高水分褐煤流动性离散元数值模拟

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23145

发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 969-974.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23145

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高水分褐煤流动性离散元数值模拟

刘佳¹, 孙佰仲², 高梓维²

^1.国能宝清煤电化有限公司运行部，黑龙江省双鸭山市 155600
^2.东北电力大学能源与动力工程学院，吉林省吉林市 132000

收稿日期:2023-11-13 修回日期:2024-02-08 出版日期:2024-10-31 发布日期:2024-10-29
作者简介:刘佳(1991)，男，工程师，主要从事锅炉运行、锅炉燃烧调整，gzw13732810461@163.com；
孙佰仲(1973)，男，博士、教授，主要研究方向为生物质及污泥的热转化技术、清洁能源供热技术、能源高效转化及利用技术，本文通信作者，sunbaizhong@126.com；
高梓维(1998)，男，硕士研究生，主要研究方向为生物质燃料燃烧，934985127@qq.com。
基金资助:
吉林省自然科学基金项目(20210101072JC)

Discrete Element Numerical Simulation of Fluidity of High Moisture Lignite

Jia LIU¹, Baizhong SUN², Ziwei GAO²

^1.Operation Department of Guoneng Baoqing Coal and Electric Chemical Co. , LTD. , Shuangyashan 155600, Heilongjiang Province, China
^2.School of Energy and Power Engineering, Northeast Electric Power University, Jilin 132000, Jilin Province, China

Received:2023-11-13 Revised:2024-02-08 Published:2024-10-31 Online:2024-10-29
Supported by:
National Natural Science Foundation of Jilin Province(20210101072JC)

摘要/Abstract

摘要：

目的由于火电厂实际运行下使用的均为高水分褐煤，输送煤的过程中经常会发生堵塞以及黏附等问题。因此，利用EDEM软件对该问题进行数值模拟分析。方法通过对现场煤样考察分析，模拟过程中主要对煤的粒径、水分以及流动总量进行分析，并探究其对煤的流动性的影响。数值模拟分析后，将流动速度以及颗粒之间作用力进行对比，得到各项因素对煤流动的影响。结果造成堵塞的主要原因如下：首先，煤的粒径过大或过小导致在仓体流动过程中其自身颗粒与颗粒之间发生相对作用；其次，煤在仓体流动过程中，随着煤量增加，其流动状态由整体流动转变为中心流动；最后，煤的含水率是最主要的因素，其不仅影响自身黏附性，还会引起自重的增加，所以水分过大会引起流动缓慢，进而发生堵塞。结论研究结果可为解决燃煤电厂堵煤问题提供理论支持。

关键词: 火电厂, EDEM仿真, 煤流动性, 堵煤, 水分, 粒径

Abstract:

Objectives Due to the fact that the actual operation of the thermal power plant uses high moisture lignite, problems such as blockage and adhesion often occur during coal transportation. Therefore, this article uses EDEM software for numerical simulation analysis based on these problems. Methods Through the investigation and analysis of on-site coal samples, in the simulation process, the particle size, moisture content, and total flow of coal were mainly analyzed, and its impact on the fluidity of coal was exploved. After numerical simulation analysis, the effects of various factors were compared using flow velocity and forces between particles. Results The main reasons for blockage are as follons: firstly, the relative interaction between coal particles during the flow process in the silo is caused by the coal particle size being too large or too small; Secondly, as the amount of coal increases, the flow state of coal in the warehouse changes from overall flow to central flow; The last and most important factor is the moisture content of coal, which not only affects its own adhesion but also increases its own weight. Therefore, excessive moisture can cause slow flow and blockage. Conclusions The research results can provide theoretical support for solving the problem of coal blockage in coal-fired power plants.

Key words: thermal power plant, EDEM simulation, coal flowability, coal blockage, moisture content, particle size

中图分类号:

TK 01

刘佳, 孙佰仲, 高梓维. 高水分褐煤流动性离散元数值模拟[J]. 发电技术, 2024, 45(5): 969-974.

Jia LIU, Baizhong SUN, Ziwei GAO. Discrete Element Numerical Simulation of Fluidity of High Moisture Lignite[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(5): 969-974.

图/表 8

表1 材料属性

Tab. 1 Material properties

种类	泊松比	剪切模量/MPa	密度/(kg/m³)
煤	0.3	2.5	750
钢	0.3	10 000	7 850

表2 材料接触属性

Tab. 2 Material contact properties

接触材料	恢复系数	静摩擦因数	动摩擦因数
煤-煤	0.6	0.5	0.05
煤-钢	0.5	0.4	0.05

图1 煤仓三维模型示意图

Fig. 1 Schematic diagram of three-dimensional model of coal bunker

图2 煤仓流动状态示意图

Fig. 2 Schematic diagram of coal bunker flow state

图3 煤仓流动状态示意图

Fig. 3 Schematic diagram of coal bunker flow state

图4 颗粒流动结拱示意图

Fig. 4 Schematic diagram of coal flow arching

图5 颗粒流动过程中颗粒之间力的变化

Fig. 5 Variation of force between particles during particle flow

图6 不同含水量颗粒下落中速度的变化

Fig. 6 Changes in velocity of particles falling with different water contents

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高水分褐煤流动性离散元数值模拟

Discrete Element Numerical Simulation of Fluidity of High Moisture Lignite

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图/表 8

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