一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法

摘要/Abstract

摘要： 振动脱水筛作为我国核设施退役行业中高放液体贮罐泥浆回取工作中固、液分离的重要设备,其作用是筛分放射性泥浆中的固体和液体。本文以提高振动脱水筛对放射性泥浆的脱水效率为生产要求,提出了一种在不改变振动脱水筛结构的前提下,通过寻找最优振幅、振频和振动方向角3个参数来实现提高振动脱水筛脱水效率的方法。该方法结合正交试验法并使用离散元分析软件对放射性泥浆在振动脱水筛中的脱水过程进行数值模拟,对模拟结果进行多元非线性拟合后,使用遗传退火算法寻找最高脱水效率所对应的震动参数。研究结果表明,振动脱水筛筛网目数为25目时,选取振幅为8 mm、振频为30 Hz、方向角为60°可以取得最优脱水效率。研究结论可为放射性泥浆振动脱水筛的优化设计提供一定指导意义。

关键词: 振动脱水筛, 放射性泥浆, 离散单元法, 脱水效率, 优化算法

Abstract: Vibration dehydration screen, as an important equipment for solid-liquid separation in the work of retrieving slurry from intermediate and high-level liquid waste storage tanks in China's nuclear industry, is designed to separate solids and liquids in radioactive slurry. A method is proposed to improve the dehydration efficiency of the vibration dehydration screen for radioactive slurry without changing its structure. This is achieved by finding the optimal values for the amplitude, vibration frequency, and vibration direction angle. The method combines orthogonal experimental design and discrete element analysis software to numerically simulate the dehydration process of radioactive slurry on the vibration dehydration screen. After fitting the simulation results with a multivariate nonlinear regression, a genetic annealing algorithm is used to find the vibration parameters corresponding to the highest dehydration efficiency. The research results indicate that, with a screen mesh of 25, an amplitude of 8 mm, a vibration frequency of 30 Hz, and a direction angle of 60°, the optimal dehydration efficiency for the vibration dehydration screen can be achieved. The research conclusions could provide some guidance for the optimal design of the vibration dehydration screen for radioactive slurry.

Key words: vibration dehydration screen, radioactive slurry, discrete element method, dehydration efficiency, optimization algorithm

中图分类号:

TL943

孙浩宾, 康劲扬, 钱昱衡, 侯少寒, 马其钊, 李厚霖, 谭凤鸣. 一种基于放射性泥浆的振动脱水筛参数寻优方法[J]. 辐射防护, 2025, 45(S1): 12-17.

SUN Haobin, KANG Jinyang, QIAN Yuheng, HOU Shaohan, MA Qizhao, LI Houlin, TAN Fengming. A parameter optimization method for vibration dehydration screen for radioactive slurry[J]. RADIATION PROTECTION, 2025, 45(S1): 12-17.

参考文献

[1] 韩丽, 谢珍妮, 胡海玉, 等. 放射性泥浆处理技术路线研究分析[J]. 广东化工, 2024, 51(12): 150-152.
[2] 李利宇, 鲍卫民, 宋崇立, 等. 模拟非Α中低放废液大体积浇注水泥固化的可行性研究[J]. 辐射防护, 1999,19(3): 57-63.
[3] 夏绪辉, 荆为民, 张泽琳, 等. 振动筛仿真研究、应用现状及发展趋势[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2020, 51(10): 2689-2706.
[4] ZHAO Lanhao, LIU Xunnan, MAO Jia, et al.A novel discrete element method based on the distance potential for arbitrary 2D convex elements[J]. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2018, 115(2): 238-267.
[5] 李威宏, 童昕, 李占福, 等. 集成学习在直线振动筛的应用及参数优化[J]. 华侨大学学报(自然科学版), 2020, 41(6): 695-700.
[6] 周池楼, 赵永志. 离散单元法及其在流态化领域的应用[J]. 化工学报, 2014, 65(7): 2520-2534.
[7] SONG Yuqi, Ranjith P G, WU Bailin.Development and experimental validation of a computational fluid dynamics-discrete element method sand production model[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 73: 103052.
[8] 刘洪斌, 朱天际, 罗伟, 等. 钻井液振动筛不同振动参数下颗粒黏结作用对筛分效率的影响[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(6): 827-832.
[9] LI Zhanfu, TONG Xin, ZHOU Bi, et al.Modeling and parameter optimization for the design of vibrating screens[J]. Minerals Engineering, 2015, 83: 149-155.
[10] 刘洪斌, 张进, 肖慧娜, 等. 固相颗粒在旋流场形成过程中的运动分析[J]. 化工进展, 2019, 38(3): 1236-1243.
[11] 李文霞. 负压振动筛筛分机理研究[D]. 成都: 西南石油大学, 2018.
[12] 问小江, 方飞飞, 刘应科, 等. 基于煤粉堆积角的EDEM颗粒接触参数标定[J]. 中国安全科学学报, 2020, 30(7): 114-119.
[13] 胡书闯, 张玉霖, 管锋, 等. 不同振型振动筛的岩屑运移和堵筛规律研究[J]. 石油机械, 2019, 47(9): 10-16.
[14] 李飞, 徐立国, 陈继钊, 等. 大型中放贮罐罐底放射性泥浆回取系统设计[J]. 核科学与工程, 2023, 43(1): 213-217.
[15] 程超, 付君, 陈志, 等. 收获机振动筛振动参数影响不同湿度脱出物粘附特性[J]. 农业工程学报, 2019, 35(8): 29-36.
[16] 刘洪斌, 孙浩宾, 罗伟. 间抽井柱塞运动速度优化模型研究[J]. 石油机械, 2023, 51(4): 105-111.