高温大颗粒气固流化床流化行为数值模拟

通过数值模拟,对内含直径为3 mm流化颗粒的二维高温流化床开展了研究。其中欧拉途径被用于描述气相运动,而对颗粒相描述则采用拉格朗日途径。采用离散单元法跟踪颗粒在不同时刻位置和速度。结果表明:与300K时相比,1 000 K高温床的临界流化风速有所提高,压降脉动及床层最大膨胀比明显降低。1 000 K时,流化数提高至1.67,高温床内可见到大尺寸的气泡。在气泡之外上、下2个区域中处于气泡对称轴上的颗粒,水平速度具有相反的方向;而y方向上,这二部分颗粒群的速度均向上并大致在10-1m/s范围之内。     

利用光反射探测流化床中颗粒的动力学行为

采用光导纤维探测了二维流化床中运动颗粒的反射光.光探头包含三根光纤,中间一根用于发射光,上、下各一根接收粒子反射光.颗粒速度由两路反射光强度的相关分析给出.测量给出的光脉冲信号幅值和宽度随颗粒反射面积的增加而增大.三种流化数下测得的颗粒上升速度范围为0.1—0.5 m/s.床中心和过渡区测得的颗粒上升速度随流化数的增大而增大.近壁区内颗粒主要显示下降运动以及偶然的上升,尤其是在流化数较大时颗粒下降运动更明显.     

基于VOF-DPM的气体辅助式污泥雾化破碎的数值模拟

为实现污泥雾化破碎的数值模拟,探究污泥雾化特征和操作参数对污泥雾化效果的影响,在污泥雾化试验平台试验的基础上基于Fluent软件对污泥在气体辅助式雾化器的雾化破碎进行模拟研究,模拟结果确定了污泥的雾化特征和最优操作参数。通过耦合流体体积法(VOF)与离散相模型(DPM),对较大的液体团采用VOF方法直接求解,对小液滴采用双向耦合的离散相模型进行追踪,能最大程度地提高计算的准确性。结果表明,污泥的密度和黏度随着含水率升高逐渐降低,气体速度、气液比和雾化角度是影响污泥雾化破碎的最重要的三个操作参数。在雾化过程中,中心区域的雾滴密度大于边缘区域且有少量大颗粒的聚集。对于含水率为87%、密度为1.065×103 kg/m3的污泥,在风速为180 m/s,气液比为126.3,雾化角度为55°时雾化效果最佳,雾滴颗粒的平均粒径约为0.193 mm,试验结果与模拟结果的颗粒粒径吻合度较好,最大相对误差为5.80%。     

污泥灰替代粘土煅烧水泥熟料的~(29)Si固体高分辨核磁共振分析

城市污泥的灰分与水泥生料中粘土的成分类似,可被用作粘土的替代品煅烧生态水泥熟料,从而实现污泥的减量、无害、资源循环利用的可持续发展要求。本文用污泥灰替代粘土配置成掺量为0wt.%、3.58wt.%、7.16wt.%、10.73wt.%和14.31wt.%的生料并煅烧成熟料,再利用~(29)Si固体高分辨核磁共振技术分析五种熟料的矿物成分,通过固体核磁分峰拟合技术得出五种熟料的贝利特和阿利特的含量比值,结果表明随着污泥灰掺量的增加,熟料中贝利特含量增加,阿利特含量降低,污泥中微量元素的引入使β-C_2S更稳定,阻碍C_2S向C_3S的转化。     

大颗粒鼓泡流化床压力脉动信号的小波分析

利用小波分析对试验所测得的大颗粒流化床的压力脉动信号进行小波包的完全分解,并对各个频段的信号的方差进行统计分析。结果表明,分解前后信号的能量是守恒的,脉动能随着流化数的增加逐渐集中在低频段;气泡经过测点的频率在0~12.5H z的范围内,且气泡的运动变化是影响测点压力数据波动的主要因素;通过分析流化床压力信号中的低频成分,可以判断床层物料的流化状态。     

污泥重金属在熟料中的固化及对易烧性和矿物组成的影响

本文通过采用原子吸收法检测分析污泥中的重金属在污泥干化和水泥熟料形成过程中的挥发与固化特性,通过测定各组熟料的f-CaO含量、XRD,研究了污泥掺入对生料易烧性和水泥熟料矿物组成的影响.结果表明:污泥在300℃的低温下干化,Hg的挥发率达到67％,而其它重金属基本不挥发;煅烧过程可以将原料中62.38％的Pb,59.53％的Cr,61.3％的Cd和64.24％的As固化在水泥熟料中;污泥的加入,能够改变水泥熟料的晶格结构,改善水泥生料的易烧性;污泥对水泥熟料的矿物组成影响不大.     

大颗粒流化床中颗粒磨蚀的实验研究

为了进一步丰富和发展大颗粒流态化理论,促进其在水泥煅烧领域的应用,实验通过1个三维流化床试验台研究了大颗粒流化床中颗粒的破损方式为磨蚀,即颗粒在流化过程中表面磨碎后生成细粉,颗粒自身的粒径逐渐变小。实验表明,颗粒粒径、风速以及流化时间对大颗粒流化床中颗粒的磨蚀影响较大,静床高对磨蚀几乎没有影响。最后提出了大颗粒流化床合适的控制参数:粒径范围4—7 mm,表观风速1.3um f—1.6um f,静床高H0/D<2。     

掺加热水解污泥制备水泥熟料的微观机理研究

掺加不同比例污泥灰分制备水泥熟料,通过易烧性实验、衍射、岩相分析、核磁共振等方法研究其对熟料矿物和微观形貌的影响。结果表明:随着污泥掺量的增加,游离钙的含量先减小后增大;衍射和核磁共振分析得出C_3S/C_2S的比值先增大后减小,C_3S在污泥灰掺量为1%时相对含量最高;岩相分析得出掺量为1%时,晶型完整,各矿物相分布均匀。掺量为1%时从矿物组成和微观形貌为最优。     

利用流化床煅烧水泥熟料的试验研究

为进一步提高熟料质量,降低煅烧热耗,减小污染,开发了大颗粒流化床水泥熟料煅烧装置。在煅烧装置上,针对高温流化床中物料的粘结,通过严格控制颗粒粒径及粒度分布,同时适当增大操作风速,保证了系统的稳定运行。在热模装置上,煅烧出较高质量的水泥熟料。     

大颗粒流态化水泥熟料煅烧试验研究

为进一步提高熟料质量，降低烧成热耗，减少污染，开发了大颗粒流化床水泥熟料煅烧装置。采用平均粒径4mm的大颗粒物料，分别进行了冷态和热态模型试验，取得了在高温下，检测和控制流化床中物料流化状况的方法。通过检测和控制流化床压降．实现了流化床的稳定运行；同时，在热模装置上，煅烧出较高质量的水泥熟料。试验研究证明，可以利用流化床来煅烧水泥熟料。即用流化床反应器来代替传统水泥生产中的回转窑和立窑，从而达到降低能耗、提高质量、减少污染的目的。