強(qiáng)化懸浮式水泥分解爐內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、預(yù)分解新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是目前水泥生產(chǎn)的最先進(jìn)的技術(shù)，分解爐是新型干法水泥生產(chǎn)線上預(yù)分解技術(shù)的核心設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)裝備之一，其性能優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)能耗、環(huán)保排放以及整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。分解爐系統(tǒng)內(nèi)部的流場(chǎng)非常復(fù)雜，燃料燃燒和生料分解這兩個(gè)反應(yīng)是懸浮于氣流中進(jìn)行的，各過程相互制約，使得分解爐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有很大的難度。長期以來，分解爐的設(shè)計(jì)方法主要是依靠試驗(yàn)及由大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出的經(jīng)驗(yàn)公式。 以計(jì)算流體力學(xué)(Computat

2、ionalFluidDynamics，CFD)為理論基礎(chǔ)的數(shù)值模擬技術(shù)能對(duì)流動(dòng)、傳熱、燃燒、化學(xué)反應(yīng)、多相流等問題進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因此在工程中得到越來越多的推廣和應(yīng)用。將數(shù)值模擬方法應(yīng)用于分解爐的流場(chǎng)研究，進(jìn)而優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和操作參數(shù)，提高其各項(xiàng)性能，可以節(jié)省大量的開發(fā)費(fèi)用，還能大大縮短研發(fā)周期，這對(duì)于分解爐的開發(fā)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。 本文采用CFD數(shù)值模擬的方法對(duì)2500t/d強(qiáng)化懸浮式分解爐(ReinforcedS

3、uspensionPrecalciner，RSP)內(nèi)三維湍流流場(chǎng)進(jìn)行了研究。在建立模型過程中，基本保證了分解爐幾何結(jié)構(gòu)的完整真實(shí)性。在劃分計(jì)算網(wǎng)格時(shí)，采用了混合網(wǎng)格生成技術(shù)，并對(duì)細(xì)小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了網(wǎng)格的局部細(xì)化。這些措施都保證了計(jì)算結(jié)果能夠更加真實(shí)的描述分解爐流場(chǎng)中的各種流動(dòng)特征。對(duì)氣相流場(chǎng)描述時(shí)，采用了重整化群(renormalizationgroup，RNG)k-ε雙方程湍流模型，該模型對(duì)于分解爐內(nèi)部的強(qiáng)旋流動(dòng)模擬更合理。對(duì)爐內(nèi)生料及

4、煤粉顆粒的運(yùn)動(dòng)則采用隨機(jī)顆粒軌道模型進(jìn)行模擬。該模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠模擬有復(fù)雜經(jīng)歷的顆粒相，并且能夠模擬顆粒的湍流擴(kuò)散和氣固相之間的耦合作用。對(duì)煤粉的燃燒模擬則采用了非預(yù)混燃燒模型，對(duì)揮發(fā)份的燃燒采用概率密度函數(shù)模型，焦碳的燃燒采用表面反應(yīng)模型，揮發(fā)份的析出模型選用兩步競(jìng)爭反應(yīng)模型，燃燒的輻射傳熱采用P-1模型。在數(shù)值計(jì)算時(shí)，對(duì)氣體的控制方程采用控制容積法進(jìn)行離散，差分格式為二階迎風(fēng)差分，離散方程組的壓力速度耦合采用SIMPLE算法，求解方