新型转筒干燥机结构研究及应用实验

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近些年来,工业生产中的高盐废水数量不断增加,直接排放会对环境造成不可估量的破坏。高盐废水减量排放和零排放受到了越来越广泛的关注。针对具有高温烟气条件的环境,论文提出了一种新型转筒干燥机,这种转筒干燥机里装有填料球以增加干燥机的传热传质面积,且转筒的表面均匀分布小孔,高温气体从筒体壁面上的小孔进入转筒干燥机,与高盐废水直接接触,使废水蒸发干燥。废水蒸发干燥后留下的固体会附着在填料球的表面,并通过填料球的相互碰撞被研磨成固体粉末,固体粉末再被经过换热的气体吹出转筒干燥机,最后通过干燥机出口处的收集装置被收集起来。论文中建立Hertz-Mindlin碰撞模型,并采用离散元软件EDEM对转筒内填料球的运动轨迹进行了数值模拟,研究转筒干燥机的抄板结构、转筒的转速和填料填充率等参数对转筒内填料球运动行为的影响。随着抄板折角角度的增大,响应变量MAP(滞空相中存在的填料球质量)和OAR(填料球体积在滞空相中所占的比率)的数值先减小后增大,而当抄板的高度和数量增加时,MAP和OAR的数值会随之增加,最佳的抄板折角角度、抄板高度和数量分别为180°、65 mm和24个。随着转筒转速的增加,MAP和OAR的数值先增加后减小,而当填料填充率增加时,MAP和OAR的数值会随之增加,最佳的转筒转速和填料的填充率分别为35 rpm和15%。在最佳的结构参数条件下,转筒干燥机能更好的实现其蒸发-干燥的功能。在研究转筒转速和填料填充率的现场实验中,转筒内填料球运动轨迹的实验结果与DEM数值模拟结果相一致,验证了DEM模拟的有效性。论文中搭建了高盐废水干燥实验平台,对新型转筒干燥机进行高盐废水和垃圾渗滤液的干燥实验,研究干燥气体进气温度和进气量对废水蒸发量的影响。随着干燥气体进气温度的上升,转筒干燥机的废水蒸发量会上升,干燥机的出口气体温度也会上升;随着干燥气体进气流量的上升,转筒干燥机的废水蒸发量会上升,但干燥机的出口气体温度会下降。当干燥气体的进气流量为1200 Nm~3/h且进气温度为280℃时,高盐废水和垃圾渗滤液的蒸发量达到最大值,分别为110kg/h和118 kg/h。干燥实验进一步证实了论文中提出的新型转筒干燥机用来处理高盐废水的可行性。本文提出的新型转筒干燥机能够实现蒸发-干燥的功能,研究结果为高盐废水零排放技术应用提供了依据。
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