回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣固傳熱和氣相流動(dòng)數(shù)值研究.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯是一種具有物料輸送、換熱、燃料燃燒以及化學(xué)反應(yīng)等主要功能的生產(chǎn)設(shè)備，由于其可提供良好的混合性能和高效的傳熱能力，能適應(yīng)多種工業(yè)過(guò)程，因而被廣泛地應(yīng)用于水泥、冶金、造紙、化工、建材等工業(yè)領(lǐng)域。然而，作為大型熱交換裝置，窯內(nèi)熾熱氣流與物料之間的“堆積態(tài)”換熱方式，往往造成生產(chǎn)系統(tǒng)耗能高、熱利用率低、資源浪費(fèi)等不良后果。近年來(lái)，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用動(dòng)量傳輸、傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的理論基礎(chǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)熱工測(cè)試和數(shù)值計(jì)算對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)流動(dòng)、傳熱和燃

2、燒過(guò)程進(jìn)行了較全面的研究，從而實(shí)現(xiàn)提高回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行熱效率和降低能耗的目的。
　　本文以Φ4.5×90m鋁土礦燒結(jié)熟料窯為研究對(duì)象，根據(jù)回轉(zhuǎn)窯不同區(qū)域的物理化學(xué)過(guò)程，將窯體沿物料輸運(yùn)方向分為了7個(gè)帶，并根據(jù)各帶上熱量交換特點(diǎn)，建立了一維傳熱模型，該模型考慮了物料反應(yīng)、燃料燃燒輻射放熱及窯壁間接式傳熱等諸多因素。該模型以熱工標(biāo)定數(shù)據(jù)為初始計(jì)算參數(shù)，運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行編程，通過(guò)計(jì)算得到了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度分布曲線(xiàn)，獲得了不同區(qū)域氣體、物料

3、和窯壁之間的換熱量。計(jì)算值與文獻(xiàn)熱工測(cè)量值相吻合，說(shuō)明該計(jì)算模型具有較好的預(yù)測(cè)能力，可以為改進(jìn)和優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的操作流程提供一定指導(dǎo)作用。計(jì)算結(jié)果表明，在燒成帶和燃燒帶，輻射傳熱方式在加熱物料過(guò)程中起著主導(dǎo)作用;煙氣和窯壁分別對(duì)物料的加熱作用相當(dāng)，窯壁起著間接傳熱的作用。
　　性能優(yōu)良的燃燒器能夠?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)提供最佳的熱工條件。對(duì)燃燒器的結(jié)構(gòu)和性能的研究和優(yōu)化，有助于降低系統(tǒng)能耗、提高回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力和滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的需要。

4、本文根據(jù)文獻(xiàn)冷態(tài)模型實(shí)驗(yàn)中提供的模型窯和燃燒器模型，利用FLUENT軟件建立了四通道旋流燃燒器三維冷態(tài)射流模型，利用k-ε氣相湍流模型及多塊化非均勻網(wǎng)格劃分技術(shù)，對(duì)回轉(zhuǎn)窯燃燒器內(nèi)氣相湍流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并全面系統(tǒng)地研究了各風(fēng)道不同送風(fēng)量及旋流葉片角度對(duì)燃燒器出口流場(chǎng)中的軸向、切向和徑向速度分布的影響，比較詳盡的分析了不同工況下湍流射流場(chǎng)的流態(tài)變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明，中心風(fēng)對(duì)中心回流區(qū)的形成起到重要作用，而中心回流可以實(shí)現(xiàn)煤粉快速點(diǎn)火和