粉煤灰是火力发电产生的固体废弃物,作为一种可利用资源,过高的炭含量影响了粉煤灰的利用价值,所以脱炭一直是粉煤灰再利用的研究热点,摩擦电选因其工艺简单,经济高效等特点被广泛用于粉煤灰脱炭技术领域。传统的分离电场多采用平行极板结构,分选时因极板间的电场强度和截面流速固定而无法有效分选荷质比小的颗粒;而且粉煤灰的品质差异会影响颗粒的荷电效果,使得恒定的电场强度不能满足高效分选要求。本文提出一种非线性电场结构,采用曲线型极板边界,形成场强大小和方向随空间位置的变化而改变的分离电场,可用于荷质比范围大的颗粒群和小荷质比颗粒的分选。通过改变平行电场极板边界的型线结构,提出两种不同型线的分离电场模型,利用复变函数特征建立非线性电场的数学模型。在不同风速下,通过Fluent数值模拟分离电场内部的流场分布,得到了气体流场的分布特征。对比平行板电场、两种非线性电场的气体流场,根据流场分布均匀和流速稳定的特点,确定适宜颗粒分离的电场结构,结合ANSYS模拟获得非线性电场的场强变化规律,表明线型Ⅰ电场中的气体流场先进入稳定状态,流速均匀平稳区段长,且该区段场强大,有利于荷电颗粒的分离。通过CFD-DEM耦合计算,研究粉煤灰颗粒在电场中的运动行为。在相同条件下,以电场和收料槽中颗粒分离情况评价不同电场结构的分选效果,结果表明非线性电场的分选效果优于线性电场。通过研究进口风速和加载电压对三种分选电场颗粒分离的影响,发现线型Ⅱ电场的分选效果随风速增加而增大,而平行板和线型Ⅰ电场的分选效果先增大后减小,20 m/s是最佳风速;三种分离电场的分选效果随电压的增加而提高,根据离散元结果得到最佳的分离电场是线型Ⅰ电场。最后在线型Ⅰ电场中,研究颗粒给料量和荷质比对分选的影响,获得最优入料参数是颗粒生成每秒7500个,荷质比1.1～1.2 nc/g。根据线型Ⅰ电场模型建立非线性电场分选系统,以正负极板收集产物的烧失量和脱炭率为指标,进行风速和电压的单因素实验。结果显示,线型Ⅰ电场的分选效果随风速的增加先增大后减小,随电压的增加先增大后略微降低;相同操作条件下,线型Ⅰ电场的产物脱炭率高于平行板电场。该论文有图50幅,表6个,参考文献89篇。