PDF《固体废弃物处置回转窑的高温结渣行为》

固体废弃物处置回转窑的高温结渣行为 胡万鹏, 罗义英1, 周佳伟2 1.

化学工程研究所, 建筑工程学院,嘉兴学院,浙江,嘉兴 2.嘉兴市固体废弃物处置中心,浙江,嘉兴 简介: 采用回转窑处理工业废弃物已有多年历史.工业废 弃物里含有的有机物在高温下挥发、气化、裂解和燃烧, 最后残留下含有硅、钙、铁等无机物,无机物构成了高温 的具有一定粘度的炉渣.从工业现场采集炉渣样品,获取 了炉渣的微观结构.计算机模拟的过程揭示炉渣结构形成 的过程. 计算方法: 几何模型采用非对称结构,选用层流水平集, 两相流物理场接口.数学模型如下: 1)在粘性流体中气泡运动的动量和质量守恒原理遵守 Navier-Stokes方程,源项附加力项代表炉渣的表面张力: 2)考虑了不可压缩的情况: 3)用水平集方法表示流动中两个不可压缩流体界面的行 为,界面运动遵循对流方程: 结果: 展示仿真研究的结果.可以用图片或表格的 形式对结果进行呈现. 结论:采用COMSOL Multiphysics流体力学模块和传递模 块,二维非对称结构能够有效模拟高温炉渣的流动过 程,解释了炉渣的形貌的形成过程.结果显示,气泡 炸裂的瞬间造成炉渣液面的不规则波动.直径大的气 泡上升,小气泡会被高温高粘的炉渣流体裹挟向下移 动,二者形成方向不同的流场.气泡在流动过程中, 受周围高粘流体的剪切力的影响,呈现不规则的非正 圆形状.此外,两个气泡在流动的过程中间可能会发 生并聚.大量的气泡向上流动,炸裂,释放出气体, 少量的微小气泡向下流动,最终形成了炉渣的致密结 构. 参考文献: 1. Robert H.Perry. Perry's Chemical Engineers' Handbook[M]. McGraw-Hill Education;

8 edition,

2007 2. 彭 牡. SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元矿渣棉体系的表面张力测定与模型预报[J]. 北京科技大 学学报, 2014,36(10):1335-1340 图2. 几何模型 网格剖分 炉渣流场(t=0.3s) 图3. 高温炉渣中气泡的流动 图4. 致密气孔的形成 图5.气泡并聚 图1. 工业回转窑及其炉渣 物质 炉渣 气体 动力粘度(Pa*s) 200-400 2e-5 密度(kg/m^3)

2000 1.3 物性参数: st T F p t ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )) ( ( - u u u u ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? )

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0 ? ? ? u 图2几何模型 网格剖分 炉渣流场 图4. 气泡炸裂造成炉渣表面隆起 致谢:本项目受嘉兴市科技计划项目(2016AY23111)资助 57