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DDC-ILC型预分解炉混合燃烧数值模拟

DDC-ILC型预分解炉混合燃烧数值模拟

作者：付春磊武汉理工大学

学位级别：硕士

预分解新型干法水泥生产技术是目前水泥生产的最先进的技术,分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。分解炉系统内部的流场非常复杂,燃... 详细信息

预分解新型干法水泥生产技术是目前水泥生产的最先进的技术,分解炉是新型干法水泥生产线上预分解技术的核心设备和关键技术装备之一,其性能优劣直接影响到系统能耗、环保排放以及整个系统的生产效率。分解炉系统内部的流场非常复杂,燃料燃烧和生料分解这两个反应是悬浮于气流中进行的,各过程相互制约,使得分解炉系统的设计和开发具有很大的难度。长期以来,分解炉的设计方法主要是依靠试验及由大量实验数据归纳出的经验公式。以计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）为理论基础的数值模拟技术能对流动、传热、燃烧、化学反应、多相流等问题进行准确的预测,因此在工程中得到越来越多的推广和应用。将数值模拟方法应用于分解炉的流场研究,进而优化其结构和操作参数,提高其各项性能,可以节省大量的开发费用,还能大大缩短研发周期,这对于分解炉的开发具有重要的理论意义和工程应用价值。本文采用CFD数值模拟的方法对2100t/d,DDC-ILC型分解炉内三维湍流流场进行了数值模拟研究。在建立模型过程中,基本保证了分解炉几何结构的完整真实性。在划分计算网格时,采用了混合网格生成技术,并对细小的结构进行了网格的局部细化。这些措施都保证了计算结果能够更加真实的描述分解炉流场中的各种流动特征。对气相流场描述时,采用了标准k-ε双方程湍流模型,该模型对于分解炉内部的旋流流动模拟更合理。对炉内生料及煤粉颗粒的运动则采用随机颗粒轨道模型进行模拟。该模型的优点是能够模拟有复杂经历的颗粒相,并且能够模拟颗粒的湍流扩散和气固相之间的耦合作用。对煤粉的燃烧模拟则采用了非预混燃烧模型,燃烧辐射模型采用P-1模型。在数值计算时,对气体的控制方程采用控制容积法进行离散,差分格式为二阶迎风差分,离散方程组的压力速度耦合采用SIMPLE算法,求解方程采用TDMA逐面迭代和低松弛因子。对于颗粒的常微分控制方程组则采用数值积分的方法求得解析解。模拟结果得到了炉内气体流动状态、颗粒运动规律、煤粉燃烧状态及煤粉和轮胎胶粉混合燃烧状态等多项参数,全面精细直观的反应了炉内的流动状态。模拟结果符合炉内的流动趋势,为分析DDC-ILC分解炉内的流动规律和化学反应提供了有效信息,也为分解炉的结构优化和实际操作参数的选取提供了重要的理论依据。

关键词：预分解炉计算流体力学流场废轮胎

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预分解炉和预热器系统新进展

国外建材（绵阳） 1991年第1期 1-6页

作者： Krei.,AJ 高大海

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分系列预分解炉(SLC)的数学模型

水泥 1990年第2期 38-44页

作者：顾大公

本文介绍了一种用以描述分系列预分解炉(SLC)稳态行为的数学模型。该数学模型将预分解炉作为一种典型的携带式流动反应器。在反应器中气体和生料、煤粉同流运动。煤粉燃烧提供了强烈的吸热分解反应所需要的热量。尽管预分解炉的流体动... 详细信息

本文介绍了一种用以描述分系列预分解炉(SLC)稳态行为的数学模型。该数学模型将预分解炉作为一种典型的携带式流动反应器。在反应器中气体和生料、煤粉同流运动。煤粉燃烧提供了强烈的吸热分解反应所需要的热量。尽管预分解炉的流体动力学特性相当复杂,但文中仍采用了一维柱形流模型。从模拟的观点来看,预分解炉被认为是由预热、煤的热解和燃烧三个不同区域组成,并假定分解反应是在后两个区域中进行。

关键词：预分解炉数学模型

在1000t/d水泥熟料预分解炉改烧高炉煤气可行性研究

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在1000t/d水泥熟料预分解炉改烧高炉煤气可行性研究

2008全国能源与热工学术年会

作者：孙庆亮刘智伟吕新锋莱芜钢铁集团公司技术研发中心

在简要分析了1000t/d 水泥熟料预分解炉的特征和喷煤情况,详细分析比较了烟煤和高炉煤气在预分解炉的燃烧情况后,探讨了在预分解炉燃烧高炉煤气的可行性,认为对现有预分解炉系统进行适当的改造,即可满足燃烧高炉煤气的要求。

关键词：预分解炉烟煤高炉煤气

来源： cnki会议评论

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新型CF／FCB低NOx预分解炉

建材环保与节能 1994年第2期 44-47页

作者：唐志岩

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水泥分解炉协同处置污泥机理及优化研究

水泥分解炉协同处置污泥机理及优化研究

作者：梁茹茹河北科技大学

学位级别：硕士

市政污泥造成的环境污染越来越严重,如何合理的资源化处置市政污泥引起了广泛关注。水泥预分解炉协同处置市政污泥具有良好的环境、经济、社会效益,可以实现市政污泥资源化、无害化、减量化,具有良好的发展前景。通过对市政污泥样品及... 详细信息

市政污泥造成的环境污染越来越严重,如何合理的资源化处置市政污泥引起了广泛关注。水泥预分解炉协同处置市政污泥具有良好的环境、经济、社会效益,可以实现市政污泥资源化、无害化、减量化,具有良好的发展前景。通过对市政污泥样品及市政污泥、煤、水泥生料混合样品进行热化学特性分析,并对河北省某水泥厂TTF(三喷腾)型预分解炉建立模型,将所得实验数据使用UDF函数(用户自定义函数)与常规模型进行耦合,采用ANSYS FLUENT软件分析市政污泥混掺比例对预分解炉内速度场、温度场、组分场的影响,并调整空气流量、三次风温等工艺参数,最后基于响应曲面法,探索预分解炉内生料分解率与NO生成的多因素优化工况。主要结论如下:1)当市政污泥混掺比例为10%～30%时,混合样品中的挥发分增加,对煤早期燃烧具有促进作用,NO、CO气体排放量相较未添加市政污泥时有所下降。2)预分解炉所建模型正确,流场均匀稳定。分解炉出口平均温度为1 250 K左右,生料分解率为84.69%,预分解炉出口处NO浓度为526 m·s,计算结果与实际工况吻合较好,模型耦合后精度高。3)适当的市政污泥混掺比例不会引起水泥预分解炉内流场、温度场、组分场分布规律。市政污泥混掺比例为15%时,预分解炉运行良好。空气流量为122 m·s时,水泥生料分解率最高。三次风温度越高,生成的NO浓度越低。4)基于Box-Behnken实验设计方法,对每个因子(市政污泥混掺比例、空气流量、三次风温)和响应值(生料分解率、NO浓度)进行多元回归分析和二项式拟合,得到关于生料分解率和出口NO浓度的二次响应曲面模型方程,能够用于生料分解率和NO浓度的初步分析和预测。

关键词：预分解炉市政污泥协同处置数值模拟响应曲面

基于Aspen Plus的磷石膏制酸联产水泥的模拟与分析

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基于Aspen Plus的磷石膏制酸联产水泥的模拟与分析

作者：夏诺武汉工程大学

学位级别：硕士

磷化工行业是传统的高能耗、高污染过程工业,随着其迅速的发展,磷石膏副产物的排放量也逐渐增长。因此,如何有效的治理和利用磷石膏,已经成为国际性重大难题。磷石膏制酸联产水泥工艺是典型的资源循环利用方式,但是该过程的设备装置和... 详细信息

磷化工行业是传统的高能耗、高污染过程工业,随着其迅速的发展,磷石膏副产物的排放量也逐渐增长。因此,如何有效的治理和利用磷石膏,已经成为国际性重大难题。磷石膏制酸联产水泥工艺是典型的资源循环利用方式,但是该过程的设备装置和工艺路线比较复杂,在实际工厂运行过程中经常会出现各种技术性难题。所以,基于上述困难,提出了磷石膏制酸联产水泥过程模拟的想法,旨在通过过程分析和模拟计算,为实际工业生产提供理论和数据支持,突破现阶段工厂运行试验的技术性瓶颈问题。本论文以磷石膏生料处理量为1吨/小时的工业生产过程为例,在对磷石膏制酸联产水泥过程分析的基础上,基于Aspen Plus化工模拟软件建立了磷石膏制酸联产水泥系统过程模型,并对系统进行了模拟与分析。主要内容如下:首先,分析了磷石膏制酸联产水泥工艺流程的Aspen Plus化工软件模拟基础。对系统工艺流程的进行了详细介绍,并对流程中的预热器、预分解炉、回转窑等设备的工作原理和过程模型进行了分析。然后,对该工艺系统进行分段模拟分析。基于Aspen Plus软件,对生料的四级旋风预热、预分解和回转窑烧成过程进行了理论假设和建模分析,并对三部分的模拟运算结果做了可靠性验证。针对生料分解的主要场所预分解炉,利用Aspen Plus的sensitivity工具分析,结果可知,当三次风风量在4300kg/h,燃料煤流量在130kg/h时,预分解炉中生料分解率最高。最后,利用Aspen Plus软件对整个系统工艺过程进行分析与优化。对该过程重要参数变量建立了sensitivity工具分析模块,得到的结果表明,当煤的分配比例为2.7,二、三次风的分风比例为1.75,硫磺与煤的比例为0.3时,系统出口废气中SO的浓度达到最高。并将上述最优操作参数输入到整个工艺系统流程,通过Aspen Plus模拟运算结果可得,此时SO浓度达到11.87%,完全符合制酸要求。

关键词：磷石膏预分解炉 Aspen Plus 过程模拟

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分解炉内煤粉燃烧与碳酸钙分解的数值模拟

分解炉内煤粉燃烧与碳酸钙分解的数值模拟

作者：李佳湖南大学

学位级别：硕士

分解炉是干法水泥生产线中主要的反应容器，其承担着煤粉的燃烧放热及水泥生料的吸热分解。分解炉在工程实际中的引用，可以使回转窑的容量增加、窑的热负荷减轻，并降低污染物排放量。对分解炉的研究，随着CFD方法的发展，数值模拟方... 详细信息

分解炉是干法水泥生产线中主要的反应容器，其承担着煤粉的燃烧放热及水泥生料的吸热分解。分解炉在工程实际中的引用，可以使回转窑的容量增加、窑的热负荷减轻，并降低污染物排放量。对分解炉的研究，随着CFD方法的发展，数值模拟方法越来越被人们所重视，随着计算机内存、速度的不断提高，数值模拟已经成为分解炉开发研究的有效手段。本文基于FLUENT6.3软件，主要工作如下：对分解炉进行建模，选择合适的网格结构和数量，首先对三维气相流场进行数值模拟，选用适合的计算方法，湍流模型，边界设置等，然后分析分解炉内气相流动规律。再对三维气相湍流流场模拟后，采用DPM离散相模型对炉内气-固两相湍流流场进行模拟。在上述模拟基础上，先进行炉内三维湍流伴煤粉燃烧流场的模拟，最后探讨分解炉内气-固两相伴煤粉燃烧和碳酸钙分解的数值模拟。采用有限速率/涡耗散模型进行对煤粉燃烧和碳酸钙分解模拟。本文所得结果如下：气相湍流流场模拟采用Realizable(带旋流修正)kε模型和SIMPLE方法进行模拟，得到速度、压力分布。结果表明分解炉内流场基本为喷射流，流动不均。所得模拟结果符合炉内运动趋势。气-固两相流场模拟采用DPM模型，得到炉内速度、生料颗粒轨迹和煤粉颗粒轨迹。煤粉和生料喷入炉内后，经过扩散、混合，基本上以喷射流的形式上升，小部分有旋流存在，有利于延长物料的停留时间。煤粉燃烧与碳酸钙分解的模拟，在总结前人工作的基础上，经过反复试算，采用有限速率/涡耗散模型进行模拟。从而得到压力、速度、温度、及主要物料组分分布等。结果表明分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的流动是合理的。

关键词：预分解炉 CFD数值模拟 Realizablek-ε模型气-固两相流

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低压损旋风筒工作机理的研究

水泥技术 1992年第5期 11-17页

作者：侯兴远天津水泥工业设计研究院

本文介绍了国内外各种类型低压损预热器的运行状态、各部位阻力损失、形式及尺寸,不同类型导流板及其压力损失的关系。文章还对我国引进的各种低压损旋风预热器阻力损失进行了比较。

关键词：低压损旋风筒节能分离预分解炉