氧熱法電石生產(chǎn)復(fù)合移動床反應(yīng)器模型化設(shè)計研究.pdf

1、傳統(tǒng)的電熱法生產(chǎn)電石技術(shù)存在“高污染、高排放、高能耗”等缺點，故北京化工大學(xué)劉振宇等提出了一種氧熱法電石生產(chǎn)工藝，同時也提出了不同的反應(yīng)器設(shè)計模型。本文針對年產(chǎn)1萬噸電石的中試規(guī)模的復(fù)合床反應(yīng)器開展了模型化設(shè)計研究，也即，采用散體力學(xué)方法驗證并考察了兩種攪拌式的復(fù)合床反應(yīng)器固體布料器的流動性能，并采用計算流體力學(xué)(CFD)模擬考察了反應(yīng)器密相區(qū)顆粒的熱解和傳熱特性;同時針對反應(yīng)器稀相燃燒區(qū)的設(shè)計，運用數(shù)值模擬方法考察了不同燃燒噴嘴設(shè)置下

2、燃燒區(qū)的流動特性，據(jù)此提出噴嘴設(shè)置的優(yōu)化設(shè)計方案。
　　首先，利用離散元法研究了復(fù)合床反應(yīng)器內(nèi)兩種不同槳葉（平槳葉和下壓式槳葉）下器內(nèi)顆粒流動以及布料情況。具體結(jié)論如下:
　　(1)在兩種攪拌槳葉下顆粒在床層中的速度分布基本一致，靠近攪拌槳葉的下部床層顆粒速度相對較大;上部床層由于顆粒遠離槳葉，表現(xiàn)出明顯的架橋現(xiàn)象，床層中顆粒速度分布不均勻;
　　(2)平槳葉下顆粒在反應(yīng)器徑向上呈現(xiàn)“中間多，兩邊少”的布料分布，而下壓

3、式槳葉呈現(xiàn)“中間少、兩邊多”的布料分布;
　　(3)在相同的轉(zhuǎn)速下，采用平槳葉時顆粒在反應(yīng)器徑向上的分布波動比較大，而下壓式槳葉布料相對均勻，從相對理想的布料形式來說，下壓式槳葉是更可采取的。
　　其次，以復(fù)合移動床反應(yīng)器的移動床段為研究對象，以40mm復(fù)合顆粒為電石原料，研究了移動床段從冷態(tài)開車到熱態(tài)運行所需時間及反應(yīng)器熱態(tài)運行時器內(nèi)組分、溫度等分布情況。結(jié)論如下:
　　(1)通過模擬得到移動床從冷態(tài)運行至熱態(tài)正常運

4、行時，所需時間為1200s，即開車時間至少為1200s;
　　(2)隨著時間增加，反應(yīng)器內(nèi)流場、溫度場、組分分布明顯不同。熱解初期，反應(yīng)器內(nèi)三場分布相對均勻;隨著熱解時間增加，壁面效應(yīng)增強，反應(yīng)器內(nèi)三場分布均呈現(xiàn)W型分布;
　　(3)隨著床層中熱解前沿的上移，反應(yīng)器內(nèi)可以明顯的劃分為熱解完成區(qū)、熱解區(qū)、未反應(yīng)區(qū)的三段分布狀態(tài);
　　(4)隨著溫度升高，復(fù)合顆粒內(nèi)先后發(fā)生水分蒸發(fā)、煤熱解、氫氧化鈣熱解，但是各物質(zhì)在釋放過