多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕工藝速度場(chǎng)分析

多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕工藝速度場(chǎng)分析

2010年，中國的焦能力為106gce。t，比國外高5%10%。1煙氣干燥和排放試驗(yàn)設(shè)計(jì)的多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕工藝流程如圖1所示。多管回轉(zhuǎn)式干燥器內(nèi)部均勻布滿了換熱管,一定濕度的煤粉通過螺旋給料機(jī)輸送進(jìn)入干燥器,從焦?fàn)t燃燒室出來的熱煙氣通過鼓風(fēng)機(jī)加壓進(jìn)入干燥器內(nèi)的換熱管,在干燥器內(nèi)熱煙氣與煤粉不直接接觸,進(jìn)行間接換熱,煤粉在干燥器內(nèi)的停留時(shí)間和熱交換時(shí)間可以通過干燥器滾筒轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。干燥得到的煤粉可以送入焦?fàn)t進(jìn)行煉焦生產(chǎn),干燥后的熱煙氣溫度約為120℃左右,通過煙囪可以直接排放。該工藝具有清潔、節(jié)能和高效的特點(diǎn),既充分利用了焦?fàn)t煙氣余熱,又將煤粉干燥到煉焦生產(chǎn)較佳濕度。2條件和試驗(yàn)計(jì)劃2.1fluen網(wǎng)格模擬多管回轉(zhuǎn)式干燥器內(nèi)均勻布滿了36根換熱管,換熱管的直徑為32mm,焦?fàn)t煙道廢氣通過換熱管與筒內(nèi)煤粉進(jìn)行間接換熱。為了更好的掌握煤調(diào)濕運(yùn)行規(guī)律,利用Fluent軟件模擬了煙氣在干燥器內(nèi)的速度分布,由于是模擬流體在煤調(diào)濕中的流動(dòng)情況,故在模擬過程中做了如下假設(shè):1)流體為不可壓縮黏性流體;2)不考慮傳熱過程中氣體的相變;3)所有管壁的壁面均無穿透。模擬劃分的網(wǎng)格模型如圖2所示,本模型為1∶1模型,內(nèi)部換熱管用四面體劃分網(wǎng)格,外部采用六面體劃分網(wǎng)格,全過程采用歐拉兩相流非穩(wěn)態(tài)計(jì)算。劃分網(wǎng)格總數(shù)約為140萬個(gè),時(shí)間步長102.2試驗(yàn)計(jì)劃試驗(yàn)在處理能力為1t/h的多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕半工業(yè)化試驗(yàn)裝置中進(jìn)行,試驗(yàn)裝置建在山東焦化集團(tuán)23分析模擬和試驗(yàn)結(jié)果3.1煙氣進(jìn)入換熱管的速度分布煤調(diào)濕生產(chǎn)中煙氣是煤粉濕度調(diào)節(jié)的熱源,煙氣在干燥器內(nèi)的速度場(chǎng)分布直接影響了煙氣和煤粉的接觸時(shí)間和換熱強(qiáng)度,因此對(duì)煙氣進(jìn)行速度場(chǎng)模擬分析,可以更好的了解煤調(diào)濕過程中兩相流的運(yùn)行規(guī)律,為煤調(diào)濕工藝的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。模擬的初始條件是煙氣通入量1000m由圖4可知,煙氣在干燥器內(nèi)的不同區(qū)域,速度分布不同。入口處煙氣速度最大,為9.8m/s,煙氣進(jìn)入換熱管后,速度大幅度降低,為3.5m/s。煙氣在換熱管內(nèi)與煤粉進(jìn)行間接換熱,換熱以后煙氣進(jìn)入中間排出管,中間排出管內(nèi)煙氣速度為6.7m/s。煙氣入口處速度較大,一方面可以滿足足夠的煙氣量進(jìn)入換熱管,另一方面有利于煙氣在換熱管內(nèi)的均勻分布。煙氣進(jìn)入換熱管后速度降低到3.5m/s,增大了煙氣在換熱管內(nèi)的停留時(shí)間,提高了煤粉與煙氣的換熱時(shí)間和換熱效率,有利于煙氣余熱的充分利用。經(jīng)過換熱以后,煙氣進(jìn)入中間排出管,較大的煙氣速度有利于煙氣從中間排出管外排。由以上分析可知,設(shè)計(jì)的干燥器裝置合理,有利于煙氣對(duì)煤粉的干燥,可以實(shí)現(xiàn)煙氣余熱的高效利用。3.2煙氣量、煙氣量在煤粉進(jìn)料量一定的條件下,煙氣通入量對(duì)煤粉干燥結(jié)果影響較大。煤粉進(jìn)料量為500kg/h,煤粉初始濕度為12%,滾筒轉(zhuǎn)速為40Hz,煙氣進(jìn)入干燥器的平均溫度為245℃,煙氣量為800m由圖5和圖6可知,隨著通入干燥器內(nèi)煙氣量的增大,出口煤粉濕度逐漸降低,出口煙氣溫度逐漸升高。煙氣耗量從800m3.3入口煙氣溫度對(duì)煤粉干燥效率的影響焦?fàn)t煙道廢氣出口溫度一般在180~300℃左右,在管道輸送過程中會(huì)有一定的溫降,溫降大小會(huì)直接影響煤粉干燥結(jié)果。煤粉下料量為500kg/h,煤粉初始濕度為12%,滾筒轉(zhuǎn)速為40Hz,煙氣通入量為1000m由圖7和圖8可知,隨著通入干燥器內(nèi)煙氣溫度的升高,干燥后煤粉的濕度逐漸降低,出口煙氣溫度逐漸升高。煙氣溫度從190℃升高到245℃,煤粉濕度從9.4%降低到6.7%,降低了2.7%,出口煙氣溫度從101℃升高到124℃,升高了23℃。煙氣溫度平均每升高10℃,煤粉濕度降低0.5%,出口煙氣溫度升高4.2℃。試驗(yàn)結(jié)果表明,提高干燥器入口煙氣溫度能夠大幅度提高煤粉干燥效率。實(shí)際生產(chǎn)中入口煙氣溫度與環(huán)境溫度和煙氣輸送距離有關(guān),環(huán)境溫度越低和輸送距離越長,干燥器煙氣入口溫度越低,干燥效果較差。本次試驗(yàn)在冬季進(jìn)行,盡管對(duì)煙氣輸送管道進(jìn)行了保溫,但煙氣進(jìn)入干燥器的最高溫度只達(dá)到245℃,影響了煤粉干燥效果。3.4煙氣初始濕度在不同的自然環(huán)境和季節(jié)儲(chǔ)存煤粉,煤粉初始含濕量差別較大。固定煤粉下料量為500kg/h,滾筒轉(zhuǎn)速為40Hz,煙氣通入量1000m由圖9和圖10可知,隨著煤粉初始濕度的增大,經(jīng)過干燥器調(diào)濕以后,出口煤粉濕度逐漸升高,出口煙氣溫度逐漸降低。噸煤煙氣通入量固定為1000m4初始煙氣溫度對(duì)煤調(diào)濕效果的影響1)模擬得到了煙氣在干燥器內(nèi)的速度分布,試驗(yàn)用煤調(diào)濕干燥器設(shè)計(jì)合理,能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣余熱的高效利用。2)試驗(yàn)煤粉條件下,噸煤煙氣耗量從1600m3)初始煙氣溫度對(duì)煤調(diào)濕效果的影響關(guān)系為:煙氣溫度平均每升高10℃,煤粉