振动流态化技术在褐煤干燥中的应用研究

论文摘要

褐煤储量大但含水量高,在使用前需经过干燥处理。综合比较国内外褐煤干燥技术,其中褐煤振动流化床干燥技术不但适合于大规模生产,而且干燥效果好,因此该技术最适合工业化生产,具有极大的推广价值。因此,本文将针对在应用于褐煤干燥中的振动流态化技术进行研究,总结该技术的工作机理及内部规律,并应用于指导并辅助实际设计。本文采用计算机模拟仿真方法来研究振动流态化技术。首先确定选择双流体模型作为CFD模型,然后使用Fluent软件对流化床进行仿真,将仿真临界流化速度与实际临界流化速度对比,得到一组适合流化床的仿真模型。最后结合动网格模型,得到振动流化床的仿真模型。再根据不同的边界条件及初始参数仿真振动流化床,研究振动对流化的影响。从仿真结果可以得出：①振动的引入可以降低临界流化速度；②振动的引入可以促进低床层物料的流化,同时促进床层的膨胀；③振动的引入可以促进物料的流化均匀性；④振动的引入可以使多粒径物料流化时出现分层现象,粒径越大分布床层越低。上述研究结论,为振动流态化技术在褐煤干燥应用中的系统工艺、VFB结构、参数选择等提供重要的指导依据,并说明该技术在应用中有如下优点：首先,该技术需要较低的操作气速即可达到所需的流化状态；其次,该技术较大程度地提高了褐煤干燥均匀性；最后,该技术提高了系统运行的稳定性与安全性。基于上述优点,设计50t/h褐煤振动流化床干燥系统,首先进行系统方案设计,确定方案可行性。然后,进行系统工艺计算,确定流化床结构及系统运行参数；最后,使用Fluent软件验证设计参数是否符合设计要求,并辅助设计流化床高度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究背景、目的及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 课题研究方法、目的及意义
• 1.2 振动流态化技术概述
• 1.2.1 流态化与振动流态化
• 1.2.2 振动流态化技术的国内外研究现状
• 1.3 本文主要内容及思路
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 第2章 流化床模拟仿真模型及方法
• 2.1 流化床的数值模拟方法
• 2.1.1 气固两相流的计算流体力学模型
• 2.1.2 双流体模型
• 2.1.3 CFD模型的实现方法
• 2.2 Fluent下的流化床仿真
• 2.2.1 Fluent软件概述
• 2.2.2 多相流模型的选择
• 2.2.3 颗粒相间的封闭关系
• 2.2.4 气固相间的封闭关系
• 2.2.5 粘度模型的选择
• 2.3 小结
• 第3章 基于Fluent的振动流化床仿真
• 3.1 仿真模型的确定
• 3.1.1 曳力模型的选择
• 3.1.2 仿真临界流化速度的初定
• 3.1.3 临界流态化的界定
• 3.1.4 粘性模型的确定
• 3.2 振动流化床仿真模型
• 3.2.1 振动流化床的力学性能分析
• 3.2.2 Fluent软件中关于振动效果的仿真
• 3.3 小结
• 第4章 振动对流态化影响的研究
• 4.1 振动对临界流化速度的影响
• 4.2 振动对物料床层分布的影响
• 4.2.1 不同振动频率下振动对物料床层分布的影响
• 4.2.2 不同振动幅度下振动对床层分布的影响
• 4.3 振动对物料流化均匀性的影响
• 4.3.1 不同振动频率下振动对物料流化均匀性的影响
• 4.3.2 不同振动幅度下振动对物料流化均匀性的影响
• 4.4 振动对多粒径颗粒流态化的影响
• 4.5 小结
• 第5章 50t/h褐煤振动流化床干燥系统的设计与仿真
• 5.1 50t/h褐煤振动流化床干燥系统工艺
• 5.1.1 褐煤振动流化床干燥技术的优点
• 5.1.2 振动对流态化影响的研究对系统设计的指导
• 5.1.3 50t/h褐煤干燥振动流化床系统工艺流程
• 5.2 系统工艺参数计算
• 5.2.1 初始条件及设计要求
• 5.2.2 烟气用量计算
• 5.2.3 流化工艺计算
• 5.2.4 换热时间计算
• 5.2.5 振动流化床尺寸计算
• 5.2.6 振动参数计算
• 5.3 50t/h振动流化床的仿真
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢