤深度筛分设备中,具有弹性筛面的弛张筛可为物料提供30-50g的抛射加速度,有利于细粒煤充分透筛,因此广泛用于煤炭的深度分级作业。然而在实际筛分过程中,由于开采出的原煤具有一定的外在水分,导致细粒煤粘结成团,若湿煤聚团未被及时解聚,容易形成错配物,恶化筛分过程。为了加大弛张筛筛面对湿煤聚团的碰撞解聚程度,提高筛分效率,本文利用离散元数值模拟及试验研究分析了弛张筛筛面形貌对潮湿细粒煤筛分效果的影响,得出采用合理的筛面形貌可以增大湿煤聚团的破碎打散程度,有利于加大物料运动的复杂性和多样性,从而提高筛分效率的结论,具体研究内容如下:（1）基于离散元理论,对EDEM应用编程接口中的颗粒体积力和颗粒工厂插件进行编译,建立由多种粒度颗粒组成的湿煤聚团模型,为弛张筛筛分模拟提供更合理的聚团模型。（2）对弛张筛筛面形貌提出参数化建模思想,将其参数化为形状参数和间隔参数。采用有限元显示动力学算法,对单个煤颗粒在不同形状参数筛面上的碰撞应力进行计算,得出有利于聚团破碎的最优形状参数。在最优形状参数下,通过EDEM-Recur Dyn联合仿真模拟了湿煤聚团在不同间隔参数筛面上的筛分过程,并基于灰色决策理论对仿真结果进行分析,得出单因素条件下的最优间隔参数,进而得出形貌筛面的最优参数。（3）基于上述研究,模拟了物料群在最优形貌和无形貌筛面上的筛分过程,通过对筛面上物料的筛分状态、筛分效率、粘结残量、颗粒平均速度以及颗粒运动轨迹进行分析,结果表明最优形貌筛面有助于提高弛张筛的筛分效率,加大湿煤聚团的解聚程度,增加物料运动的复杂性,进而证明通过采用合理的筛面形貌来提高弛张筛筛分效率是可行的。（4）设计并搭建弛张筛原理试验台,对最优形貌和无形貌筛面上潮湿细粒煤物料群和湿煤聚团的筛分进行试验,并对筛分结果进行统计分析与对比,试验结果表明,与无形貌筛面相比,最优形貌筛面可提高物料群的筛分效果,增大湿煤聚团的破碎解聚程度,降低筛上产物中错配物含量,进一步验证了所选最优筛面形貌模型的可行性和可靠性。本文的研究工作和结论可为弛张筛的优化设计提供一定的理论参考依据。