氧分解爐鵝頸管及廢氣管道內(nèi)氣體流動(dòng)規(guī)律試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、在新型干法水泥窯系統(tǒng)中，分解爐鵝頸管和廢氣管是窯尾系統(tǒng)的重要組成部分。在其內(nèi)部的流體一般都處于湍流狀態(tài)，由于要經(jīng)過(guò)180°彎管，氣流運(yùn)動(dòng)十分復(fù)雜，存在復(fù)雜的二次流，產(chǎn)生尺度很大的旋渦，造成局部障礙，從而對(duì)流動(dòng)系統(tǒng)的阻力及熱質(zhì)交換產(chǎn)生重大作用。詳細(xì)了解這些信息就有可能通過(guò)調(diào)整區(qū)段的幾何形狀或其他參數(shù)來(lái)控制二次流，達(dá)到滿(mǎn)意的工作狀態(tài)。 對(duì)氣體流場(chǎng)的測(cè)試和觀(guān)察表明，分解爐鵝頸管道大致可分為三個(gè)區(qū)域：彎管外側(cè)速度大幅增加的區(qū)域、因旋流而

2、明顯增大的二次渦流區(qū)和直管段旋流逐步減弱的區(qū)域。管道內(nèi)流場(chǎng)與管道及分解爐結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，同風(fēng)管進(jìn)入分解爐氣流狀態(tài)密切相關(guān)。彎管中二次渦流的存在對(duì)于氣固混合有利，對(duì)物料的分散與均布又會(huì)產(chǎn)生不利影響。旋流的存在使得二次渦流區(qū)域明顯增大，增加了氣流阻力，這是鵝頸管阻力明顯高于常規(guī)彎管局部阻力的主要原因。 分解爐鵝頸管可以延長(zhǎng)物料停留時(shí)間和煤粉燃燒時(shí)間，但料氣停留時(shí)間比值低，只有1.44左右，空間利用效率很低，也使阻力損失明顯增大。對(duì)于新

3、建水泥生產(chǎn)線(xiàn)中，其對(duì)分解爐內(nèi)物料停留時(shí)間的增加的貢獻(xiàn)相當(dāng)有限，效果也是不理想的。但是在改擴(kuò)建老生產(chǎn)線(xiàn)中的分解爐可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況考慮增設(shè)鵝頸管以適當(dāng)改善分解爐功能。 在20m/s風(fēng)速時(shí)廢氣管阻力達(dá)到880Pa左右。廢氣管阻力系數(shù)達(dá)3.88左右，與一級(jí)預(yù)熱旋風(fēng)筒的阻力相當(dāng)。廢氣管壓損主要產(chǎn)生于彎管段，占整個(gè)廢氣管阻力70％左右，這種高阻力損失主要是由于強(qiáng)旋流的存在引起的。 加裝南京工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的整流器后，切向風(fēng)速變?yōu)檫h(yuǎn)遠(yuǎn)低于

4、軸向風(fēng)速，彎管二次渦流的區(qū)域也明顯減少，風(fēng)速絕對(duì)值降低，廢氣管的阻力損失可減少約60％。 對(duì)該分解爐鵝頸管及廢氣管進(jìn)行數(shù)值模擬研究，得到了彎管道流場(chǎng)分布狀態(tài)、湍動(dòng)能以及湍動(dòng)能耗散狀態(tài)等多項(xiàng)參數(shù)，全面精細(xì)直觀(guān)地反映了其內(nèi)部流場(chǎng)狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)鵝頸管進(jìn)口處靠外壁和出口中心處速度較大，湍動(dòng)能與速度分布一致，且最大值出現(xiàn)在進(jìn)口和出口中心柱段環(huán)形空間處。 通過(guò)采用冷模試驗(yàn)和CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的手段對(duì)分解爐鵝頸管的流場(chǎng)進(jìn)行研究，積累了一