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水泥熟料流态化煅烧工艺的研究己开展了几十年,到目前为止,还未有工业规模的应用实例。目前日本一些研究者研究的以高温自造粒为核心技术的流态化煅烧工艺,已经进行大规模的中间试验。有关预成球高温煅烧工艺的研究目前还很少,并且不系统,所能得到的具有指导意义的资料不多,对此进行研究具有实用价值。 本文在较早前对大颗粒水泥生料球在流化床中的流化特性做了大量试验研究以及数值模拟工作的基础上,进一步研究了大颗粒尘料球在另外一种高效的流态化方式——喷动床中的流化性能,并且建立直接模拟数值模型,运用计算机模拟进行了深入的研究。 本文以水泥生料为原料,添加一定量的水泥熟料,在圆盘成球机内制得三种粒径及其分布各不相同的颗粒。以这三种颗粒为操作物料,采用工业通用组态软件,从多角度获取和分析数据,着重对比研究了方形截面喷动床和柱锥型喷动床内水泥生料球的流化特性。 试验发现,当床的喷口结构D_i/D_o=1.0时,无论是在方形截面喷动床内还是柱锥型喷动床内,在升高喷动气速的过程中,颗粒的喷动过程都会严格地历经固定床、堆积颗粒整体上移、内流化、稳定喷动和射流喷动等阶段;在降低喷动气速的过程中,在稳定喷动阶段之后会经历一个内喷动(内循环)阶段,而且这种内喷动(内循环)现象在方形截面床中更易于形成和保持。文中指出,内喷动时床层压降较低,压力波动很小,这种内部循环时的喷动床操作可以同时兼具移动床和喷动床的优点,有一定的应用前景,值得深入研究。 d_p=8.27mm的颗粒在试验条件下较难形成稳定的喷动:在较低的静床高时,形成喷动后,喷动压降会马上随着气速的增大而降低,流化状态便从此处于向喷射喷动转变的过渡状态;而d_p=8.27mm在较高静床高下(H=14.0cm)能获得良好的喷动曲线。 在本试验所有喷动床结构参数下,方形截面床中床层最大喷动压降和最小喷动速度值都远大于柱锥床,其中最大喷动压降的差值达到962Pa;而喷动压降的值二者相差不多;拟合得出了适用于方形截面喷动床最大喷动压降的经验公式,试验值与预测值的对比分析表明,公式能很好预测方形截面喷动床中的最大喷动压降。 应用eFD一nPM双向祸合方法(eFD一oPM two way eoupling method)对圆柱、柱锥两种喷动床喷动过程进行了直接模拟。结果显示,DPM方法对喷动过程有较好的适应性,颗粒相运动的模拟真实可信,床内空隙率分布、喷动区直径和喷动区内轴向速度的分布等计算结果和Sanjos6,M.J等人的试验结果定性吻合。由于在计算网格的划分和处理气一固两相间的祸合时做了大量的简化,使得气相计算结果偏离实际值较大,有必要就这方面作进一步的研究。