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回转窑冷热态实验研究与石油焦煅烧数值模拟

作　者: 张云波
导　师: 丁学俊
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 石油焦窑内平均停留时间回转窑实验数值模拟
分类号: TQ127.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

石油焦煅烧是预焙阳极和石墨制品生产的主要工序之一。煅烧石油焦是通过在回转窑里的高温加热,排除其中的水分和挥发份,提高碳质原料的密度、导电性、机械强度及化学稳定性。回转窑煅烧石油焦具有产能大,投资少,对原料的适应性较广,产品质量容易控制,易于实现生产过程的自动化控制等优点。目前国内较大型的生产工厂均采用回转窑作为石油焦的煅烧设备。煅烧质量的好坏直接影响产品的质量,因此,如何提高石油焦在回转窑内的煅烧质量问题,越来越受关注。本文通过对石油焦在回转窑内的冷热态实验研究及其数值模拟以得到最佳的回转窑操作参数,从而对提高石油焦的煅烧质量,降低石油焦烧损率是十分必要且可行的。论文详细阐述了石油焦在回转窑内的冷态实验,分析了给料速度和回转窑转速对窑内平均停留时间(MRT)和窑内滞留量(M )的影响。通过对实验结果的分析表明,物料在窑内的滞留量与每转给料量成直线关系,相对于给料速度,窑转速对MRT的影响要大得多。给料速度增加时MRT增大得很慢,而窑转速增加时,MRT减小得很快。实验结果与Saeman模型的MRT计算结果较为相符,模型误差在8%以内,适合用于石油焦在回转窑内的平均停留时间计算。文中通过计算流体力学软件FLUENT模拟不同的三次风位置和不同的二、三次风口入窑长度情况下窑尾的可燃而未燃气体的摩尔深度,最后得出适合于50m×1.8m窑的最佳三次风位置和二、三次风口的入窑长度。文中还详细介绍了石油焦在回转窑内的热态实验。实验主要分为了两个阶段:预热烘窑阶段和投入石油焦后的煅烧阶段,通过测定不同时刻下窑内位置相异的七个测点的温度,得出窑内温度沿回转窑的轴向分布曲线和温度带的长度。实验得出的结论与实际工业回转窑的煅烧状况相吻合。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 石油焦概述  9
  1.2 石油焦煅烧简介  9-10
  1.3 问题的提出及研究的意义  10-12
  1.4 国内外研究现状  12-14
  1.5 本课题研究任务和研究内容  14-16
2 回转窑煅烧石油焦的质量控制  16-22
  2.1 石油焦在回转窑内煅烧的过程控制  16-18
  2.2 石油焦煅烧质量  18-21
  2.3 本章小结  21-22
3 石油焦在回转窑内的物料运动冷态实验  22-35
  3.1 冷态实验目的及意义  22
  3.2 实验理论基础  22-26
  3.3 实验方案  26-30
  3.4 实验结果及分析  30-34
  3.5 本章小结  34-35
4 石油焦在回转窑内煅烧的数值模拟  35-48
  4.1 石油焦煅烧数值模拟的目的  35
  4.2 回转窑模型及网格划分  35-36
  4.3 条件设置  36-43
  4.4 模拟结果及分析  43-47
  4.5 本章小结  47-48
5 石油焦在回转窑内的煅烧热态实验  48-56
  5.1 热态实验目的及意义  48
  5.2 实验方案  48-50
  5.3 实验结果及分析  50-55
  5.4 本章小结  55-56
6 全文总结及对后续工作的建议  56-58
  6.1 全文总结  56-57
  6.2 对后续工作的建议  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录1 符号说明  63-64
附录2 攻读硕士期间发表的论文和参与科研项目  64

回转窑冷热态实验研究与石油焦煅烧数值模拟

内容摘要

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