循环流化床半干法脱硫气固两相流动特性研究

采用单相流模型分析脱硫塔在不同导流板组合下的流场均匀性,采用多相流模型分析脱硫塔内的气固两相流动特性及脱硫化学反应特性,重点讨论了"一炉两塔"在单/双塔切换过程中塔内气固流动行为的稳定性.结果表明:脱硫塔内通过合理设置导流板有利于提升塔内的气流均匀性,促使脱硫塔内的塔内床压波动小,提升气固流动的稳定性,有利于保证脱硫塔...     

煤粉射流中颗粒团的传热及其对着火行为的影响

建立描述煤粉射流中典型尺寸颗粒团的传热及着火过程的瞬态数学模型,考察其在高温环境中的升温特性和着火行为。模型计算发现,颗粒团的升温过程与颗粒团尺寸明显相关,对流换热份额随着颗粒团当量直径Dc的增加而下降。在火焰温度Tf=2 000 K、烟气温度T)s=1 400 K的条件下,对于D_c=3 mm的颗粒团,对流换热量Q_(conv,sc)占总换热量的86%;Dc=10 mm时,辐射换热量Q_(rad,fp)占到60%;而D)c≈8 mm时,对流换热与辐射换热量相近。火焰辐射温度T_f的升高降低了对流换热份额,并使得Q_(conv,sc)=Q_(rad,fp)对应的临界D_c,即D_c*减小。T)f对D_c较小的颗粒团的加热和着火影响较小,对D_c较大的颗粒团的影响明显。烟气温度Ts升高时,对流换热份额升高,D_c*增大。T_s在D_c较小时对着火时间影响较大,而D_c较大时影响不再明显。煤粉浓度增加时,颗粒团着火时间先明显下降,在0.6~0.8 kg/m~3的范围内达到最小值,而后随着煤粉浓度的进一步增加而略微增加。     

粒化—气基直接还原回收铜渣余热和有价金属

火法炼铜过程中产生大量的液态高温渣,一般通过缓冷水淬方式冷却,处理过程时间长、耗水量大,造成大量的高质热量散失。为提高冶炼铜渣的处理效率和余热利用率,兼顾有价金属元素的回收利用,提出转杯粒化技术、颗粒流储换热余热发电技术和气基直接还原铜渣技术结合的工艺系统,并基于此工艺流程进行了物质流、能量流分析。该工艺利用颗粒流在换热、化学反应过程中的高换热面密度和流动性,通过转杯粒化将液态铜渣转化为流动性好的高温粒化铜渣,分别经过颗粒流换热和气基直接还原,回收铜渣中的高温余热和有价金属,可实现铜渣连续化处理工艺,且占地面积小、无需消耗水,可降低铜冶炼工艺能耗和环保成本。节能分析和效益分析结果表明,采用该工艺流程处理火法炼铜过程产生的高温铜渣,每处理1 t铜渣,可回收海绵铁431 kg,余热发电95 kWh,铜渣总余热的77.5%得到回收利用。     

工艺条件对费托铁基催化剂气固流化特性的影响

传统上浆态床费托合成铁基催化剂主要采用浆态床反应器进行还原,之后转移至费托合成反应器中进行反应。随着费托合成反应器规模的扩大,配套的浆态床还原技术显现出了生产能力小,还原周期长等不足。通过对费托合成铁基催化剂气固流化特性进行研究,开发产能大、还原周期短的气固流化床还原技术能够显著提高费托合成装置的经济效益。在分析了费托铁基催化剂物性参数的基础上,利用氢气和氮气的混合气模拟还原合成气,在能够升温加压的不锈钢气固流化床反应器内,研究了工艺条件对催化剂气固流化特性的影响,包括温度、压力条件对床层压差脉动幅值的影响,温度、表观气速对反应器床层内气固分布的影响,并结合数值模拟揭示了加压条件下表观气速和温度条件对反应器床层轴向和径向的颗粒体积分数分布、径向颗粒速度分布的影响规律,获得了加压条件下床层从鼓泡流化态到湍动流化态的转变速度并与常压结果进行了对比。实验结果表明,压力增加能够降低床层压差脉动幅值;床层气固分布变化规律及关联计算结果表明在3.0 MPa条件下床层由鼓泡流化态转变为湍动流化态的气速为0.26 m/s。床层不同高度的径向模拟结果表明,在不同表观气速下,反应器内颗粒体积分数都沿径向呈...     

扩散式旋风分离器气固两相流场的数值模拟

采用拉格朗日离散相模型(DPM)模拟固相颗粒的轨迹,研究了不同速度对不同粒径的颗粒分离效果的影响以及进口位置与分离效率的关系,结果表明速度对小粒径颗粒的分离效率影响较小,当速度大于15 m/s时,增大速度对大粒径颗粒的分离效率没有明显效果。从进口上端进入的气流其分离效率最小。     

二次进风与折流对电子废弃物干法分选的影响

基于电子废弃物高效、物理分离的回收需求,建立了电子废弃物颗粒干法分选模型,在常规一次气流分选的基础上增加折流与二次进风强化电子废弃物颗粒气固耦合分离特征,研究表明结果,折流角度与二次进风气速对电子废弃物颗粒迁移轨迹和分离行为有显著影响,当进风开口大小为35 mm,一次进风速度为3.2 m/s,二次进风速度为3.6 m/s且折流角度为25°时,金的回收率达99.66%,金品位达84.35%,铜的回收率达77.91%,铜品位达88.28%,富集比为4.41,且塑料颗粒与金、铜颗粒分离效果最佳。说明在控制适当二次进风气流速度与颗粒折流角度下可显著提高电子废弃物分选的经济性,且分离环境友好,研究成果为电子废弃物无污染回收提供了一种新的参考。     

黑铜渣氧压硫酸浸出脱铜脱砷实验研究

在硫酸体系中通氧加压浸出黑铜渣,结果表明,在硫酸质量浓度180 g/L、浸出温度140 ℃、氧分压0.8 MPa、液固比8 mL/g、浸出时间3 h、搅拌速度600 r/min、黑铜渣粒径178 μm的较优工艺条件下,黑铜渣中Cu、As和Ni浸出率分别为97.59%、95.42%和98.37%,Sb、Bi浸出率分别仅为6.78%和2.31%,实现了黑铜渣中Cu、As、Ni的高效脱除,浸出渣中锑、铋、银等有价金属得到高度富集。     

基于CPFD多密度电子垃圾颗粒分离影响研究

基于电子垃圾绿色、高效的分离回收需求,利用barracuda仿真软件建立电子垃圾颗粒气固分离模型,模拟电子垃圾颗粒在气流作用下的分选特性,探讨在不同气流参数及不同物料流量、不同粒径下电子垃圾各组分颗粒的分离效率和回收率。研究表明,电子垃圾颗粒下落流量与粒径对贵金属回收分离有显著影响,当一次进风的气流速度为3.8m/s、二次进风的气流速度为4.6m/s、入料开口宽度为4mm,颗粒粒径为75~100um时,Au的品位率和回收可达87.1%和99.1%,Cu的品位为70.8%,回收率为85.8%。说明在二次进风的作用下,改变电子垃圾流量和控制粒径大小可以有效提升电子垃圾中贵金属的品位和回收率,同时对多密度颗粒的分选提供参考和借鉴。     

花环填料在钠碱烟气脱硫中的应用

为了考察新型花环散堆填料在钠碱烟气脱硫过程中的效果,在直径为550 mm的塔体内进行了烟气脱硫中试实验,重点考察了吸收液pH、液气比、进口烟气温度、空塔气速及吸收剂初始浓度等对吸收效果的影响.结果表明,在填料高度1 m、吸收液pH=6～7,液气比为2～3 L/m³, 烟气温度在50 ℃以下、空塔气速为1.0～1.5 m/s、吸收剂初始浓度为0.3～0.5 mol/L时,脱硫率均可大于80 %.     

爆炸塔内空爆振动对邻近建筑物影响测试与评估

为研究爆炸塔内空爆试验振动对邻近实验用房的影响,进行了2次振动测试试验。结果表明,二层高楼房的各向振速随楼层升高而增大;四层高楼房各楼层的振速随水平距离增大而减小;垂向放大效应随水平距离的增加而减弱;爆炸塔空爆试验对邻近实验用房的影响主要来自于垂向振动。根据地面振动测试结果进行萨道夫斯基公式拟合,计算出当爆炸塔进行2.5 kg炸药爆炸时,在邻近实验用房A、B区产生的最大振动速度分别为0.578,0.251 cm/s,均小于这2个区域实验用房爆炸振动安全允许标准。爆炸塔试验对特种实验楼的振动影响在安全范围之内。     

基于DPM的悬浮磁化焙烧主炉气固流动传热数值模拟

为探明悬浮磁化焙烧主炉内气相温度场分布、颗粒流动特性以及颗粒升温速率等信息,基于CFD理论,对悬浮磁化焙烧主炉内稀相气固流动以及传热进行三维数值模拟计算。文中气相计算采用欧拉方法,固相计算采用Discrete Phase Model（DPM）,并考虑气固两相之间的相互作用。结果表明,悬浮磁化焙烧主炉温度在径向呈现炉心温度高、近壁温度低的分布特征,在轴向逐渐趋于均匀。矿石颗粒进入主炉后,在气流的拖曳作用下迅速上升,1.0 s时颗粒可到达主炉顶部,1.2 s时颗粒在顶部弯管处出现逃逸现象;颗粒进入主炉后,自身温度迅速上升达到峰值。由于颗粒相和气相不断进行热量交换,在主炉上部低温区域,颗粒温度有所降低。颗粒在主炉内停留时间呈现“早出峰、长拖尾”的分布特征,其中95%以上的颗粒在1.2~3.6 s内完成逃逸。     

基于煤矿乏风热氧化的填充床内置换热器取热特性

基于煤矿乏风热氧化取热过程,搭建了填充床内置换热器稳态取热实验台,取热率最大相对误差为2.50%,实验研究了床层内取热区两侧及取热区内填充蜂窝陶瓷对换热器取热的影响,结果表明：取热区两侧空间填充的蜂窝陶瓷通过增大床层气体物理流速、辐射换热面积、扰动换热器背风侧流场而强化换热器取热,当气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷的存在使换热器取热率比空床增大了2.20%～14.84%,而当气体质量流速增至0.30 kg/(s·m2),温度同样从613 K升高到1 113 K时,取热区两侧蜂窝陶瓷则使换热器的取热率比空床增大了4.92%～10.61%;取热区内填充的蜂窝陶瓷对换热器取热率影响的矛盾两面性决定了取热区内填充的蜂窝陶瓷不会对换热器取热率产生较大影响,也并不总是强化换热器取热,甚至会削弱换热器取热,当气体质量流速为0.15 kg/(s·m2)、温度从613 K升高到1 113 K时,取热区内蜂窝陶瓷的存在使得换热器取热率比空床变化了-1.92%～+4.47%;采用换热器外壁镀银的方法,研究了填充床内置换热器取热过程中传热方式的贡献,结果表明气体质量流速0.15 kg/(s·m2),温度为1 113 K时,换热器取热率中已经有55%的贡献来自辐射,随着温度进一步升高,辐射成为填充床内置换热器取热的主要方式。     

循环流化床内煤矸石一维燃烧模型

为研究煤矸石在循环流化床锅炉内的燃烧性能,建立了预测煤矸石在锅炉内燃烧后的飞灰底渣残炭量的一维燃烧数学模型。建模采用"小室模型"的方法,将炉膛沿高度方向划分为多段小室,分别建立了质量平衡、动量平衡和组分平衡方程,计算得到了煤矸石燃烧特性沿炉膛高度的一维分布结果。与其他煤矸石燃烧模型不同的是,该模型详细考虑了锅炉内部气固流动、多孔介质传质和化学反应过程,并且耦合了颗粒在循环流化床锅炉的一维停留时间分布模型,模拟了颗粒在炉膛内部的流动过程。通过对模型的计算,得到矸石在循环流化床锅炉中的燃烧速率控制因素,以及矸石燃烧后的飞灰底渣残炭量与矸石物性参数和锅炉运行参数的关系。利用该模型计算并分析得到:矸石燃烧速率由灰层传质速率控制;选取灰层孔隙率大的矸石、增大锅炉热负荷、选取7m/s的风速、投入100~1 000μm的颗粒燃烧效率最高,飞灰或底渣残炭量最低。     

铜渣尾矿制备空心陶瓷微球及其表征

以铜渣尾矿为原料, 利用火焰喷枪熔射法制备空心陶瓷微球, 研究了淬熄距离对陶瓷微球形貌与性能的影响。结果表明, 淬熄距离为400 mm时, 制成的微球粒径分布均匀,直径15~30 μm, 经破碎确认为空心球。成球机理是铜渣尾矿粉末受热逐渐熔化过程中, 发气物质产生气体并合并, 当高温液滴喷射进入水中快速冷却凝固时, 液滴中气体无法逸出, 从而形成空心陶瓷微球。     

矿井乏风余热回收和除尘实验研究

煤矿在开采的过程中会产生数量巨大的低温热源,如果能合理利用,将产生丰厚的经济效益和环境效益。设计了矿井乏风余热回收净化系统,采用多级喷淋对矿井乏风进行显热回收并除尘。实验研究各级喷淋换热效率及除尘效率,并分析其影响因素。实验结果表明:当整体水气质量流量比为0.649 8、单级水气质量流量比为0.324,且环境温度为17℃时,乏风两级喷淋后水温可以升高约3.4℃,喷淋室风侧换热总效率为82.72%;乏风温度越高,各级换热效率越高;乏风湿度越大,各级换热效率和换热总效率增加,但湿度超过70%后效率变化不明显;乏风速度增大,各级换热效率降低;喷淋室入口水温升高,各级换热效率降低;随着风速的升高,除尘效率降低。当风速1 m/s时,喷淋室的平均除尘效率约为55%。     

毫米级颗粒在湍流场中的传热及着火特性

燃料在强湍流中的燃烧广泛存在于实际工业装置中,研究湍流脉动对燃料传热及着火的作用对准确理解燃烧过程具有重要意义.目前,对于气体燃料和液滴在湍流脉动条件下的蒸发着火等过程已经有了非常详细的研究,而对于固体颗粒受热和着火的研究,大多数试验方法,如落管炉、单颗粒炉和平焰燃烧器等,是在层流条件下进行的.湍流条件下的研究方法主要...     

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

BGL气化过程中煤热解特性数值分析与研究

厘清煤颗粒热解的内部温度变化和挥发分析出规律,是优化炉体结构和操作参数、进一步提升BGL煤气化经济性的基础。本文通过剖析BGL煤气化热解过程构建了煤颗粒热解模型,并利用文献实验数据验证了模型合理性。模型求解采用解耦算法,其中传热模型采用追赶法,热解动力学模型采用4阶单步递推法,环境温度由移动床一维模型计算。模拟结果表明：BGL煤气化热解终温较高,颗粒内部径向温度变化大;粒径取10 mm,热解终温计算值1 372 K,煤颗粒表面和中心温差峰值计算值338 K;粒径取40 mm,相应计算值分别为1 412 K和381 K;煤颗粒挥发分析出过程与气固非催化缩核反应过程相似,印证了煤热解过程受传热过程控制;热解动力学的描述以FZ通用热解模型适应性更好;移动床一维模型预测BGL煤气化热解层高度时,热解蒸发模型优于FZ通用热解模型,预测值为0.616 5 m,与搅拌器运行情况相符。     

铜基合金水套综合热导率仿真分析

为考察合金管对铜基合金水套热导率的影响,建立了铜基合金水套综合传热数学模型,考察了合金管热导率对合金水套综合热导率、冷却水流速以及合金管热导率对合金水套本体与冷却水之间传热系数的影响.结果表明,设定冷却水流速为1.5 m/s时,随着合金管热导率增大,合金水套本体与冷却水之间的传热系数不断增大,合金管热导率从2 W/(m...