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用于粗煤泥脱水脱泥滚筒筛的研制及其性能试验研究

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 问题提出

1.2 常见的粗煤泥脱水分级设备

1.2.1 斗子捞坑

1.2.2 浓缩旋流器

1.2.3 旋流筛

1.2.4 弧形筛

1.2.5 高频筛

1.3 滚筒筛简介

1.4 论文的主要研究内容

第二章 滚筒筛设计计算

2.1 设计概述

2.2 筛筒设计

2.2.1 筛面的选择

2.2.2 筛简直径、长度及筛缝的确定

2.2.3 螺旋导流叶片的设计

2.2.4 筛筒加强框的设计

2.3 皮带传动设计计算

2.3.1 带型的选择

2.3.2 传动比i的确定

2.3.3 大小带轮基准直径dd1的确定

2.3.4 带速计算

2.3.5 中心距a0初定

2.3.6 皮带基准长度Ld0

2.3.7 小带轮包角α1

2.3.8 V带根数

2.3.9 单根V带的初张紧力F0

2.3.10 作用在轴上的力Fr

2.3.11 带轮的设计

2.4 空心轴设计计算

2.4.1 空心轴材料的选择

2.4.2 空心轴结构设计

2.4.3 空心轴端直径计算

2.4.4 键连接强度校核

2.5 支撑轴设计计算

2.5.1 支撑轴材料选择

2.5.2 支撑轴结构设计

2.5.3 支撑轴直径计算

2.6 机架设计

2.7 电机选用

2.7.1 选型

2.7.2 电动机功率计算

2.8 本章小结

第三章 滚筒筛用于粗煤泥脱水脱泥性能试验研究

3.1 试验系统及评价指标

3.1.1 试验系统

3.1.2 评价指标

3.2 不同转速下滚筒内物料运动状态的观测

3.3 滚筒转速和入料流量对滚筒筛脱水效果和分级效果的影响研究

3.3.1 试验条件

3.3.2 试验结果分析

3.4 入料浓度对滚筒筛脱水效果和分级效果的影响研究

3.4.1 试验条件

3.4.2 试验结果分析

3.5 入料粒度特性对滚筒筛脱水效果和分级效果的影响研究

3.5.1 试验条件

3.5.2 试验结果分析

3.6 本章小结

第四章 滚筒筛筛分物料运动分析

4.1 滚筒筛工作面上物料运动理论计算分析

4.1.1 滑落运动

4.1.2 抛落运动

4.1.3 离心运动

4.1.4 滚筒筛内料层沿轴线方向的运动

4.2 滚筒筛分颗粒离散元法初步仿真分析

4.2.1 离散单元法简介

4.2.2 仿真试验模型的建立

4.2.3 EDEM前处理设置

4.2.4 EDEM仿真求解

4.3 仿真试验后处理及数据分析

4.3.1 不同转速下各粒级颗粒的运动状态分析

4.3.2 不同转速下筛上各粒级颗粒数量分析

4.3.3 不同转速下筛分效率计算

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

粗煤泥是在煤炭洗选加工过程中的一种伴生煤泥,这种煤泥粒度较小,大约在1mm左右,级别宽,颗粒形状复杂,表面积大,持水性强,水分含量高,且在选煤厂中大量存在,能否有效的对这部分煤泥脱水脱泥并实现回收具有可观的经济效益。近年来对粗煤泥独立实施分选已经成为一种既定工艺,但由于水力分选中粒度的影响,使得细粒物料的灰分总是大于粗粒物料,而现有的细粒筛分设备脱泥效果又不尽人意,导致粗煤泥精煤灰分偏高,亟需研究一种新型高效的粗煤泥分级脱水脱泥设备,提高粗煤泥的回收效果。
  文章将滚筒筛应用在粗煤泥回收过程中的脱水脱泥上,试制了一种适用于处理煤泥水的滚筒筛,并在筛筒内壁加设了螺旋导流叶片,而不是通过安装倾角来出料。该滚筒筛主要是采用过滤的原理,将物料通过给料装置给入到旋转的筛筒中,粗颗粒快速沉降到筛筒内壁,由于筛筒的转动带动内壁沉降下来的料层倾斜上移并翻滚,使上层悬浮液所受的料层阻力显著减小而快速透筛,未透筛的固体颗粒在重力和螺旋导流的推动作用下沿筛筒轴线方向出料。从而实现了滤液由筛缝流下,而料层由螺旋导流叶片轴向导出。
  使用该滚筒筛对粗煤泥进行分级试验,分别对操作参数(滚筒转速和入料流量)和入料性质(浓度和粒度)进行了相关试验研究,探究其在不同工况下的脱水脱泥规律。结果表明滚筒筛用于粗煤泥脱水分级具有良好的效果,筛上产物含水量可达到30%以下,分级效率可达到80%以上。滚筒筛的转速对脱水分级有很明显的影响,一般转速越高,脱水分级效果越好。入料流量也决定滚筒筛的转速,流量越大,所需的转速也越大。入料浓度对滚筒筛脱水和分级有不同的影响,在入料浓度为30%时,脱水效果最差,低于或高于30%都会增强脱水效果;滚筒筛的分级效果是随着入料浓度的升高逐渐减小的。入料粒度中,难筛粒与阻碍粒含量越多,筛分效果越差。
  利用离散单元法软件EDEM对滚筒筛的筛分过程进行仿真试验研究。本次仿真试验重在研究不同转速下各粒级颗粒在滚筒筛内的运动状态及透筛情况,为了减少计算时间,对筛筒模型及颗粒模型进行了一定的简化。通过对仿真试验结果计算出的分级效率与实际试验分级效率对比,其分级规律基本一致,均随着转速的增高,分级效率增大。通过对颗粒在滚筒筛内的运动状态分析,得出不同粒级在滚筒筛内的运动状态不同:粒度越小,滑落运动状态时位置角越大,抛落运动状态时抛落角也越大,反之,则位置角和抛落角均越小;随着转速的增大,透筛面积会随着转动方向拓展,当转速为0.91Nc时,几乎在整个圆周方向均会透筛。通过对筛面上各粒级量的变化规律分析,得出粒级不同,螺旋导流叶片的推动作用不同,粒度越小,螺旋的推动作用越小,粒度越大,螺旋的推动作用则越大;通过对不同粒级颗粒透筛的分析,发现转速越高,透筛越快,其中粒级越小透筛越容易。
  文章从分别使用实际物料试验与EDEM仿真试验两个不同方面对试制的滚筒筛进行了研究,得出了一些有用的结论,为指导滚筒筛的设计与优化提供了一定的基础。

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