煤泥水的絮凝沉降是选煤工艺中的重要环节，提高絮凝效率，有助于高效的煤泥水分离。现行煤泥水絮凝工艺和设备未充分考虑絮凝动力学对絮凝过程水力环境的需求，有很大的提升空间。 项目基于絮凝动力学理论，通过数值方法得到了煤泥水絮凝过程ε-G-t动力模型，用于指导絮凝装置（浓缩机入料井）的结构设计和优化。基于此模型，设计了螺旋导流和降流式梯级流化床两种结构形式的新型絮凝装置。通过CFD模拟研究了螺旋导流装置中流场能耗分布；通过CFD-DEM模拟研究了流化床中颗粒的碰撞概率；通过XDLVO-CFD-DEM模拟研究了煤-煤、煤-伊利石颗粒的碰撞与粘附作用。并分别在两种结构形式的絮凝装置中进行了煤泥水絮凝沉降实验，考察了表观流速、充填颗粒等对絮凝效果的影响。 项目研究结果表明，采用ε-G-t动力模型指导设计的絮凝装置，满足絮凝动力需求，能够较好地絮凝煤泥水。螺旋导流装置的能量耗散集中在靠近螺旋外壁处，螺旋式设计使颗粒在离心力作用下浓缩于外壁附近，有助于颗粒的碰撞絮凝；体积加权湍动能在0.0068 m2s-2~0.0027 m2s-2之间，体积加权有效能耗在0.166 m2s-3~0.042 m2s-3之间，有利于保证较好的絮凝效果。梯级流化床通过分级充填颗粒的密度和粒度，可自然形成多级速度梯度和微涡尺度的流化床，符合絮凝动力需求，改善效果明显，絮体平均粒径可达523.29微米。CFD-DEM模拟说明了充填颗粒尾涡对于提高煤泥颗粒碰撞概率的促进作用。XDLVO-CFD-DEM模拟揭示了颗粒絮凝的碰撞和粘附过程，说明XDLVO作用力在絮凝过程中的重要作用，与实验结果吻合。 项目提出的ε-G-t絮凝动力模型对于絮凝装置优化设计有重要指导作用；螺旋导流和梯级流化床结构能够用于生产实际，特别是梯级流化床设计，有望在不改变现有浓缩机入料井结构的情况下，通过局部充填，提供高絮凝效率，具有良好的应用前景；项目还证明了XDLVO-CFD-DEM絮凝过程模拟方法的可行性，为絮凝过程的直接模拟提供了新的途径。 2100433B