捣固焦炉煤粉、结构耦合研究及捣固机结构优化

发布时间：2020-08-07 17:21

【摘要】：炼焦生产作为钢铁行业的重要环节之一,其重要性不言而喻,而发展捣固炼焦是符合我国煤炭资源分布这一国情的。但是,国内大型捣固装煤车的设计与制造主要还是依靠仿制国外机型,缺乏自主研发和设计核心构件的能力。论文的课题来源于山西省煤基重点科技攻关项目(MJH2014-08)。主要工作内容如下:(1)基于现场煤粉的形状与颗粒度分析,通过EDEM创建了煤粉离散元颗粒模型。并通过虚拟仿真实验与捣固装置比例实验对煤粉颗粒参数进行了设置与验证。设计并制作了捣固实验装置,通过正交实验对仿真计算和实验数据进行了对比,得出离散元计算的侧壁压力与实验测得的煤箱侧壁压力基本吻合,表明创建的煤粉颗粒能很好地模拟实际煤粉的力学特性。(2)通过对捣固装煤车工作装置的分析,在ADAMS中创建了捣固机的动力学模型,并通过仿真得出捣固锤提锤高度曲线和捣固机轴承座处的力-时间曲线。动力学模型仿真的提锤高度与实际提锤高度基本一致,仿真得出的轴承座处力-时间曲线为下一步进行捣固机机架的尺寸优化奠定了基础。(3)对影响煤饼密度的因素进行了分析和总结。基于煤粉离散元模型与捣固机多体动力学模型,应用ADAMS和EDEM耦合接口EA-LINK研究了煤粉颗粒度、煤粉含水量和捣固锤提锤高度对煤粉捣固密度特性的影响,根据仿真结果总结得出最优的煤粉捣固参数。(4)基于捣固机动力学分析得出捣固机在工作过程中的最大载荷。运用HyperMesh对捣固机机架和轴承座进行了网格划分,以减轻捣固机机架质量为优化目标、将捣固机机架板厚作为设计变量以及将应力和位移作为约束条件进行了捣固机机架尺寸优化设计。基于尺寸优化结果,对机架板厚进行重新选型,通过疲劳分析验证优化后机架的疲劳耐久性,并基于模态分析结果判断优化后的机架在工作过程中是否会发生共振。本文结合多体动力学和离散元方法,分析了相关因素对煤粉捣固密度特性的影响,为选取合适的捣固参数提供了依据;基于多体动力学仿真结果进行了尺寸优化,并对优化后的机架进行了疲劳与模态分析,为设计工作装置新结构提供了具有价值的参考。
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ520.5
【图文】：

种类分布

第 1 章绪论与意义工业的钢铁产业是我国的支柱产业，是关乎国计民生的基不可替代的地位[1]。钢铁广泛应用于工业、农业、交通运输供了重要原料。因此，炼焦生产是现代钢铁工业的一个重世界钢铁行业的迅猛发展，对炼焦产品的需求急剧增长扩张。但是炼焦产业的煤炭资源消耗高，生产排放大，成严重的资源浪费和环境污染，对国民经济健康可持续也阻碍了炼焦产业的快速发展。只有以焦炭行业的可持续才能稳步地发展[3]。

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及世界钢铁行业的迅猛发展，对炼焦产品的需求急剧增长，速扩张。但是炼焦产业的煤炭资源消耗高，生产排放大，特造成严重的资源浪费和环境污染，对国民经济健康可持续发也阻碍了炼焦产业的快速发展。只有以焦炭行业的可持续发才能稳步地发展[3]。图 1-1 我国煤炭种类分布图

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9 mm 颗粒 12 mm 颗粒图 2-4 煤粉颗粒模型对研磨后的煤粉进行分析，不仅要研究煤粉的形状分布，而且要研究煤粉的颗粒度准确的模拟实际的煤粉颗粒。煤粉颗粒度的检测方法可以追溯到 19 世纪末，随着的发展，如今已产生了多种对煤粉颗粒度的检测方法。由原先通过筛分法和煤粉直试法等直接测试法，发展到现在基于图像处理方法[57]和基于光纤传感器[58]等间接测法。根据太原重工集团工程师对煤粉颗粒度的现场测量与研究，建立了如表 2-1 所煤粉颗粒度分布表。表 2-1 煤粉颗粒度分布表颗粒直径 3 mm 6 mm 9 mm 12 mm颗粒分布 5%~20% 30%~50% 30%~50% 5%~20%分布类型均匀分布均匀分布均匀分布均匀分布

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