多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕工藝速度場分析

多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕工藝速度場分析

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設計的多管回轉(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輸送進入干燥器,從焦爐燃燒室出來的熱煙氣通過鼓風機加壓進入干燥器內(nèi)的換熱管,在干燥器內(nèi)熱煙氣與煤粉不直接接觸,進行間接換熱,煤粉在干燥器內(nèi)的停留時間和熱交換時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爐進行煉焦生產(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,既充分利用了焦爐煙氣余熱,又將煤粉干燥到煉焦生產(chǎn)較佳濕度。2條件和試驗計劃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,焦爐煙道廢氣通過換熱管與筒內(nèi)煤粉進行間接換熱。為了更好的掌握煤調(diào)濕運行規(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)濕中的流動情況,故在模擬過程中做了如下假設: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)計算。劃分網(wǎng)格總數(shù)約為140萬個,時間步長102.2試驗計劃試驗在處理能力為1t/h的多管回轉(zhuǎn)式煤調(diào)濕半工業(yè)化試驗裝置中進行,試驗裝置建在山東焦化集團23分析模擬和試驗結果3.1煙氣進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)的速度場分布直接影響了煙氣和煤粉的接觸時間和換熱強度,因此對煙氣進行速度場模擬分析,可以更好的了解煤調(diào)濕過程中兩相流的運行規(guī)律,為煤調(diào)濕工藝的設計以及生產(chǎn)提供理論指導。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)與煤粉進行間接換熱,換熱以后煙氣進入中間排出管,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)的停留時間,提高了煤粉與煙氣的換熱時間和換熱效率,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,設計的干燥器裝置合理,有利于煙氣對煤粉的干燥,可以實現(xiàn)煙氣余熱的高效利用。3.2煙氣量、煙氣量在煤粉進料量一定的條件下,煙氣通入量對煤粉干燥結果影響較大。煤粉進料量為500kg/h,煤粉初始濕度為12%,滾筒轉(zhuǎn)速為40Hz,煙氣進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入口煙氣溫度對煤粉干燥效率的影響焦爐煙道廢氣出口溫度一般在180~300℃左右,在管道輸送過程中會有一定的溫降,溫降大小會直接影響煤粉干燥結果。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℃。試驗結果表明,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,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。本次試驗在冬季進行,盡管對煙氣輸送管道進行了保溫,但煙氣進入干燥器的最高溫度只達到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,試驗用煤調(diào)濕干燥器設計合理,能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣余熱的高效利用。2)試驗煤粉條件下,噸煤煙氣耗量從1600m3)初始煙氣溫度對煤調(diào)濕效果的影響關系為:煙氣溫度平均每升高10℃,煤粉