氧分解爐鵝頸管及廢氣管道內氣體流動規(guī)律試驗與數值模擬研究.pdf

1、在新型干法水泥窯系統中，分解爐鵝頸管和廢氣管是窯尾系統的重要組成部分。在其內部的流體一般都處于湍流狀態(tài)，由于要經過180°彎管，氣流運動十分復雜，存在復雜的二次流，產生尺度很大的旋渦，造成局部障礙，從而對流動系統的阻力及熱質交換產生重大作用。詳細了解這些信息就有可能通過調整區(qū)段的幾何形狀或其他參數來控制二次流，達到滿意的工作狀態(tài)。 對氣體流場的測試和觀察表明，分解爐鵝頸管道大致可分為三個區(qū)域：彎管外側速度大幅增加的區(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。管道內流場與管道及分解爐結構密切相關，同風管進入分解爐氣流狀態(tài)密切相關。彎管中二次渦流的存在對于氣固混合有利，對物料的分散與均布又會產生不利影響。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物料停留時間和煤粉燃燒時間，但料氣停留時間比值低，只有1.44左右，空間利用效率很低，也使阻力損失明顯增大。對于新

3、建水泥生產線中，其對分解爐內物料停留時間的增加的貢獻相當有限，效果也是不理想的。但是在改擴建老生產線中的分解爐可以根據現場情況考慮增設鵝頸管以適當改善分解爐功能。 在20m/s風速時廢氣管阻力達到880Pa左右。廢氣管阻力系數達3.88左右，與一級預熱旋風筒的阻力相當。廢氣管壓損主要產生于彎管段，占整個廢氣管阻力70％左右，這種高阻力損失主要是由于強旋流的存在引起的。 加裝南京工業(yè)大學開發(fā)的整流器后，切向風速變?yōu)檫h遠低于

4、軸向風速，彎管二次渦流的區(qū)域也明顯減少，風速絕對值降低，廢氣管的阻力損失可減少約60％。 對該分解爐鵝頸管及廢氣管進行數值模擬研究，得到了彎管道流場分布狀態(tài)、湍動能以及湍動能耗散狀態(tài)等多項參數，全面精細直觀地反映了其內部流場狀態(tài)。發(fā)現鵝頸管進口處靠外壁和出口中心處速度較大，湍動能與速度分布一致，且最大值出現在進口和出口中心柱段環(huán)形空間處。 通過采用冷模試驗和CFD數值模擬相結合的手段對分解爐鵝頸管的流場進行研究，積累了一