發(fā)布時(shí)間：2017-10-13 20:38

  本文關(guān)鍵詞：水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒的數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 水泥回轉(zhuǎn)窯 富氧燃燒 四通道燃燒器 NO_x 數(shù)值模擬

【摘要】：隨著我國水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展,水泥行業(yè)的年耗煤量也迅速增加,給我國日益嚴(yán)峻的能源供給形勢帶來很大的挑戰(zhàn)。如何減少水泥行業(yè)的能耗和合理有效地利用煤炭能源,對水泥行業(yè)來說是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。富氧燃燒具有減少空氣量,降低煙氣排放量,加快燃燒反應(yīng)速度,促進(jìn)燃料完全燃燒,增強(qiáng)煙氣輻射能力等優(yōu)點(diǎn)。將富氧燃燒技術(shù)用于水泥生產(chǎn),可以節(jié)約燃料,節(jié)約水泥生產(chǎn)原料達(dá)到節(jié)能減排增效的作用。本文對云南某水泥廠4000t/d回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線進(jìn)行富氧燃燒的模擬仿真,并進(jìn)行了富氧燃燒的試驗(yàn)。本文對四通道燃燒器和回轉(zhuǎn)窯按照實(shí)際尺寸進(jìn)行三維模型的建立,并且采用六面體網(wǎng)格對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分,最后對其進(jìn)行模擬計(jì)算,其中氣相選取RNGk-ε模型作為湍流模型,離散相采用顆粒隨機(jī)軌道模型,燃燒模型采用Eddy Dissipation燃燒模型,窯內(nèi)輻射模型采用P-1輻射模型。模擬計(jì)算了五種燃燒工況,五種工況中氧氣的體積濃度分別為02/N2(%)：21/79,24/76,27/73,30/70,33/67。模擬結(jié)果表明：燃燒器區(qū)域附近存在強(qiáng)烈的卷吸現(xiàn)象,窯內(nèi)存在外回流區(qū)和內(nèi)回流區(qū),這兩種現(xiàn)象有利于煤粉在窯內(nèi)的充分燃燒；隨著氧氣濃度增加,窯內(nèi)最高溫度逐漸增加,然而窯內(nèi)平均溫度保持一致,表明窯內(nèi)溫度均勻性變差；采用富氧燃燒技術(shù),煤粉燃燒所需要的空氣量減少了,窯出口煙氣帶走的熱量減少,燃燒效率提高了；窯內(nèi)高溫區(qū)域主要分布在煤粉揮發(fā)分燃燒區(qū)域；隨著氧氣濃度的升高,窯內(nèi)NOx含量不斷升高,這主要是由于熱力型NO、大量產(chǎn)生導(dǎo)致的；當(dāng)氧氣濃度高于27%時(shí),NOx的含量為空氣燃燒時(shí)的55倍；在實(shí)際生產(chǎn)中,建議水泥回轉(zhuǎn)窯的富氧率不要超過27%,這樣既能很好的提高回轉(zhuǎn)窯的熱效率又能有效的控制污染物的排放量。模擬計(jì)算結(jié)果較好的反應(yīng)了窯內(nèi)的速度場、溫度場、燃燒產(chǎn)物組分場以及污染物組分場的分布規(guī)律,為水泥行業(yè)提供了較好的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：水泥回轉(zhuǎn)窯 富氧燃燒 四通道燃燒器 NO_x 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ172.622
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 研究背景及意義10-19
• 1.1.1 我國水泥工業(yè)現(xiàn)狀10-13
• 1.1.2 我國煤炭能源現(xiàn)狀13-17
• 1.1.3 水泥工業(yè)應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)的意義17-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢19-22
• 1.2.1 富氧燃燒技術(shù)發(fā)展簡介19-20
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 國外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 論文的選題背景及研究內(nèi)容22-26
• 1.3.1 論文的選題背景22-23
• 1.3.2 論文的主要研究內(nèi)容23-26
• 第二章 水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒數(shù)學(xué)模型的建立26-34
• 2.1 基本控制微分方程26-27
• 2.2 氣相湍流流動(dòng)模型27-29
• 2.2.1 Stand k-ε模型27-28
• 2.2.2 RNG k-ε模型28
• 2.2.3 Realizable k-ε模型28-29
• 2.2.4 湍流方程的確定29
• 2.3 氣固兩相流模型29-30
• 2.4 煤粉燃燒數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.4.1 揮發(fā)分燃燒模型30-31
• 2.4.2 焦炭燃燒模型31-32
• 2.5 輻射模型32
• 2.6 NO_x生成模型32-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 第三章 水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒方案設(shè)計(jì)34-40
• 3.1 窯頭四通道燃燒器34-36
• 3.2 回轉(zhuǎn)窯燃煤消耗量計(jì)算36
• 3.3 燃燒所需空氣量計(jì)算36-37
• 3.4 燃燒器旋流度計(jì)算37-38
• 3.5 富氧燃燒方案設(shè)計(jì)38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒的數(shù)值模擬40-70
• 4.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱方式介紹40
• 4.2 幾何模型建立40-42
• 4.3 網(wǎng)格劃分42-46
• 4.3.1 ICEM CFD軟件介紹42
• 4.3.2 燃燒器和回轉(zhuǎn)窯網(wǎng)格劃分42-45
• 4.3.3 網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)45-46
• 4.4 邊界條件46-47
• 4.5 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒的數(shù)值模擬47-49
• 4.6 模擬結(jié)果及分析49-64
• 4.6.1 窯內(nèi)流場分布結(jié)果及分析49-51
• 4.6.2 窯內(nèi)溫度場分布結(jié)果及分析51-54
• 4.6.3 窯壁面熱流負(fù)荷分布結(jié)果及分析54-56
• 4.6.4 窯內(nèi)組分場分布結(jié)果及分析56-60
• 4.6.5 窯內(nèi)NO_x分布結(jié)果及分析60-64
• 4.7 試驗(yàn)驗(yàn)證及分析64-67
• 4.8 最優(yōu)工況的確定67
• 4.9 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益分析67-68
• 4.9.1 經(jīng)濟(jì)效益分析67-68
• 4.9.2 環(huán)境效益分析68
• 4.10 本章小結(jié)68-70
• 第五章 全文總結(jié)及展望70-72
• 5.1 全文總結(jié)70-71
• 5.2 展望71-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 附錄80
• A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80
• B 讀碩士學(xué)位期間申請的專利80
• C 攻讀碩士學(xué)位期間授予的榮譽(yù)稱號80

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6 記者 倪e，

本文編號：1026965