【摘要】：蘭炭是由優(yōu)質(zhì)的侏羅精煤深加工的產(chǎn)物,相比一般意義的焦炭產(chǎn)品,具有固定碳高、化學活性高、灰分低、污染較低等優(yōu)點。目前在蘭炭生產(chǎn)過程中,普遍采用水熄的方法對排出干餾爐的高溫蘭炭進行冷卻,不僅浪費大量水資源,且豐富的余熱資源未得到有效回收利用。多區(qū)域型蘭炭余熱回收換熱器采用干熄方法對高溫蘭炭進行均勻冷卻的同時進行余熱回收利用。這對我國實現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源利用效率具有重要意義。本文首先建立了多區(qū)域型換熱器、蘭炭顆粒離散元模型及計算模型,并通過實驗方法驗證了模型準確性。然后對多區(qū)域型余熱回收換熱器內(nèi)顆粒流動進行模擬,分析了顆粒流型,顆粒流動均勻性,換熱器內(nèi)速度分布,顆粒流動瞬態(tài)特性。系統(tǒng)研究了蘭炭顆粒物性參數(shù)(顆粒與換熱器壁面間靜摩擦系數(shù)、顆粒直徑、顆粒間靜摩擦系數(shù))和換熱器運行及結(jié)構(gòu)參數(shù)(卸料速度、內(nèi)換熱器橫管直徑、內(nèi)換熱器數(shù)量)對顆粒流動特性的影響,得出以下結(jié)論:(1)換熱器內(nèi)顆粒流動由內(nèi)換熱器分為三個區(qū)域,各分區(qū)內(nèi)顆粒流動相對獨立,內(nèi)換熱器間區(qū)域顆粒流動均勻性優(yōu)于內(nèi)外換熱器間區(qū)域。應用流動指數(shù)MFI對顆粒流動均勻性進行了評價,發(fā)現(xiàn)各分區(qū)MFI值均為大于0.3,換熱器內(nèi)顆粒平均MFI值為0.867,顆粒流動為整體流。顆粒在流經(jīng)進出口橫管時有明顯繞流現(xiàn)象,橫管水平方向影響范圍約為3-4倍粒徑,橫管上方約6倍粒徑范圍內(nèi)顆粒流速減小,而在橫管下方形成三角形的無粒子區(qū),顆粒流速增大。顆粒流動過程中存在著自料層底部向上傳遞的速度波,使得顆粒豎直方向速度實際為不斷脈動過程,且越接近料層頂部的顆粒,速度脈動越劇烈。顆粒間的力鏈結(jié)構(gòu)是不斷打破又迅速重構(gòu)的過程,顆粒的這種受力特性造成顆粒速度的不斷脈動。(2)隨著顆粒壁面間靜摩擦系數(shù)的增大,顆粒流動均勻性降低,豎直方向速度波動幅度及頻率均增大。換熱器內(nèi)更容易形成拱形力鏈,局部集中拱形力鏈的斷裂,易造成較大區(qū)域內(nèi)顆粒的加速流動,加劇顆粒速度波動。當顆粒直徑由40 mm增加至80 mm,流動指數(shù)逐漸降低,流動均勻性降低。隨著粒徑的增大,顆粒越容易在內(nèi)換熱器間及換熱器壁面間形成拱形強力鏈,速度波動幅度逐漸增大,不規(guī)律波形逐漸增多;隨著顆粒間靜摩擦系數(shù)的增加,顆粒流動均勻性提高,強力鏈集中分布方向逐漸向水平方向偏移,豎直方向速度脈動越劇烈。(3)流速對顆粒流型、顆粒流動均勻性、速度分布規(guī)律及強力鏈方向均無明顯影響。當控制流速由0.4 mm/s增大至0.7 mm/s時顆粒豎直方向速度脈動標準偏差逐漸增大,速度脈動頻率由0.04-0.07 Hz增大至0.06-0.09 Hz,顆粒速度脈動越劇烈。隨著橫管直徑的增加,橫管影響范圍擴大,顆粒流動均勻性小幅降低,換熱器內(nèi)強力鏈方向無明顯變化。管徑越大,橫管下方空隙增大,顆�；亓鞒仕涫搅鲃�,容易引發(fā)新的速度波傳遞,使得顆粒脈動越劇烈。內(nèi)換熱器數(shù)量的增加,有利于提高顆粒流動均勻性,當內(nèi)換熱器數(shù)量為3時,繼續(xù)增加內(nèi)換熱器數(shù)量,MFI值變化較小。隨著內(nèi)換熱器數(shù)量的增加,強力鏈集中分布方向逐漸偏向水平方向,拱形力鏈增多,加劇了顆粒速度的脈動。
【圖文】：

資源環(huán)境問題仍是制約我國經(jīng)然形勢嚴峻、任務艱巨[1-2]。能源結(jié)構(gòu)調(diào)系統(tǒng)效率是今后能源發(fā)展主要目標[3-4]。2提出：全面推動能源節(jié)約，以提高環(huán)境質(zhì)問題為重點，提高資源利用效率，實施全民技術(shù)和產(chǎn)品，推進能源綜合梯級利用。熱資源在行業(yè)內(nèi)分布，我國工業(yè)能耗占總能載體不同、溫度不同的工業(yè)余熱，大部分源回收率僅約為 30%，能源利用效率較低6-2020）” 中明確提出：要實現(xiàn)余熱余壓溫高壓干熄焦等技術(shù)改造，到 2020 年，由此看來，根據(jù)我國工業(yè)余熱的國情及其能降耗措施，大力開展工業(yè)余熱綜合利用節(jié)能減排重大戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)具有重要的

熱回收換熱器由外換熱器及內(nèi)換熱器管組成，在外換熱器下方布置有冷卻水出口，在外換熱器壁面上安裝有中心法熱器熱回收效率，在外換熱器內(nèi)添加內(nèi)口橫管之間均布有四根換熱豎管。工作動通道，，高溫蘭炭物料以較低的流速流內(nèi)外換熱器間相互連通。冷卻水由進蘭炭物料進行換熱，冷卻蘭炭的同時，對原換熱器結(jié)構(gòu)進行了一定的簡化，去蒸汽出口管以及法蘭板，外換熱器膜結(jié)構(gòu)，簡化后多區(qū)域型換熱器如圖 2.，高度 H 為 0.62，兩內(nèi)換熱器間距、內(nèi)
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK115;TK172

【參考文獻】

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本文編號：2616648