煤粉仓中煤粉流动特性的实验研究

摘要

未来几十年，煤炭在我国能源结构中将仍占有主导地位，在火力发电过程中，经常涉及到煤粉的储存和运输，由于煤粉为粘聚性粉体，受到其固体颗粒之间的粘聚问题和气固两相流的影响，生产过程中会遇到下料堵塞或者供粉不稳的问题。本文针对粉仓中煤粉的受力状态和下料情况，研究了煤种、水份含量、粒径、粒径分布及壁面材料等因素对煤粉流动性的影响。
　　本文采用休止角测定法、Jenike剪切测试法和FT-4综合粉体测试法对不同水份含量和粒径分布的府谷烟煤和晋东南无烟煤进行了综合测试，得到表征煤粉流动性的一系列参数，包括休止角、内摩擦角、粘聚力、流动函数、压缩率、压缩密度、壁摩擦角以及流动能。
　　水份和粒径是影响煤粉流动性的两个主要因素。研究结果表明，在一定的粒径范围内，随着粒径的增大，煤粉的流动性变好，壁摩擦角变小;粒径分布越均匀，煤粉的流动性越好，细粉含量越高，煤粉流动性越差。水份含量对两种煤粉的影响规律一致，都存在临界含水率，在达到临界含水率前，煤粉流动性随着水份含量的增大而变差。当水份含量超过临界含水率后，煤粉流动性随水份含量的增大而有所波动，超过临界含水率后，府谷烟煤在6％～8％水份含量范围内，流动性明显好转。晋东南无烟煤在水份含量5％～6％范围内，流动性明显好转。在水份含量超过此范围后，流动性随着水份含量的增大而变差。
　　煤粉的休止角比其内摩擦角大10°～15°，说明煤粉粘聚性比较严重。煤种对煤粉流动性的影响也是很大的，无烟煤挥发分含量比较少，其孔隙结构不发达，导致其临界含水率较小。由于无烟煤燃烧困难，生产所用无烟煤粒径较小，导致实验所研究的无烟煤的流动性比府谷烟煤较差。
　　作者选用了四种壁面材料为研究对象，分析材料对煤粉流动性的影响。实验结果表明，碳钢的壁摩擦系数最大，其次为不锈钢，铝合金的壁摩擦系数最小，建议使用聚四氟乙烯或者铝合金作为煤粉仓壁面材料或者里衬，对于府谷烟煤，水份含量为8％时壁摩擦角最小，晋东南无烟煤水份含量在6％左右时，壁摩擦角最小。
　　本文对整体流粉仓进行了设计，针对两种煤粉的实验测量结果，设计了适合煤粉流动的粉仓最大半顶角和最小出口口径，可以为煤粉仓设计生产提供理论指导。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 粉体及其分类

1．2．1 粉体定义

1．2．2 粉体间的作用力

1．2．3 粉体物性

1．2．4 粉体的分类

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究内容

1．5 本章小结

第二章 粉体流动性测试方法及影响因素

2．1 粉体流动性的测试方法

2．1．1 休止角法

2．1．2 HR法

2．1．3 Carr流动性指数法

2．1．4 极限应力测试法

2．1．5 质量流率法

2．2 粉体流动性的影响因素

2．2．1 颗粒形态

2．2．2 颗粒粒径

2．2．3 粒径分布

2．2．4 含水率

2．2．5 温度

2．3 本章小结

第三章 实验系统设计及实验方法

3．1 休止角测定系统

3．1．1 休止角测定仪

3．1．2 实验测定方法

3．2 Jenike剪切测试系统

3．2．1 Jenike剪切实验系统及使用方法

3．2．2 壁摩擦角测量实验装置

3．2．3 Jenike剪切测试各流动特性参数

3．3 FREEMAN综合粉体测试系统

3．4 本章小结

第四章 煤粉流动性的实验研究及结果分析

4．1 样品分析及配置

4．1．1 煤粉的工业分析

4．1．2 煤粉的粒径分布

4．1．3 煤粉水份的配置

4．1．4 压实水准的选择

4．2 煤粉粒径及粒径分布对其流动性的影响

4．2．1 粒径分布对煤粉休止角的影响

4．2．2 粒径分布对Jenike剪切的影响

4．2．3 不同粒径煤粉的SEM扫描

4．3 水份含量对煤粉流动性的影响

4．3．1 水份含量的配置

4．3．2 水份含量对煤粉休止角的影响

4．3．3 水份含量对煤粉Jenike剪切测试的影响

4．4 FT-4综合粉体测试仪测试结果

4．4．1 剪切测试

4．4．2 透气性实验

4．4．3 稳定性及变流动速率测试

4．5 煤粉仓的设计

4．5．1 粉仓类型的选择

4．5．2 煤粉仓设计

4．6 本章小结

第五章 总结和建议

5．1 总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文