回轉(zhuǎn)窯混煤高效穩(wěn)定燃燒數(shù)值模擬研究.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯是新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備之一，窯內(nèi)煤粉的高效穩(wěn)定燃燒對(duì)提高熟料的產(chǎn)量與質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)起著非常重要的作用。近年來，為了節(jié)省成本，很多企業(yè)開始利用混煤作燃料來生產(chǎn)水泥。然而，回轉(zhuǎn)窯燃用混煤后，原有的熱工參數(shù)、混煤配比、粒徑等不能很好匹配其燃燒特性，存在燃燒效率低、穩(wěn)燃性差等問題。因此，研究分析回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混煤燃燒特性，并對(duì)系統(tǒng)的熱工參數(shù)和混煤配比、粒徑等進(jìn)行優(yōu)化，顯得十分重要。
　　本文以中材湘潭水泥有限責(zé)任公司一尺

2、寸為Φ4.8 m×70 m的水泥回轉(zhuǎn)窯及其專用的國產(chǎn)TJB-KP-14型旋流式四通道煤粉燃燒器為研究對(duì)象，通過現(xiàn)場測試與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)窯內(nèi)混煤的燃燒情況進(jìn)行了研究，主要研究工作如下：
　　(1)利用GAMBIT軟件建立燃燒器-回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的物理模型，并在FLUENT里確定相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，如基本守恒方程、湍流流動(dòng)模型、煤粉燃燒模型和輻射模型等。通過對(duì)回轉(zhuǎn)窯的實(shí)際工況進(jìn)行模擬研究，并與現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了本文數(shù)值計(jì)

3、算模型的可行性。
　　(2)對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)速度場進(jìn)行了冷態(tài)模擬研究，分析了中心風(fēng)速、旋流葉片角度、旋流風(fēng)速和軸流風(fēng)速對(duì)回流區(qū)性能的影響，得到了產(chǎn)生合理回流區(qū)的最佳參數(shù)：中心風(fēng)速為40 m/s，旋流葉片角度為25?，旋流風(fēng)速為80 m/s，軸流風(fēng)速為100 m/s，此時(shí)窯內(nèi)產(chǎn)生了中心回流區(qū)和若干外回流區(qū)，煤粉在回流區(qū)有效聚集，為穩(wěn)定燃燒奠定良好的基礎(chǔ)。然后，探討了燃燒器煤風(fēng)通道內(nèi)安裝縮放環(huán)對(duì)窯內(nèi)回流區(qū)的影響，研究發(fā)現(xiàn)，煤粉通過縮放環(huán)時(shí)會(huì)

4、被分成濃淡兩股射流，入窯后窯內(nèi)形成了合理的中心回流區(qū)和外回流區(qū)，煤粉燃燒穩(wěn)定性顯著提高。最后，通過改變氧濃度來研究窯內(nèi)混煤的穩(wěn)燃問題，得到在一定的范圍內(nèi)，氧濃度越高，混煤燃燒穩(wěn)定性越好。
　　(3)在熱態(tài)模型的基礎(chǔ)上，研究了二次風(fēng)溫、混煤配比、粒徑和旋流葉片角度對(duì)窯內(nèi)煤粉燃燒的影響，并優(yōu)化了這些參數(shù)，得到在過量空氣系數(shù)為1.10、內(nèi)外風(fēng)量比為4:5等工況下，最佳的二次風(fēng)溫為1300 K，混煤配比為2:3，混煤平均粒徑為60?m，旋