廢舊輪胎裂解爐結構及溫度數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，廢舊輪胎的數(shù)量越來越多，隨意放置的廢舊輪胎逐漸發(fā)展成為一種新的“黑色污染”，怎樣安全環(huán)保地處理廢舊輪胎成為世界各國政府亟待解決的問題。在各種處理廢舊輪胎的方法中，熱裂解是一種高效環(huán)保的處理方法，并且存在很大的發(fā)展空間。熱裂解爐是熱裂解設備的核心部分，且位于熱裂解爐內(nèi)的熱裂解盤是廢舊輪胎熱裂解反應過程中的重要部件，熱裂解盤表面溫度分布對裂解產(chǎn)物的生成及質(zhì)量有很大影響。熱裂解盤表面的耙葉推動著物料做螺旋線運動，使物料

2、形成料環(huán)。不同結構形式的耙葉能夠使物料形成不同形狀及高度的料環(huán)，同時會影響傳質(zhì)傳熱的過程。熱裂解設備結構、耙葉、熱裂解盤表面數(shù)值模擬研究是本文主要的研究內(nèi)容，具體從以下幾個方面進行研究分析:
　　(1)綜合考慮了熱裂解設備的反應溫度、進料的多樣性、密封性及保溫性等因素，設計了幾種連續(xù)性生產(chǎn)和間歇性生產(chǎn)的熱裂解爐結構。同時比較各種設備的優(yōu)劣性，選擇出較優(yōu)的設備，進行模擬仿真研究。
　　(2)耙葉在熱裂解盤上推動廢舊輪胎小塊做螺

3、旋線運動，不同形狀結構的耙葉，會使料環(huán)的高度分布不一。為了使廢舊輪胎小塊在熱裂解盤上進行較好的傳質(zhì)、傳熱活動，耙葉長、寬、高及安裝系數(shù)等一系列設計參數(shù)必須滿足一定的條件。設計了一種耙葉結構，該結構使熱裂解盤表面的廢舊輪胎小塊形成了截面形狀為等腰梯形的料環(huán)，極大增加了有效傳熱面積，同時增強對物料攪拌效果，提高傳熱效率。分別推導出取料耙葉與料環(huán)中線在不同位置關系的料環(huán)高度公式，有利于熱裂解爐結構的整體設計。
　　(3)對連續(xù)性生產(chǎn)的兩

4、種立式熱裂解爐結構方案中的空心熱裂解盤進行數(shù)值模擬仿真，比較了兩種方案中熱裂解盤內(nèi)部高溫煙氣溫度分布和表面溫度分布情況。模擬結果顯示，兩種熱裂解盤結構表面溫度都能滿足完全熱裂解所需要達到的最低溫度要求。但是由于第二種結構方案易于產(chǎn)生流動死區(qū)，使得表面溫度分布不均勻，會對熱裂解產(chǎn)生不利影響，甚至影響裂解產(chǎn)物的品質(zhì)。對兩種結構的熱裂解盤進行綜合比較后，第一種方案中熱裂解盤表面溫度分布均勻，并且能夠滿足熱裂解溫度要求，是一種比較理想的熱裂解盤