氧化铝流化床焙烧炉内流动与反应的数值模拟

发布时间：2023-04-20 03:42

　　氧化铝是重要的工业原料,氧化铝工业关系国民命脉。氧化铝焙烧炉是氧化铝制备工艺流程中进行氧化铝焙烧的主要设备,其中流化床氧化铝焙烧炉相较其它炉型具有热效率高、自动化程度高、占地小等优点,已经成为发展的主流趋势。就流化床氧化铝焙烧炉本身而言,目前其采用的燃料多为重油,重油燃烧热效率低、污染大,已经不符合工业发展要求。随着气体燃料的开发普及以及运输成本的降低,其燃料选择也由液体燃料转而向更加清洁高效的高燃值气体燃料方向发展。流化床氧化铝焙烧炉内同时进行着复杂的多相流动,传热和化学反应过程,这些过程相互耦合,通过常规技术手段难以复原炉内流场,分析焙烧过程,给焙烧炉的设计改进增加了难度。因此针对流化床氧化铝焙烧炉,通过数值模拟手段对采用柴油燃料和天然气燃料时炉内焙烧情况进行了探究。以内蒙古地区某厂循环流化床氧化铝焙烧炉为研究对象,建立了几何模型,基于欧拉-欧拉双流体模型模拟炉内多相流动,考虑气固相间换热,辐射换热,建立了炉内热解反应和燃烧反应模型。模拟过程中,将焙烧原料结晶氯化铝和产物氧化铝分别简化为单一粒径,将柴油和天然气的燃烧简化为单一气体组分的燃烧,得到了不同燃料条件下炉内的颗粒浓度分布、...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 流化床氧化铝焙烧炉技术与应用
    1.3 流化床焙烧炉的燃料选择
    1.4 流化床焙烧炉两相流动与模拟方法
    1.5 本文主要研究内容
    1.6 本章小结
第2章 流化床气固两相流动模型及计算方法
    2.1 基本控制方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
        2.1.4 组分质量守恒方程
    2.2 湍流模型
    2.3 曳力模型
        2.3.1 气-固曳力模型
        2.3.2 固-固曳力模型
    2.4 颗粒动理学理论
        2.4.1 颗粒温度
        2.4.2 颗粒压力
        2.4.3 颗粒粘度
    2.5 化学反应模型
    2.6 传热模型
        2.6.1 对流换热模型
        2.6.2 辐射换热模型
    2.7 本章小结
第3章 柴油燃料焙烧过程数值模拟
    3.1 引言
    3.2 计算模型与边界条件
    3.3 模拟结果与分析
        3.3.1 网格无关性验证
        3.3.2 颗粒浓度及速度分布
        3.3.3 炉膛温度分布
        3.3.4 结晶氯化铝热解速率
        3.3.5 气体组分摩尔浓度及反应速率分布
    3.4 燃料分配对焙烧炉负荷的影响
    3.5 循环倍率对焙烧炉负荷的影响
    3.6 本章小结
第4章 天然气燃料焙烧过程数值模拟
    4.1 引言
    4.2 燃烧器双侧布置模拟结果及分析
        4.2.1 颗粒浓度及速度分布
        4.2.2 炉膛温度分布
        4.2.3 热解速率分布
        4.2.4 气体组分摩尔浓度及反应速率分布
    4.3 燃烧器单侧布置模拟结果及分析
        4.3.1 颗粒浓度及速度分布
        4.3.2 炉膛温度分布
        4.3.3 热解速率分布
        4.3.4 气体组分摩尔浓度及反应速率分布
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3794817