回转窑是水泥生产的核心设备之一,回转窑内煤粉燃烧、高温烟气的流动、传热和物料烧成的数值模拟和优化研究对选择适宜的燃烧器,优化操作参数与结构参数,最终实现节能降耗具有非常重要的意义。论文以φ4×60m回转窑实体模型,以热工标定数据为初始计算参数,模拟计算了窑内气体的流动,气体、物料和窑壁间的高温传热和煤粉燃烧情况,并对二次风温度、空气过剩系数及内外风量比等窑的操作参数进行优化。主要工作和结论如下:
(1)建立了包括标准 k-ε模型、非预混煤粉燃烧模型及P1辐射模型在内的煤粉燃烧模型,对工况条件下的窑内的煤粉燃烧进行模拟计算,并在烟气模型的计算基础上加入物料模型与窑内壁传热模型,模拟计算得到的窑外壁温度与实测窑外壁温度基本吻合,说明模拟计算选取的模型和定解条件是可靠的,能够用来模拟计算窑内煤粉燃烧及烟气与物料温度分布。
(2)对工况条件下φ4×60m回转窑内的煤粉燃烧进行模拟计算,优化了空气过剩系数、二次风温度及四通道煤粉燃烧器的内外风量比等操作参数,在给定的喷煤管结构条件下,空气过剩系数为1.05,二次风温度为1373K,内外风量比为0.47时,窑内火焰形状、温度分布均能达到较优的结果。基于上述结果,引入物料传热与反应模型后,计算得到的窑内烟气最高温度和平均温度均有所提高,并依据温度沿窑轴线方向的分布,重新界定了烧成带、冷却带和固相烧结带的长度。
(3)计算给出了最佳条件下,沿窑长方向上的O2、CO、CO2的摩尔浓度分数分布。计算分析了喷煤管出口附近的内回流区和窑壁附近的外回流区,表明了在最佳操作参数条件下窑内流场分布和气体浓度场分布的合理性。
- 作 者：
- 杨潘
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 西安建筑科技大学
- 导师姓名：
- 徐德龙陈延信
- 学位年度：
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
