国家级：煤炭脉冲气力输送中精准增压降尘与颗粒系统动力学行为研究

省部级：煤炭脉冲气力输送中颗粒系统动力学行为研究

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正在申请 ,其中:发明专利 8 项
已授权专利,其中:发明专利 5 项
专利号: AU2018417115;AU2018417114;AU2018418036;ZL201810336873.8;ZL201820534305.4.;ZL201820533873.2;ZL201820541588.5;ZL202022745908.9

                                                

我国燃煤企业的厂内煤炭输送多为露天输送系统，主要的输送设备为皮带输送机，在卸车、堆垛、取料、输送等过程中煤炭直接与大气接触，导致煤尘大量扩散，污染周边环境、造成资源浪费，严重时诱发煤尘爆炸事故。为改变厂内煤炭露天输送方式、提高煤炭输送系统的清洁环保性和安全高效性，本项目针对煤炭露天输送中环境污染和安全事故频发的问题，将气力输送技术引入煤炭输送领域，利用脉冲气力输送技术的耗气量低、输送效率高、占用空间小等优点，以煤炭颗粒料栓和脉冲输送流场为研究对象，采用激光三维扫描成像技术、颗粒动力学理论、气固两相流理论、流固耦合方法，将理论分析、数值模拟和实验相结合，开展了煤炭脉冲气力输送中精准增压降尘与颗粒系统动力学行为研究，获得了煤炭颗粒形状特征、微颗粒间平行粘结作用力链、颗粒形状与颗粒动力学行为关系、料栓与管壁互作用动力学行为，建立了煤炭颗粒精准离散元实体模型、颗粒与流场耦合动力学模型、料栓与流场耦合动力学模型，揭示了料栓形成与消散机理、料栓输送增压机理、管内喷雾降尘机理以及颗粒、流场和管壁耦合作用下料栓形状与结构演化机理，掌握了料栓动力学行为对流场静压及管内粉尘影响规律、管内增压降尘对料栓输送行为影响规律以及输送流场、气刀流场和增压流场在料栓形成及消散过程中的作用，旨在研究一种清洁高效的煤炭全封闭输送方式，建立清洁、安全、高效的厂内煤炭气力输送系统，对改善用煤企业周边环境、避免安全生产事故、实现煤炭资源的绿色使用都具有极其重要的意义。

(1) 针对煤炭颗粒的非均质、大尺度、异形体等形状特性，建立煤炭颗粒精准离散元实体模型，研究颗粒形状对料栓结构影响规律、煤炭颗粒表层结构演变规律，揭示颗粒形状、输送流场和输送管道耦合作用下颗粒料栓形状与结构演化机理。
(2) 针对气力输送中流场压力变化与料栓运动行为存在紧密联系，同时避免管内粉尘引发安全事故，建立料栓动力学行为与流场静压及颗粒粉尘变化关系，研究多种输送状态下料栓通过管道截面时流场压力和管内湿度变化规律，揭示料栓输送增压机理和管内喷雾降尘机理，获得管内精准增压方式与降尘方法。
(3) 授权澳大利亚发明专利3件，中国发明专利1件，中国实用新型专利4件；公开中国发明专利3件。

1.颗粒离散元模型尺寸及形貌特性与实际颗粒的平均误差小于5%。
2.煤炭颗粒离散元模型的堆积密度、休止角等与实验误差小于5%。
3.煤炭脉冲气力输送颗粒粒径大于10mm，最大粒径80mm；煤炭脉冲气力输送距离不小于80m，最大输送量高于2t/h。 
4.煤炭脉冲气力输送系统因堵塞发生事故率低于10%。