回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)油頁巖顆粒混合運動特性實驗與數(shù)值模擬.pdf

1、油頁巖是一種化石能源，油頁巖顆粒在回轉(zhuǎn)干餾爐中停留時間及與固體熱載體的混合度是干餾工藝的關(guān)鍵參數(shù)，直接關(guān)系到干餾氣的產(chǎn)量及干餾爐操作與結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。本文以回轉(zhuǎn)式干餾爐為研究對象，從理論和實驗兩個方面深入開展了油頁巖顆粒在回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)的停留時間及混合運動特性的研究。
　　 自行設(shè)計搭建了回轉(zhuǎn)干餾冷態(tài)試驗裝置，通過改變干餾爐操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)實驗，詳細研究了裝置內(nèi)部抄板結(jié)構(gòu)、出口擋料圈、填充率、轉(zhuǎn)速及傾角等參數(shù)對油頁巖顆粒在回轉(zhuǎn)干

2、餾爐內(nèi)停留時間的影響。結(jié)果表明：隨轉(zhuǎn)速、傾角和填充率提高，顆粒在干餾爐內(nèi)的平均停留時間降低；具有直抄板干餾爐內(nèi)顆粒平均停留時間小于具有直角抄板的干餾爐內(nèi)顆粒平均停留時間。理論上，采用統(tǒng)計學方法對停留時間分布特性進行分析，去掉測量時的停留時間岐離值后油頁巖顆粒在回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)停留時間不拒絕正態(tài)性。
　　 通過改變干餾爐操作及結(jié)構(gòu)等相關(guān)參數(shù)，對油頁巖顆粒和固體熱載體在回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)的出口及軸向混合度進行了詳細的實驗研究。探討了具有抄板的

3、回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)混合機理及影響參數(shù)，獲得了回轉(zhuǎn)干餾爐出口混合度達到混合效果最佳狀態(tài)。通過正交試驗直觀分析法分析，確定了影響油頁巖和固體熱載體在回轉(zhuǎn)干餾爐軸向混合因素的影響，影響程度大小依次為抄板形式、填充率、傾角、轉(zhuǎn)速、出口擋板。
　　 基于回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)不同粒度分布的油頁巖混合實驗，詳細研究了填充率、轉(zhuǎn)速等運行參數(shù)對顆粒運動模式的影響，探尋了顆粒群的混合機理。從混合機理角度分析，填充率小于33.3％時，隨著轉(zhuǎn)速降低，直角抄板與直抄板

4、由對流混合占主導作用均轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟谢旌显鰪?，但整體混合效果降低；填充率在50％時，隨著轉(zhuǎn)速降低，油頁巖顆粒群混合程度直角抄板優(yōu)于直抄板。
　　 基于回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)的顆?；旌蠙C理，建立了干餾爐內(nèi)顆粒接觸與顆粒運動的離散單元數(shù)學模型。通過模擬計算，仿真分析了抄板形式、填充率、轉(zhuǎn)速等因素對2種粒徑顆粒在干餾爐內(nèi)徑向混合運動的影響。結(jié)果表明，干餾爐內(nèi)未設(shè)抄板時徑向混合較差，大顆粒主要集中在顆粒層的上表面和干餾爐的外圍區(qū)域，而小顆粒則集中在中

5、心區(qū)域，混合過程中存在混合死區(qū)。干餾爐內(nèi)設(shè)抄板時，抄板在不同程度上破壞了自由表面流，增強了顆粒間的混合。轉(zhuǎn)速和抄板形式對顆粒徑向混合程度的影響還與填充率有關(guān)，填充率為16.7％時，相同轉(zhuǎn)速下，干餾爐內(nèi)設(shè)直抄板時混合較優(yōu)，轉(zhuǎn)速對混合程度的影響很小；填充率為33.3％時，轉(zhuǎn)速10r/min，干餾爐內(nèi)設(shè)彎抄板時混合較優(yōu)。而在軸向混合過程中，顆粒粒徑差異對顆粒間混合的影響較大，大顆粒軸向運動的速度較快。
　　 為準確估算油頁巖顆粒在回轉(zhuǎn)