在電石、碳化硅、鐵合金、硅鐵等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,蘭炭已逐步取代冶金焦成為不可替代的新型炭素材料。目前,我國蘭炭生產(chǎn)規(guī)模已超過1億噸,生產(chǎn)過程中普遍采用水熄方法對蘭炭進(jìn)行冷卻,蘭炭的顯熱并沒有得到充分利用,造成巨大的能源浪費�；诖�,本文通過試驗和數(shù)值計算的方法,對蘭炭爐內(nèi)的氣固換熱特性進(jìn)行分析,以此研究水蒸氣與蘭炭的換熱規(guī)律。這一研究不僅為蘭炭生產(chǎn)過程中的余熱回收指明了方向,同時對實現(xiàn)節(jié)能減排、提高我國能源利用效率具有重大的現(xiàn)實意義。在蘭炭生產(chǎn)過程中,熾熱的蘭炭顆粒由上往下緩慢運動,經(jīng)過熄焦后在蘭炭爐底部排出。本文在熄焦過程中,引入部分水蒸氣由底層向上運動,以強(qiáng)化蘭炭顆粒換熱。由于蘭炭向下緩慢運動,運動速度約為20cm/h,與水蒸氣速度相比可以忽略,因此本文令蘭炭靜止,采用固定床模擬移動床。通過控制顆粒粒徑,料層厚度,水蒸氣流量來研究這些因素對氣固換熱特性的影響。同時,基于Fluent軟件對氣固換熱過程進(jìn)行數(shù)值計算,其結(jié)果與試驗相互驗證。為了更加全面的研究水蒸氣-蘭炭氣固換熱規(guī)律,本文通過數(shù)值計算對試驗中未能完成的工況進(jìn)行了補(bǔ)充。研究結(jié)果表明:(1)料層內(nèi)顆粒溫降呈現(xiàn)先快后慢的變化趨勢,氣固換熱的前期,熱量交換比較劇烈,熱回收量和?增顯著增加,隨著時間增長,氣固有效換熱系數(shù)降低,試驗中有效換熱系數(shù)的大致范圍是3.5-52.0W/(m~2·K)。試驗中,水蒸氣可回收總熱量范圍是2.7×10~3kJ-3.9×10~3 kJ,?增的范圍是1.2×10~3 kJ-2.0×10~3 kJ,熄焦時間范圍為15-56min。(2)試驗中,料層厚度和水蒸氣流量不變,隨著粒徑的增大,顆粒的溫降速率越快,熱回收量減少,平均粒徑為9.0mm的蘭炭顆粒表現(xiàn)出了較好的余熱回收能力。顆粒粒徑和水蒸氣流量不變,隨著料層厚度的增加,顆粒的溫降速率越慢,熱回收總量增大,水蒸氣?增量增大。料層厚度和顆粒粒徑不變,隨著水蒸氣流量增加,顆粒溫降速率越快,熱回收量增大,試驗中水蒸氣流量控制在7.5kg/h左右可達(dá)到最佳余熱回收效果。(3)利用數(shù)值計算對氣固換熱過程進(jìn)行研究,并對整個料層和單個顆粒進(jìn)行氣固換熱特性分析。相對于試驗而言,數(shù)值計算增大了水蒸氣流量和料層厚度的范圍,水蒸氣回收總熱量的范圍是2.42×10~3kJ-6.07×10~3 kJ。對于單顆粒而言,處于物料頂層的顆粒比處于底層的顆粒冷卻慢,單顆粒表面熱流量的最大值出現(xiàn)在換熱初期的最底層顆粒表面,本文中最大值為5.2w。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.11
【部分圖文】：

圖 1.1 低溫干餾爐基本構(gòu)造圖 Basic structure map of low temperature ret1.輔助煤箱2.集氣陣傘 3.爬梯4.花墻 5.爐體7.排焦箱8.爐底平臺9.推焦盤10.刮板輸送機(jī)量已突破一億噸，生產(chǎn)過程中普遍采滅的蘭炭含水率高（約35%），蘭炭。山東理工大學(xué)提出了一種四級換熱制約行業(yè)發(fā)展的蘭炭水熄困難的問題生產(chǎn)并改善了蘭炭的質(zhì)量。為了進(jìn)一炭爐內(nèi)的氣固換熱特性，有利于蘭炭，全面推動能源節(jié)約型社會的建設(shè)。節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，推進(jìn)能源綜合梯級

選擇簡單的立方體填充和橢圓形顆粒，那么整體的換熱性能將[13]提出了顆粒接觸換熱的模型。通過綜合考慮顆粒接觸換熱的多相互接觸的顆粒數(shù)目、接觸時間等是影響有效換熱系數(shù)的主要因的工況下，顆粒系統(tǒng)的換熱受不同顆粒粒徑分布的影響并不明顯徑的增大而降低。吳靜[14]研究了間接加熱列管式回轉(zhuǎn)干燥機(jī)內(nèi)料效換熱系數(shù)隨物料填充率、顆粒粒徑、列管回轉(zhuǎn)半徑的變化規(guī)律obu 等[15-17]使用離散顆粒學(xué)研究了流化床的換熱問題。結(jié)果顯示，導(dǎo)熱，那么料層整體的溫度會偏高。[18]研究了熟料堆積層中，熟料與氣體間的換熱方式。以日產(chǎn) 100究對象，研究結(jié)果顯示，其換熱方式主要為對流換熱。jan[19]等通過自行搭建的實驗臺，研究了移動床中換熱系數(shù)隨著玻規(guī)律。結(jié)果表明，在某一范圍內(nèi)，有效化熱系數(shù)會隨著玻璃顆粒，當(dāng)流速增大到某一數(shù)值后，有效換熱系數(shù)達(dá)到峰值。而后，隨熱系數(shù)降低。如圖 1.2 所示。

圖 1.3 干熄爐系統(tǒng)實驗裝置示意圖Fig.1.3 Schematic illustration of experimentalsets of a CDQ system豎罐式回收是借鑒干法熄焦中干熄爐結(jié)構(gòu)與工藝，提出的一種式[34-35]。由于豎罐內(nèi)的余熱回收工藝與蘭炭爐頗為相似，因此在傳統(tǒng)的燒結(jié)礦冷卻裝置中，將冷卻氣體從豎罐底部送入，使熱燒結(jié)礦顆粒，以叉流換熱的方式將熱量進(jìn)行回收。在經(jīng)過改內(nèi)，從冷卻器的上部將燒結(jié)礦送入，經(jīng)過冷卻后，由下部排出將冷卻空氣送進(jìn)冷卻器，最后由上部抽出。由于兩者屬于氣固率極大提升。通過對豎罐內(nèi)氣固換熱規(guī)律的研究，可以作為判用是否可行的重要依據(jù)。等人建立一維穩(wěn)態(tài)模型并對料層內(nèi)氣固換熱進(jìn)行數(shù)值計算。為置的余熱回收能力，提出冷卻氣體回收的熱量和空氣 作為評卻裝置的氣固換熱性能。圖 1.4 為燒結(jié)礦立式冷卻罐體模型。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2886969