含油污泥锤磨热解析设备工艺及结构参数仿真分析

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在石油、天然气钻井开采过程中产生的废弃油基泥浆以及含油钻屑被称为含油污泥,其成分复杂且兼具毒性,污染性质极强。国内外对含油污泥的常规处理方式主要有焚烧、填埋、微生物处理、化学处理、离心干燥等,这些处理方法虽都各有优点,但也存在不够经济、环保等缺点。所以对于含油污泥的处理急需一种经济、环保且兼具常规处理法优点的方法。锤磨热解析法则完全满足上述要求,其热处理单元为类似于锤磨机的设备,国外将其称为TCC(Thermomechanical Cuttings Cleaner)。然而对于该设备的研究,国内大多只存在于综述报道,能查阅到的国外资料也只有简单的专利介绍,极其需要对该设备作更深入的研究。本文根据离散单元法理论,并借助离散元法商业软件EDEM对该设备的工作过程建立数值仿真模型,对设备处理室内物料颗粒的运动特性以及力能参数进行仿真分析,借此评估不同工艺及结构参数下设备的产热能力,并分析研究各参数对产热能力的影响规律,旨在为设备设计提供相关理论支撑,其主要内容包括:(1)TCC设备产热机理分析,并以此确立影响设备产热能力的工艺及结构参数;在此基础上,借助离散单元法理论以及传统粉碎、研磨理论确立设备产热能力的评估指标。(2)建立设备的三维模型,并基于EDEM软件特性确立仿真所需的设备几何模型并进行网格划分;简化物料颗粒模型并建立合适的颗粒与颗粒、颗粒与设备的接触模型,对设备工作过程进行仿真,对物料颗粒的运动及力能参数进行分析,结合设备工作机理,验证仿真模型的可靠性,结合评估指标,研究设备筒体内的产热分布。(3)利用控制变量法,遵循单一变量原则,针对设备工艺参数(物料填充率、转速),结构参数(转子叶片的轴向间隙、叶片末端与筒壁的间隙)设计仿真实验,对物料颗粒的运动及力能参数进行分析,结合评估指标,研究各参数对设备产热的影响规律。(4)选取影响设备产热能力的工艺及结构参数,并根据其各自对设备产热能力的影响规律确立合适的水平,在验证因素间交互作用的基础上设计正交试验,对试验结果进行极差分析,采用综合比较法确立各因素对设备产热能力影响的主次关系以及各因素对应的最优水平,确立一定工况下,设备的最优工艺及结构参数。
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