固体废弃物在回转窑内停留时间试验研究.pdf

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1、第18卷第2期化学反应工程与工艺Vol18,No22002年6月ChemicalReactionEngineeringandTechnologyJun,2002文章编号:1001-7631(2002)02-0152-06固体废弃物在回转窑内停留时间的试验研究1222李爱民,李水清,严建华,岑可法(1.沈阳航空工业学院,辽宁沈阳110034;2.浙江大学热能工程研究所,浙江杭州310027)摘要:在回转窑冷态试验台上,采用着色示踪粒子的试验方法研究了固体废弃物的物料特性(主要是堆积特性)、回转窑的结构特性(壁面粗糙度、长度及内构件)和操作特性(倾角及转速)等因素对固体

2、废弃物在回转窑内停留时间的影响。物料的物理性质对停留时间的影响主要是通过对堆积角的作用而体现出来的。试验物料在回转窑内停留时间的分布与正态分布比较接近。回转窑转速的提高和倾角的增大都将使得物料停留时间减少,同时,R2T也减少。沿回转窑长度方向的物料的平均速度是逐渐增加的。出口挡板对MRT的影响是非常显著的。纵肋和环肋的各种组合形式都增加了物料的MRT,但组合式内构件对MRT的影响远小于出口挡板对MRT的影响。壁面粗糙度对停留时间的影响主要是通过其对料床床态的改变而产生的。关键词:固体废弃物;回转窑;停留时间中图分类号:TH701文献标识码:A1引言几乎所有处理颗粒物

3、料的回转设备中,如干燥机、水泥窑、连续混合器、球磨机、造粒机、废弃物的焚烧及热解窑,固体物料在回转窑内的停留时间都是反应器的一个最重要的参数。回转窑内物料的化学反应程度是由平均停留时间MRT(meanresidualtime)和停留时间分布RTD(residualtimedistri2[1]bution)决定的。在煅烧工业中,停留时间直接影响产品的质量和产量;在固体废弃物焚烧及热解中,将直接关系到二次污染的排放(有害废弃物的焚毁程度)和能源回收率。MRT对于工业过程的设计也是十分重要的,是设计建厂时计算回转筒体的容量及所需窑数量的重要依据。本研究的目的是在实验室规模

4、的回转窑内对粒度均匀性极差的混合城市固体废弃物的MRT进行研究,考察物料特性、回转窑转速与倾角、出口挡板、窑壁摩擦系数及内构件等对回转窑MRT的影响。2试验装置及试验方法2.1试验装置图1为回转窑冷态试验装置示意图。为便于观察固体物料在回转窑内的运动情况,回转窑筒体9是采用有机玻璃制造的,筒体的长度为2000mm,内径为300mm。回转窑筒体9置于支架5上的托轮4之上,筒体旋转通过皮带3由无级调速电机6带动,调节无级调速电机的转速可使回转窑筒体在0.5～10römin内任意变化。回转窑筒体的倾斜度可通过垫高支架7的入口侧而任意调节。为防止回收稿日期:2001-07-

5、30;修订日期:2001-12-28作者简介:李爱民(1968-),男,工学博士、教授,东北大学在职博士后。基金项目:国家自然科学基金资助(59836210)。第2期李爱民等1固体废弃物在回转窑内停留时间的试验研究153图1回转窑冷态试验装置示意图Fig1Simulatingrotarykilnexperimentalequipment图2内构件结构示意图12料仓;22定位轮;32皮带;Fig2Viewoflongitudinalprofileof42托轮;52支架;62无级调速电机;simulatedrotarykilnwithinternalfins72垫高块;

6、82定位挡板;92回转筒体;12筒体;22纵肋;32横肋102进料挡板112调节挡板转窑在倾斜状态下做旋转运动时从支架上滑下,在回转窑筒体的高端设有定位挡板8。为研究回转窑内内构件对固体物料运动的影响,还专门制作了横肋和纵肋,如图2所示。2.2试验方法本试验采用示踪粒子方法,研究了固体物料特性(主要是堆积特性)、回转窑的结构特性(壁面粗糙度、长度及内构件)和操作特性(倾角及转速)等因素对固体物料在回转窑内停留时间的影响。2.2.1试验物料试验选用的固体废弃物是由废轮胎、纸板、木块、PVC管等组成的不规则形状的混合物,见表1。表1冷态试验选用物料的物理性质Table1

7、Experimentmaterialcharacteristics物料堆积密度ökg·m-3真实密度ökg·m-3粒径ömm形状稻壳92.9——不规则木块371.5646.0525×30园柱形纸片104.5691.730×30×3立方体废轮胎278.71020.010×5×30弓形PVC管209.01557.1510×30×2管状混合物料225777.6—不规则注:混合物料由49185%木块,17.04%纸片和33.11%废轮胎组成。2.2.3固体物料在回转窑内停留时间的测定方法当回转窑在某一设定工况下运行稳定(所谓运行稳定是指在给定进料量的情况下,回转窑的出料