回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯是水泥生產(chǎn)的核心設(shè)備之一,回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煤粉燃燒、高溫?zé)煔獾牧鲃?dòng)、傳熱和物料燒成的數(shù)值模擬和優(yōu)化研究對(duì)選擇適宜的燃燒器,優(yōu)化操作參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗具有非常重要的意義。論文以φ4×60m回轉(zhuǎn)窯實(shí)體模型,以熱工標(biāo)定數(shù)據(jù)為初始計(jì)算參數(shù),模擬計(jì)算了窯內(nèi)氣體的流動(dòng),氣體、物料和窯壁間的高溫傳熱和煤粉燃燒情況,并對(duì)二次風(fēng)溫度、空氣過(guò)剩系數(shù)及內(nèi)外風(fēng)量比等窯的操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)建立了包括標(biāo)準(zhǔn) k-ε模

2、型、非預(yù)混煤粉燃燒模型及P1輻射模型在內(nèi)的煤粉燃燒模型,對(duì)工況條件下的窯內(nèi)的煤粉燃燒進(jìn)行模擬計(jì)算,并在煙氣模型的計(jì)算基礎(chǔ)上加入物料模型與窯內(nèi)壁傳熱模型,模擬計(jì)算得到的窯外壁溫度與實(shí)測(cè)窯外壁溫度基本吻合,說(shuō)明模擬計(jì)算選取的模型和定解條件是可靠的,能夠用來(lái)模擬計(jì)算窯內(nèi)煤粉燃燒及煙氣與物料溫度分布。
　　(2)對(duì)工況條件下φ4×60m回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的煤粉燃燒進(jìn)行模擬計(jì)算,優(yōu)化了空氣過(guò)剩系數(shù)、二次風(fēng)溫度及四通道煤粉燃燒器的內(nèi)外風(fēng)量比等操作參數(shù),

3、在給定的噴煤管結(jié)構(gòu)條件下,空氣過(guò)剩系數(shù)為1.05,二次風(fēng)溫度為1373K,內(nèi)外風(fēng)量比為0.47時(shí),窯內(nèi)火焰形狀、溫度分布均能達(dá)到較優(yōu)的結(jié)果?；谏鲜鼋Y(jié)果,引入物料傳熱與反應(yīng)模型后,計(jì)算得到的窯內(nèi)煙氣最高溫度和平均溫度均有所提高,并依據(jù)溫度沿窯軸線方向的分布,重新界定了燒成帶、冷卻帶和固相燒結(jié)帶的長(zhǎng)度。
　　(3)計(jì)算給出了最佳條件下,沿窯長(zhǎng)方向上的O2、CO、CO2的摩爾濃度分?jǐn)?shù)分布。計(jì)算分析了噴煤管出口附近的內(nèi)回流區(qū)和窯壁附近的