復(fù)合式水力旋流器電石渣提純方法研究及CFD模擬.pdf

1、電石（CaC2）是化工生產(chǎn)的重要原料，水解后產(chǎn)生的電石渣會嚴(yán)重污染環(huán)境，我國每年電石渣排放量可以達到1900萬噸，電石渣的處理問題十分嚴(yán)峻。目前，利用電石渣燒制石灰并作為生產(chǎn)電石的原材料是公認的最好處理方法，而此方法對電石渣中 Ca(OH)2含量的要求較高。為了實現(xiàn)電石渣生產(chǎn)電石的產(chǎn)業(yè)循環(huán)，Ca(OH)2的提純環(huán)節(jié)十分關(guān)鍵。
　　通過檢測發(fā)現(xiàn)，電石渣中 Ca(OH)2含量隨著顆粒粒徑減小而增大，綜合考慮將分離目標(biāo)粒徑定為75μm，

2、理論上分離后的Ca(OH)2含量可以達到92.4％以上，電石渣顆粒一級回收率為61.6%。根據(jù)分離工藝及裝備的特點，選用復(fù)合式水力旋流器進行電石渣顆粒分級，從而實現(xiàn)Ca(OH)2的提純。
　　本文在油水分離用復(fù)合式水力旋流器的基礎(chǔ)上，根據(jù)電石渣顆粒的基本物性參數(shù)，設(shè)計了一種適用于細顆粒分級或固液分離的復(fù)合式水力旋流器。通過最大切向速度軌跡法建立數(shù)學(xué)模型，完成靜態(tài)殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過Fluent軟件建立復(fù)合式水力旋流器的流場模型，從柵

3、片長度、柵片直徑、柵片數(shù)量和柵片類型四個方面分析旋轉(zhuǎn)柵結(jié)構(gòu)對流場的影響規(guī)律，確定驅(qū)動旋轉(zhuǎn)柵的設(shè)計方案。
　　制作試驗樣機，搭建試驗平臺，使用二次正交旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計，驗證復(fù)合式水力旋流器的分離效果，確定相關(guān)分離指標(biāo)的主控因素。通過曲面響應(yīng)法得到復(fù)合式水力旋流器的最佳操作參數(shù)：進料速度2.0m/s；旋轉(zhuǎn)柵轉(zhuǎn)速1921r/min；進料濃度24.2%。最佳操作參數(shù)條件下對應(yīng)的分離指標(biāo)：溢流分離極限58.4μm；目標(biāo)顆粒分離效率92%；單

4、機處理量439.6Kg/h；分離精度系數(shù)0.472；分股比0.707。
　　通過與靜態(tài)水力旋流器進行流場對比發(fā)現(xiàn)，在殼體結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)均相同的條件下，復(fù)合式水力旋流器的流場壓力是靜態(tài)水力旋流器的6.5倍，切向速度是靜態(tài)水力旋流器的3.3倍，并且具有較大的零軸速包絡(luò)面表面積。因此，復(fù)合式水力旋流器在離心力場強度、流場的動能補償和分離效率等方面均具有明顯的優(yōu)勢。但是，復(fù)合式水力旋流器的軸向速度和流場湍動能較大，故在顆粒的有效分離時