炭素回转窑结构及物料运动规律的研究

论文摘要

石油焦的煅烧是一个极其复杂的物理、化学过程,而炭素回转窑是煅烧石油焦的核心设备。对炭素回转窑结构及窑内物料运动规律的研究,有助于石油焦煅烧工艺改进和技术改造；有助于提高我国炭素行业的生产水平和竞争能力。本文对炭素回转窑工艺参数、结构参数进行了阐述,对回转窑结构进行了优化,确定了下料管高度和安装位置、窑尾挡料圈的高度范围、窑内增设翻料装置的合理尺寸和合理位置、同时对二、三次送风管进行了技术改造。对炭素回转窑内物料运动过程进行了分析,介绍了物料运动的几种形式,得出适宜于炭素回转窑正常生产工况时窑内物料运动状态——滚落发生的两个条件；从质量守恒和动量守恒定律出发,应用无量纲分析原理,建立了回转窑内物料滚落运动的数学模型,导出了物料活动层的最大厚度公式；利用统计学方法对物料轴向运动进行了分析,导出物料轴向运动速度和平均体积流量的计算公式,并用实验数据验证公式的精度。进行了回转窑模型的冷态实验,运用Origin软件将实验数据绘制了曲线图和直方图,并对实验数据进行分析；借助于Excel软件,得到物料轴向运动速度的回归方程,在此基础上导出回转窑产量和物料停留时间的计算公式,并用实验数据验证了精度。综上研究结果为炭素回转窑工程设计提供了参考,并为石油焦煅烧工艺发展提供方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的主要内容
• 1.1.1 炭素回转窑工艺、结构参数的研究
• 1.1.2 炭素回转窑内物料运动规律的研究
• 1.1.3 炭素回转窑模型实验与实验结果分析
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 国外研究状况
• 1.2.2 国内研究状况
• 1.3 本论文研究的目的和意义
• 第2章 炭素回转窑工艺和结构参数研究
• 2.1 炭素回转窑工艺参数
• 2.1.1 炭素回转窑的转速
• 2.1.2 物料在窑内轴向运动速度与物料停留时间
• 2.1.3 物料填充率
• 2.1.4 炭素回转窑内负压
• 2.1.5 二、三次风量配比
• 2.1.6 煅烧温度
• 2.1.7 给料量
• 2.2 炭素回转窑结构参数研究
• 2.2.1 回转窑的长径比
• 2.2.2 回转窑的窑型
• 2.2.3 窑体斜度
• 2.3 炭素回转窑结构改进
• 2.3.1 炭素回转窑窑尾结构改造
• 2.3.2 炭素回转窑窑筒结构的改造
• 2.3.3 二、三次风管（嘴）的结构改造
• 2.4 本章小结
• 第3章 炭素回转窑内物料运动过程分析
• 3.1 回转窑内物料运动机理
• 3.2 物料运动形式简介
• 3.2.1 滑移运动
• 3.2.2 泻落运动
• 3.2.3 抛落运动
• 3.3 滚落运动及其发生的条件
• 3.3.1 滚落运动
• 3.3.2 滚落运动发生的条件
• 3.4 滚落过程的横向运动分析
• 3.4.1 滚落过程横向运动描述
• 3.4.2 物料滚动数学模型建立与分析
• 3.5 滚落过程的轴向运动分析
• 3.5.1 单颗粒运动的计算简化
• 3.5.2 单历程颗粒轴向位移的确定
• 3.5.3 物料在窑内平均停留时间的确定
• 3.5.4 物料平均轴向运动速度的计算
• 3.5.5 物料平均体积流量的计算
• 3.5.6 利用关系因子对公式进行修正
• 3.5.7 与实验结果对比
• 3.5.8 与实际生产对比
• 3.6 本章小结
• 第4章 炭素回转窑模型实验
• 4.1 实验原理
• 4.2 实验装置
• 4.2.1 回转窑模型结构
• 4.2.2 动力、传动及变速装置
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 实验工况
• 4.3.2 记录数据、测试方法和位置
• 4.4 实验过程
• 4.4.1 实验准备
• 4.4.2 实验测试过程
• 4.4.3 堆积密度测试补充实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 模型实验结果与分析
• 5.1 直筒型回转窑实验结果与分析
• 5.1.1 Φ450mm直筒型回转窑实验结果与分析
• 5.1.2 Φ554mm直筒型回转窑实验结果与分析
• 5.1.3 两个不同内径直筒窑的产量和物料轴向运动速度的对比
• 5.2 变径窑带翻料装置的回转窑实验结果与分析
• 5.2.1 直筒内径450mm,窑尾直径554mm回转窑实验
• 5.2.2 直筒内径350mm,窑尾直径450mm回转窑实验
• 5.3 不同内径回转窑中物料轴向运动速度和窑产量的比较
• 5.4 窑中物料轴向运动速度经验公式的回归拟合
• 5.4.1 直筒无挡料圈回转窑内物料轴向运动速度的回归拟合
• 5.4.2 直筒窑存在挡料圈时,窑内物料轴向运动速度回归拟合
• 5.4.3 引入物料安息角时物料轴向运动速度回归公式
• 5.5 回转窑内物料流通能力（产量）公式的推导
• 5.6 回归拟合公式与运用统计学方法导出公式的对比
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢