SJ型低温干馏方炉的温度与压力场研究

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1、分类号:TQ356学校代码：10697密级:公开学号：201531504SJ型低温干馏方炉的温度与压力场研究学科名称：化学工程专业学位类别：工程硕士指导老师：淡勇教授作者：米文星校外老师：闫龙教授西北大学学位评定委员会二〇一八年StudyonTemperatureFieldandPressureFieldofSJLow-temperatureDryingFurnaceAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirem

2、entsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringByWenxingMiSupervisor:DanYongProfessorMarch2018摘要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

3、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

4、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

5、，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。关键词：SJ型干馏方炉，粒径，温度场，压力场，熄焦方式I摘要IIABSTRACTAbstractThenorthernregionofShaanxiisanimportantjura

6、ssiccoalproducingareainChina.Non-stick,andlow-ranklong-flamecoalinthisareaaredriedthroughSJ-typeinternalretortingfurnacestoobtainbluecharcoal,tar,andcoalgas.Thisamainprocesstokeepcleanandefficientuseofcoal.Thisarticletakesa50,000-tonSJ-typecarbonretorting

7、furnaceastheresearchobject.Themainresearchcontentsandconclusionsareasfollows:(1)Collectfactoryproductiondata,use1000kgofcoalintothefurnaceasthecalculationstandard,carryoutthematerialbalanceoftherevenueitemandtheexpenditureitemonthecarbonizationfurnaceanda

8、nalyzetheerror,andthencalculatetheheatdistributioninthefurnaceonthebasisoftheaccounting,andobtainthecoalcharRatio,thermalefficiency,etc.,andanalysisofthermalperformance.Researchindicates:theerrorofthematerialbalance