分解爐混煤高效低NOX燃燒的數(shù)值模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)今中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源高效清潔利用的矛盾日漸加劇，高能耗、高污染的傳統(tǒng)水泥工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)逐漸被淘汰，以分解爐為核心設(shè)備的新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)取而代之。作為一次性能源的煤炭儲量的減少使得混煤摻燒成為大勢所趨。相對優(yōu)質(zhì)煤，混煤燃燒會呈現(xiàn)更多的問題，其焦炭燃盡率、以氮氧化物(NOx)為主的污染物排放、結(jié)渣狀況等情況更為復(fù)雜，故對其所使用爐型進(jìn)行操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化尤為重要。
　　三噴騰分解爐(Trinal-sprayed Calciner,

2、簡稱 TTF分解爐)的優(yōu)越性使其成為目前生產(chǎn)中應(yīng)用較多的新型分解爐。本文以某公司5000t/d的TTF分解爐為研究對象，對分解爐混煤高效低NOx燃燒進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模擬研究，研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　(1)建立分解爐內(nèi)合理的氣固兩相流模型、煤粉燃燒模型及NOx生成模型并確定相應(yīng)的數(shù)值模擬邊界條件。應(yīng)用所選模型對分解爐基礎(chǔ)工況進(jìn)行數(shù)值模擬，之后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明數(shù)值模擬方法具有可信性。
　　(2)確定其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過

3、改變分解爐下部生料喂料角度和生料分配比例來優(yōu)化爐內(nèi)的氣固兩相流場。分析生料運(yùn)動軌跡、分解爐的壓力損失和生料停留時間知，最佳生料喂料角度范圍為26°~35°，A喂料口最佳生料配比范圍為15％~17.5%。
　　(3)確定其他結(jié)構(gòu)尺寸，對分解爐縮口直徑進(jìn)行優(yōu)化得縮口直徑為2.8m最佳。在最優(yōu)縮口直徑的基礎(chǔ)上對分解爐噴煤管的喂煤角度進(jìn)行優(yōu)化，得喂煤角度為65°最佳。在最優(yōu)縮口直徑、最優(yōu)喂煤角度的基礎(chǔ)上進(jìn)行煤粉的分級燃燒，即在分解爐錐體位

4、置增設(shè)還原噴煤管，分別對還原噴煤管的方位、喂煤角度、安裝高度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，分析模擬結(jié)果得還原噴煤管與還原三次風(fēng)平行、向上15°喂煤、安裝高度為2.5m時最佳。上述最優(yōu)結(jié)構(gòu)下的溫度場分布適合生料分解，組分濃度場分布合理，焦炭燃燒速率及焦炭燃盡率均為最佳。
　　(4)分析結(jié)構(gòu)改變對分解爐生成NOx的影響，分解爐縮口直徑和噴煤管喂煤角度的增加均使得出口處NOx濃度先增后減。在最優(yōu)縮口直徑和喂煤角度的基礎(chǔ)上增加還原噴煤管，NOx濃度隨著還