強化懸浮式水泥分解爐內流場數(shù)值模擬.pdf

1、預分解新型干法水泥生產技術是目前水泥生產的最先進的技術，分解爐是新型干法水泥生產線上預分解技術的核心設備和關鍵技術裝備之一，其性能優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)能耗、環(huán)保排放以及整個系統(tǒng)的生產效率。分解爐系統(tǒng)內部的流場非常復雜，燃料燃燒和生料分解這兩個反應是懸浮于氣流中進行的，各過程相互制約，使得分解爐系統(tǒng)的設計和開發(fā)具有很大的難度。長期以來，分解爐的設計方法主要是依靠試驗及由大量實驗數(shù)據(jù)歸納出的經驗公式。 以計算流體力學(Computat

2、ionalFluidDynamics，CFD)為理論基礎的數(shù)值模擬技術能對流動、傳熱、燃燒、化學反應、多相流等問題進行準確的預測，因此在工程中得到越來越多的推廣和應用。將數(shù)值模擬方法應用于分解爐的流場研究，進而優(yōu)化其結構和操作參數(shù)，提高其各項性能，可以節(jié)省大量的開發(fā)費用，還能大大縮短研發(fā)周期，這對于分解爐的開發(fā)具有重要的理論意義和工程應用價值。 本文采用CFD數(shù)值模擬的方法對2500t/d強化懸浮式分解爐(ReinforcedS

3、uspensionPrecalciner，RSP)內三維湍流流場進行了研究。在建立模型過程中，基本保證了分解爐幾何結構的完整真實性。在劃分計算網格時，采用了混合網格生成技術，并對細小的結構進行了網格的局部細化。這些措施都保證了計算結果能夠更加真實的描述分解爐流場中的各種流動特征。對氣相流場描述時，采用了重整化群(renormalizationgroup，RNG)k-ε雙方程湍流模型，該模型對于分解爐內部的強旋流動模擬更合理。對爐內生料及

4、煤粉顆粒的運動則采用隨機顆粒軌道模型進行模擬。該模型的優(yōu)點是能夠模擬有復雜經歷的顆粒相，并且能夠模擬顆粒的湍流擴散和氣固相之間的耦合作用。對煤粉的燃燒模擬則采用了非預混燃燒模型，對揮發(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模型，揮發(fā)份的析出模型選用兩步競爭反應模型，燃燒的輻射傳熱采用P-1模型。在數(shù)值計算時，對氣體的控制方程采用控制容積法進行離散，差分格式為二階迎風差分，離散方程組的壓力速度耦合采用SIMPLE算法，求解方