物料在回转窑内的运动、传热与热解综合数学模型和模拟.pdf

物料在回转窑内的运动、 传热与热解综合数学模型和模拟 弓 洁 ， 薛四华， 袁仕逵， 李 炳 阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司， 河南 洛阳 ； 中信重工机械股份有限公司， 河南 洛阳 ； 华能洛阳热电有限责任公司， 河南 洛阳 摘 要： 回转窑技术多应用在化工、 冶金以及食品、 造纸行业当中， 或者多应用在 物料混合与干燥技术实施过程当中。因为在实施生产加工的过程中， 回 转窑具有更加明显的物料适应性特征， 近些年其多应用在环保行业的废 物分稍等处理工艺方面。国外应用回转窑技术最为常见。本文则针对 物料在回转窑内的运动、 传热以及热解综合数学模型与模拟进行研究希 望能够对技术发展提供帮助。 关键词： 物料 回转窑传热 热解综合数学 当前阶段， 物料在进行热解工艺处理的过程中， 不同物料在进行热 解反映的过程中研究内容越来越丰富。同时因为物料较为复杂， 热解 过程中， 化学反应也相对较为复杂， 使得热解当中不同类型的产物机理 并不能够确定。因为对物流热解机理等的研究尚多停留在热解反映方 面， 为此， 加强物料在回转窑内的运动以及传热热解综合模拟研究具有 重要意义。 物料在回转窑当中的运动 物料在回转窑当中形成的运动性质会受到不同类型影响因素的制 约， 其中包括回转窑筒体的规格大小、 物料特性以及运行实际条件等。 这个过程中对回转窑进行运动方面划分的人是 ， 其最早开始将 运动状态进行了多个层面的划分： 滑移、 塌落、 滚落以及泻落。 通常情况下， 工业生产活动当中， 在对回转窑进行应用时多会通过 借助于窑面横截面当中的滑移以及塌落等运动进行应用。窑内相关物 料在进行运动的过程中更加接近于整个料床的刚体， 只有料床与壁面 之间的相对运动。 同时， 需要注意的是在回转窑运动转速提升的情况下， 塌落运动以 及滚落会开始产生， 面对两种类型模式， 物料运动会开始呈现出散体运 动特征。滚落条件下， 物料能够表现出截然不同类型的组成结构。具 体如下图 所示。 图 回转窑横截面 通过下图可以发现， 在料床底部形成的颗粒会做回转运动， 其运动 产生的速度矢量会与颗粒的直径之间呈现出一定比例， 也就是塞状流。 这个过程中， 料床表面产生颗粒则能够格局圆筒当中堆积的轻度 情况形成自由滑落状。为此， 滚落床态的工程建设当中， 实际工况条件 下物料运动传热分析应当结合下图 进行分析： 回转窑内的传热 回转窑在应用性方面具有较高地位， 例如在进行水泥以及石灰石 等材料的煅烧或者是干燥方面， 同时， 因为用途之间存在差异性， 物料 在进行回转窑转动以及运动的过程中， 通常情况下， 需要采用干燥、 或 者是加热等方式， 目的是为了让物料能够在回转窑当中吸收足量热量， 并实现热交换反应， 这也是回转窑设计以及运动工程中应当注重的重 要方面。 通常情况下， 回转窑当中形成的传热途径主要如下图 中所示， 这 个过程中， 表示的是受到物料覆盖的壁面以及料床之间的传热， 图 也属于是具有非稳定性质导热状态的对流换热。交界面的接触传热以 及辐射换热的综合传热过程。 相对于其他类型的固定窗或者是移动床反映情况而言， 回转窑当 中形成的传热效果并不相同， 如上内容所述， 在回转窑当中的物料产生 的运动状态以及转读之间具有十分密切的关联。塌落以及滚落床态属 于实际应用过程中最为常见的状态。其中滚落床态属于相对更加理想 的状态， 这个过程中物料也会在横界面的运动过程中具有不同类型的 划分。 综合窑内流动、 传热的轮胎热解数值模拟 回转窑流动、 热解机理分析 回转窑水泥以及石灰石等材料物质成分较为复杂， 配方多样， 包含 数十种的化学元素。以某种常见物料为研究对象， 通过专业的分析可 知物料中包含成分最多的物质为橡胶配合油， 主要材料为生胶料以及 炭黑， 较为常见的包括 、 、 等等。正是基于其成分复杂因此 该物料窖内流动、 传热热解机理相对复杂。通常情况下该物质成分中 的炭黑在合理温度中不会出现化学反应， 其热解反应主要是与配合油、 胶料等等物质或碳氢化合物出现的二次反应。当物料温度范围逐渐扩 大及温度明显提升时， 物料中的高分子有机物质将会出现明显的裂解 反应， 主要裂解为热解气、 热解油， 均为小分子物质。当温度更高时已 经裂解的液态物质将会进行吸热以及发生相变， 进而产生物料气泡使 其与物料颗粒完全脱离。在这个过程中还会出现二次反应， 即热解油 反应， 目的在于实现挥发性物质的干预影响。 影响物料在回转窑内流动、 传热的因素主要包括以下几点： （ ） 物 料及四周物质的热量传递影响。根据上述对回转窑内部物料颗粒的传 动影响分析， 以及对物料周围颗粒传热分析的论述可知， 物料和窑壁之 间实现热交换， 物料和料床颗粒之间实现热交换。（ ） 物料颗粒自身内 部完成的热交换。（ ） 轮胎热解反应的热效应， 轮胎热解反应动力学参 数。（ ） 热解挥发性产物逸出料床时所发生的蒸发相变。（ ） 热解挥 发性产物二次反应。（ ） 热解反应所产生的物料的性质差异变化等等。 结果分析 结合热解机理分析以及水泥及石灰石等物料在回转窑的流动、 传 热模型， 能够对物料回转窑内热解具体过程进行试验分析。回转窑在 其窑体外通过电炉进行加热处理， 热量能够有效传到窑内， 实现对物 料、 气体热处理。在这个过程中发生的热反应温度为 ； 左右， 终温 ； 。煅烧物料成分构成比例为： 配合油： ： 炭黑 试验条件具体为： 窑内经为 ， 加热段长度为 ， 窑体倾角 ， 转速 ， 电炉温度 ； 。根据模型机实验数据能够得出回转 窑内温升曲线。如下图 所示。（ 下转第 页） 年第 期（ 总第 期） 江西建材 工程管理 参考文献 谭雨珧 建设项目投资费用的控制与管理 现代物业（ 上旬刊） ， 张一豆 论建设项目的全过程造价管理 科技经济市场， 韩伟学 公路工程施工监理过程中的费用控制 青海交通科技， （ ） ： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 结语 在建筑项目中， 控制和管理工程造价贯穿着整个项目全过程。而 且市场变幻莫测， 导致工程投资和控制更加复杂化。因此对于控制管 理而言， 就必须要考虑到许多特殊情况以及各种因素， 在建筑工程项目 中不管周期如何长、 如何短， 都有可能发生或大或小的突发事件， 因此 必须要结合工程造价实况优化整合各种资料， 才能够实现建筑工程造 价的控制管理。 参考文献 邓梅 工程项目全面造价管理研究 北京： 对外经济贸易大学， 吉治国 议建设工程项目的造价管理 山西建筑， ， （ ） ： 沈岐平， 刘贵文 建设项目价值管理： 理论与实践 北京： 中国水 利水电出版社， 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 参考文献 刘梦洁， 宋子婧， 成虎， 赵丽奇 暂列金额项目的应用研究刘梦洁 工程管理学报， （ ） ： 徐鹏 材料暂估价定价方法问题研究 经营管理者， （ ） ： 郑琦 浅议国有资金项目暂估价材料及专业工程招标 中国房 地产业， （ ） ： 王中和， 刘进明 暂估价专业工程范围的界定研究 项目管理技 术， （ ） ： 蔡国辉 探讨工程变更的原因及对策 福建建筑， （ ） ： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 参考文献 王朝晖 建设单位工程造价控制探讨 煤炭工程， （ ） ： 初探建设单位项目施工阶段造价控制福建建材， 王霞， （ ） ： ， 赵蕊蕊 浅析工程全过程造价控制的作用与措施 科技创新导 报， （ ） ： 王新法 浅谈建设方在工程项目招投标和施工阶段对工程造价控制 的思考 华北科技学院学报， （ ） ： 王凯 工程招标阶段的造价控制 中国建材科技， （ ） ： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （ 上接第 页） 比较复杂， 不同的施工单位、 施工项目、 施工对象都有 具体情况需要分析， 因此一定要科学的做好土建预算， 提高预算质量。 参考文献 宁延庆 浅谈建筑工程土建预算的审查技巧 科技资讯， （ ） 张琴 分析建筑工程土建预算 门窗， （ ） 陈红丽 论建筑工程土建预算 科技创新与应用， （ ） 作者简介： 蒋振华（ 年生） ， 男， 汉， 江苏姜堰人， 多年建筑工作 经验， 研究方向： 土木 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 。 （ 上接第 页） 图 回转窑内温度变化情况 需要注意的是在窑体中央位置因为热解反应较快， 使物料温升速 度有效下降， 这跟系统整体加热速度、 物料转动都有直接关系。 结语 综上所述， 本文当中主要对回转窑传热过程与相关情况进行了综 合分析， 并在此基础上具体总结了相关项目换热系数关联式， 通过结合 回转窑当中相关物料运转模型， 形成了回转窑的传热模型呢荣。通过 对物料运动造成的强烈混合， 可以形成物料基于横截面的物料径向以 及轴向温度梯度