膜式水冷壁结构燃磷塔的开发与传质传热的数值模拟(Ⅰ)模型建立.pdf

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1、第57卷第5期化工学报VOl.57NO.52006年5月JOurnalOfChemicalInduStryandEngineering(China)May2006研究论文膜式水冷壁结构燃磷塔的开发与传质传热的数值模拟!!"模型建立刘宝庆!蒋家羚(浙江大学化学工程与生物工程学系9浙江杭州310027)摘要C针对热法磷酸生产中一方面要求外部供热9另一方面又浪费自身燃烧热的现状9提出能回收余热的新工艺9开发成功膜式水冷壁结构新型燃磷塔.建立了考虑新型燃磷塔内流动燃烧传热过程的三维数学模型9通过数值模拟得到塔内湍流场

2、温度场和组分浓度场的分布.模拟结果显示9燃磷塔内存在明显的涡流射流结构9磷的燃烧主要在喷磷枪雾化角范围内9塔内最高燃烧温度约为1790K9出现在喷磷枪轴线上偏离燃磷塔中心的一侧.烟气出口温度约为970K9与测量值符合较好.关键词#燃磷塔9节能9数学模型9数值模拟中图分类号#TG126.39TK11+5文献标识码#A文章编号#0438-1157(2006)05-1107-07SimulatiOnOfmassandheattransferinneWPhOsPhOricacidtOWerWithcircularWater

3、Wall!!"MOdeldevelOpmentLIUBaOCin9$JIANGJialin9(DePartmentofChemicalandbiochemicalEngineering9ZhejiangUniuersit$9angzho3100279Zhejiang9China)Abstract#TOavOidtheenergyWaSteintheprOductiOnOffurnacegradephOSphOricacid9aneWphOSphOricacidtOWerWithcircularWaterWallWa

4、SdeSigned9WhichcOuldrecOverWaSteheattOprOduceSuperheatedSteam.AthreedimenSiOnalmathematicalmOdelOfphOSphOruScOmbuStiOnintheneWphOSphOricacidtOWerWaSdevelOpedbyincOrpOratingthea-EturbulencemOdel9eddydiSSipatiOnturbulentcOmbuStiOnmOdelandP-1radiatiOnheattranSfer

5、mOdel.TheStreamlinefielddiStributiOn9temperaturediStributiOnandSpecieScOncentratiOndiStributiOnWerepredictedbynumericalSimulatiOn.ThereSultSShOWedthatphOSphOruScOmbuStiOnmainlytOOkplaceintheinectiOnZOneOfatOmiZedphOSphOruS9andthemaXimumcOmbuStiOntemperatureand

6、eXittemperatureWere1790Kand970KreSpectivelyWhichcOnfOrmedWelltOpracticaldata.KeyWOrds#phOSphOricacidtOWer9energycOnServatiOn9mathematicalmOdel9numericalSimulatiOnMPa的水蒸气加热熔化至液态9然后熔融磷经喷引言嘴雾化9与由空气吸入管进入的空气充分混合9在热法磷酸的生产主要包括矿石冶炼黄磷燃烧燃烧室剧烈燃烧生成P烟气.黄磷燃烧可产生2O5及五氧化二磷的水化

7、三个独立工艺流程.其中燃烧大量热能9在无任何冷却的情况下9即使过剩空气流程中9固态黄磷首先在熔磷槽中被0.2~0.5系数达1.59混合烟气温度仍高达1800C以上.高2005-05-17收到初稿92005-07-10收到修改稿.Receiveddate#2005-05-17.联系人#蒋家羚.第一作者#刘宝庆(1978T)9男9博士9讲师.COrresPOndin9authOr#LIUBaOging.E-mail#baOgingliu@126.cOm1108化工学报第57卷温磷蒸汽及其聚合物对燃烧塔换热器等生产设备1

8、改进的热法磷酸生产工艺与装备具有极强的腐蚀性且这种腐蚀性随温度升高而加剧.工艺上为缓和这种腐蚀破坏通常都使用以夹基本目标回收磷的燃烧热用于固态黄磷的熔套结构燃磷塔为核心装备的二步法工艺流程具体化实现能源综合利用.参见图1图2.夹套进口水温约为30~35C出1.1改进工艺口水温约为50~55C这样低温的余热在工业上改进的热法磷酸燃烧水合二步法工艺流程如4很难再