基于可视化实验平台的煤泥爆裂特性研究

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1、硕士学位论文基于可视化实验平台的煤泥爆裂特性研究STUDYONTHECHARACTERISTICSOFCOALSLIMEBURSTINGBASEDONVISUALEXPERIMENTALPLATFORM杨大伟哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TK224.1学校代码：10213国际图书分类号：621.18密级：公开工学硕士学位论文基于可视化实验平台的煤泥爆裂特性研究硕士研究生：杨大伟导师：王辉教授申请学位：工学硕士学科：热能工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TK224U.D.C：6

2、21.18DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHECHARACTERISTICSOFCOALSLIMEBURSTINGBASEDONVISUALEXPERIMENTALPLATFORMYangDaweiCandidate：Supervisor：Prof.WangHuiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ThermalEnergyEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScience&Eng.Date

3、ofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要煤泥作为煤炭洗选过程的副产品，产量逐年增多。但由于其自身具有高水分、高灰分、低热值等特性常被作为劣质燃料。当含水煤泥在炉内燃烧时会出现明显的爆裂现象。煤泥的爆裂一方面有助于煤泥的快速燃尽，另一方面也会对炉内的运行造成一定影响。因此，有必要对煤泥的爆裂特性进行研究。本文选用三种典型的煤泥，在可视化试验平台上对单颗粒煤泥球团的进行相关试验，采用高清摄像机和称重系统对煤泥的爆裂过程进行记录，分析了煤泥含水量、炉内温度对

4、不同种类煤泥的爆裂初始时间、持续时间、图像及尺寸变化等有关爆裂特性的影响；采用高速摄像机及SEM，N2吸附等分析测试手段对煤泥爆裂的诱因、爆裂模式及机理等进行了进一步的探究。对比分析了不同煤泥爆裂前后煤泥样品的挥发分含量、孔隙结构及微观形貌的变化。并探讨了含水量对于煤泥孔隙结构、爆裂模式的影响。得到了有价值的结果。研究结果表明，煤泥的爆裂是含水煤泥在高温下快速干燥的过程，爆裂的原因为在高温条件下水分快速析出撑破外部干燥壳层所致，与煤泥中的挥发分含量无关。煤泥爆裂的形式为煤泥外部干燥壳层以间歇的方式逐层从煤泥球团外表面脱落。爆裂完成后会留下大小不等的剩余核心，核心的大小因

5、不同煤泥的爆裂特性而异，爆裂较强的煤泥留下的核心球团相对较小。煤泥是否发生爆裂会存在一个临界水分值，当煤泥含水量低于这个值时煤泥则不会发生爆裂。不同含水量的煤泥存在一个含水量范围使得煤泥爆裂的强度较大，并且该范围因煤泥的种类而异。提高炉内温度可使煤泥的爆裂时间提前，含水量高的煤泥爆裂初始时间较长。在高速摄像机观测下，煤泥爆裂瞬间外部干燥壳层会破碎成很多碎片及细小颗粒。壳层破碎的形式受煤泥的含水量影响较大，在较高含水量时煤泥外表部分区域开始破裂。煤泥爆裂的频率同样受含水量的影响，含水量较高的煤泥爆裂的频率较高。煤泥的微观结构是由大量的大小不等的颗粒相互堆叠组成。孔径分布形

6、式为由大量的微孔、中孔及大孔组成的连续性多孔结构。爆裂的作用会使颗粒的堆积状态发生改变，从而在一定程度上影响煤泥的孔隙结构变化。煤泥爆裂后碎片的孔隙结构与初始状态的煤泥相比，爆裂后的煤泥孔隙结构会变得更为复杂。爆裂后煤泥中孔的含量会明显增加，且会随着煤泥含水量的提高而呈逐渐增加的趋势。关键词：煤泥；含水量；爆裂特性；孔隙结构-I-AbstractAbstractAsaby-productofcoalwashingprocess,coalslimeincreasesyearbyyear.However,becauseofitshighmoisturecontent,hig

7、hashcontentandlowcalorificvalue,itisoftenregardedasinferiorfuel.Whenwatercoalslimeburnsinthefurnace,therewillbeobviousbursting.Theburstofcoalslimewillhelptoburnoutthecoalslimequickly.Ontheotherhand,itwillalsoaffecttheoperationofthefurnace.Therefore,itisnecessarytostudythe