基于物料品質(zhì)調(diào)控的高溫熔渣余熱回收能質(zhì)傳輸機(jī)理

朱恂 崔素萍 林林 王宏

摘要：本研究組利用高溫熔渣相變冷卻實(shí)驗(yàn)裝置完成了一系列高爐渣顆粒相變冷卻與物性結(jié)構(gòu)演變實(shí)驗(yàn)，獲得了風(fēng)冷高爐熔渣化學(xué)組成對(duì)物相結(jié)構(gòu)及活性變化的影響；分析了風(fēng)冷渣形成工藝參數(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)及性能的影響；探討了風(fēng)冷高爐渣的水化性能。結(jié)果表明：四元堿度是高爐渣玻璃體含量和7天活性指數(shù)的重要影響因素，SiO2/Al2O3比影響28天活性指數(shù)，出渣溫度影響玻璃體含量，保溫時(shí)間和冷卻風(fēng)速影響活性指數(shù)。高爐渣降低水泥的水化放熱速率，適量結(jié)晶對(duì)其水硬活性有益。 建立了熔渣顆粒相變冷卻的傳熱模型，應(yīng)用溫度法模型、VOF方法和凝固/熔化模型及輻射模型，研究了換熱條件、流體溫度、顆粒變物性和顆粒尺寸等對(duì)顆粒相變冷卻換熱的影響規(guī)律，獲得顆粒凝固的相變動(dòng)態(tài)過(guò)程及不同組合工況下的顆粒凝固時(shí)間。提出了在空氣冷卻基礎(chǔ)上輔以噴霧冷卻的轉(zhuǎn)杯粒化干式余熱回收新方法，并對(duì)噴霧冷卻過(guò)程中單個(gè)液滴撞擊固壁機(jī)理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬。結(jié)果表明：熔渣顆粒內(nèi)部的冷卻速率存在較大差異，粒徑是影響顆粒換熱的關(guān)鍵因素；換熱系數(shù)在橫向直徑處、迎風(fēng)滯止處及背風(fēng)面回流處獲得較大值。 搭建了液態(tài)物料離心粒化特性可視化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，前期以水為工質(zhì)研究了轉(zhuǎn)杯粒化過(guò)程中液滴的形成機(jī)理，獲得了液滴形態(tài)及分布等信息，探討了轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速、工質(zhì)流量、轉(zhuǎn)杯結(jié)構(gòu)對(duì)粒化液滴的粒徑分布和平均粒徑的影響規(guī)律，結(jié)果表明：高轉(zhuǎn)速和小流量下液滴直徑小；……