SJ型低温干馏方炉的温度与压力场研究

发布时间：2020-08-05 12:19

【摘要】：陕北地区是我国重要的侏罗纪煤产地,通过SJ型内热式干馏炉对该地区弱粘、不粘的低阶长焰煤进行低温干馏获取兰炭、焦油、煤气是实现煤炭清洁、高效利用的主要工艺。本文以5万吨SJ型兰炭干馏炉为研究对象,主要的研究内容和结论如下:(1)收集工厂生产数据,以1000kg入炉煤为计算标准,对干馏炉进行收入项和支出项的物料衡算并分析误差,然后在衡算的基础上对炉内的热量分配进行计算,得到煤焦比、热工效率等并对热工性能进行分析。研究结果表明:干馏方炉物料平衡的误差为0.28%,低于物料平衡允许的最大误差范围1%,煤焦比为1.39:1、热工效率是66.56%,热工效率可以通过加强保温措施、热量回收利用进一步提高。(2)利用ANSYS前处理软件icem,按照SJ型低温干馏方炉的实际尺寸进行三维建模及网格划分,采用标准k-ε模型模拟炉内气体的流动,采用有限速率/涡耗散模型模拟炉内混合气的燃烧,采用P1辐射模型模拟炉内传热过程,选用多孔介质模型近似代替炉腔内煤层,建立SJ方炉的数学模型,研究40mm、35mm、30mm、25mm、20mm、15mm、10mm、5mm等8种粒径入炉煤的温度场、压力场,并与实际工业生产中10~60mm、10~30mm、5~30mm、3~30mm、0~30mm的5组工况进行对比。研究结果表明:当入炉煤粒径由大变小时,炉内温度降低、压力增大、干馏区体积百分率下降速度逐步加快,但不同粒径下流场的分布趋势相似,炉内最高温度近似呈线性下降,最高压力近似呈指数增长;相同粒径下随着炉腔内煤层高度逐步增加,同一高度处的温差逐步缩小,其数值模拟结果与工业实践相比温度误差低于6.25%,压力误差低于12.8%。(3)建立干馏炉的二维模型,以入炉煤粒径D=20mm为例,研究熄焦前后、不同喷水量时,兰炭干熄焦技术的温度场与压力场,并得出合适的喷水量范围。研究结果表明:兰炭干熄焦后炉内流场呈现温度降低压力增高的趋势,熄焦水量控制在1.1~1.2m3/h较为合适。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ523.1
【图文】：

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图 2.1 物料平衡示意图衡是工艺生产中的基础数据，通过计算可以定量的掌握生产和改进工艺等均有重大意义。同时物料平衡是进一精确性将直接影响热平衡能否真实反映干馏炉的生产工产量与产率应直接测定。但是由于煤低温干馏生产过程产品产率往往比较困难，或测量的误差范围较大[43]。为计算用原料煤的元素分析或工业分析的数据与产品产率法也能得到较满意的结果。采集数据整理炉主要工艺参数

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第三章兰炭炉热平衡计算第三章兰炭炉热平衡计算炭炉的热量衡算是以前面物料平衡的计算结果为基础，根据能量守衡定进入到干馏炉携带的能量等于化工产品出炉带出的能量，即Q进=Q出述等式的成立，是基于两个前提条件：1）焦炉热平衡核算中的数据必须是兰炭炉在工况平稳运行采集和选取的2）在焦炉热平衡的测定与计算中，忽略煤在炉腔的炼化焦过程中因分气反应过程中的热量。馏炉热平衡示意如图 3.1 所示，左侧为热平衡收入项，右侧为热平衡支

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39图 4.1 干馏炉结构图m 按照 SJ 炉的实际尺寸进行三维建模及网格划分。由于内还布置集气阵伞、煤气水封箱、上升桥管、辅助煤箱炉内压力分布有一定扰动，如果想要精确模拟出整个取整个炉腔作为计算区域，忽略了炉腔内设备的影响，烧反应在炉腔底部发生，其他设备处没有化学反应对炉维模型如图 4.2 所示，网格划分如图 4.3 所示，其中度、宽度和高度。

【参考文献】