模拟分解炉中煤焦燃烧生成NO的特性

对国内水泥行业中几种煤焦在模拟的分解炉中NO生成特性进行了研究,考察了煤种、温度、生料对焦炭氮的释放特性的影响,探讨了焦炭氮在工业分解炉中的释放机理.研究结果表明,不同煤种的NO生成特性有较大的不同;温度对NO的生成特性也有明显的影响,基本随温度的升高而加大,但有时也有下降现象;生料的加入大大加速了NO的生成速率和转化率,表明生料对NO生成有显著的催化作用.工业分解炉中产生的NO主要来源于燃料NO,焦炭氮转化为NO的概率主要有两个互相竞争的反应决定：包括N的氧化反应和NO的还原反应.     

分解炉中气体成分分布的数值模拟

对水泥生产中广泛使用双喷腾分解炉系统进行了3D数值模拟研究,深入研究和分析了分解炉中气体成分来源对煤粉燃尽率和碳酸钙分解率之间的影响关系.在前人研究的基础上运用适用于工业研究的碳酸钙分解模型,数值模拟求解了煤粉总体燃尽率和碳酸钙总体分解率.提出了一种预测分解炉内不同来源气体成分分布的方法,为工业研究分解炉中煤粉燃烧和碳酸钙分解问题提供了理论依据.     

管道式分解炉中褐煤燃烧耦合CaCO3分解的数值模拟

以某水泥厂管道式分解炉为研究对象,采用CFD数值模拟方法,选取合适的数学模型,模拟分析褐煤在此分解炉系统中的流场特性、煤粉燃烧特性及煤粉燃烧耦合情况下碳酸钙分解情况.模拟结果表明:从分解炉锥体切向而来的三次风与来自窑尾缩口向上运动的高速烟气流相遇后,汇合成一股高速向上运动的主气流,煤粉流与生料流随着主气流在分解炉中心处向上螺旋式运动;煤粉的燃烧主要发生在分解炉下半柱体与锥体交界附近,并形成了高温区,且燃烧区域右侧燃烧情况优于左侧;在分解炉下柱体下半区域,碳酸钙迅速分解.在不进行SNCR脱硝处理的情况下,分解炉出口处NO含量仅为246.81 ppm,完全达到国家规定水平.     

DD分解炉燃烧与分解耦合过程的数值模拟

针对一实际尺寸的DD分解炉进行了煤燃烧与碳酸钙分解耦合过程的三维数值模拟研究,其中,对连续相采用Euler坐标系下的k-ε双方程湍流模型,采用离散相模型(discrete phase model)进行颗粒相的运动轨迹计算,采用组分运输模型(species transport model)结合涡耗散概念模型(EDC)模拟煤粉燃烧及生料分解过程,采用P-1辐射模型计算气体和颗粒之间的辐射换热。计算所得煤粉燃烬率为86%,碳酸钙分解率为92.9%,与工程实际数据吻合较好,表明模拟结果的可信性。研究结果表明:来自底部向上运动的高速烟气流与两股横向三次风相遇后,汇合成一股高速向上运动的主气流,携带着煤粉流在分解炉中心处向上运动,并偏向位于分解炉侧面的出口方向;煤粉的燃烧主要发生在分解炉下半柱体部分中心处,并形成了高温区;碳酸钙则围绕着高温区迅速分解,其分解过程主要发生在分解炉下半柱体部分。     

采用计算流体动力学对分解炉进行诊断和优化的案例分析

应用计算流体动力学对某5　000 t/d生产线所用分解炉进行了数值模拟,获得了分解炉的速度场、颗粒轨迹、温度场、煤粉燃烧与碳酸钙分解情况。结合分解炉实际运行状况,验证了模拟结果的准确性。着重对模拟结果所反映的分解炉运行问题进行了诊断,主要包括三次风单向入炉引起分解炉不同截面速度分布极不均匀,鹅颈管出口两侧流量差别较大,分解炉锥部温度过高,而上部高温区呈现顺时针旋转向上运动的趋势等,并给出了分解炉运行的优化建议。     

分解炉内煤矸石悬浮煅烧的数值模拟

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究对水泥行业的节能减排与大宗固废的高值利用均具有重要意义。本文以河北某地不同矿区的6种煤矸石为原料，采用XRD，热重等方法分析判断其化学成分和矿物组成，通过静态煅烧实验研究了其煅烧活化条件，并通过胶砂实验测定其胶凝活性。结果表明，煅烧温度和时间会影响产品的胶凝活性，煤矸石经过适当的热处理后，可用作辅助胶凝材料替代部分水泥熟料，在实现煤矸石资源化利用的同时，也为水泥工业碳减排提供了新路径。但煤矸石成分复杂，活化煅烧需要注意煅烧制度。采用CPFD（Computational Particle Fluid Dynamics）数值模拟方法模拟了分解炉内煤矸石传热、传质及化学反应，分析了不同工况下分解炉内气固两相流场。结果表明：入炉空气的温度较低时无法点燃煤矸石中的可燃组分，通过高温烟气点火和分级司料可有效解决这一问题。     

旋喷结合分解炉的流场模拟

描述了旋喷结合分解炉内气体流动的基本运动方程，提出了用重整化群（renormalization group)k-ε方法处理旋喷结合分解炉数值模拟的方法，并针对工程应用中的分解炉进行了模拟计算及分析比较。结果表明，数值模拟方法可与试验研究方法并存与互补，共同用于分炉的优化开发设计。     

分解炉三次风管与生料管相对位置对分解炉影响的数值模拟

采用数值模拟方法研究了DD分解炉三次风管与上部生料管相对位置变化对炉内流场、温度场及组分浓度场的影响.结果 表明,三次风管上移至6.3 m处时,三次风在上部生料冲击下出现了向下的反向旋流效应将O2输运至上部煤粉燃烧区,使得煤粉可以充分燃烧,炉温升高,NOx浓度也随之上升.生料管的下移占据了煤粉燃烧的空间,当生料管移动至...     

旋喷结合分解炉的数值模拟

The new type swirl-spray precalciner used in cement plant is a large-scale and complex reactor in chemical engineering. In this work a full three-dimensional numerical simulation is carried out for swirlspray precalciner, and at the same time a new method for particle trajectory in rectangular-structural grid is presented. The results of simulation disclose and predict the physicochemical process of precalciner and the numerical simulation results agree well with the experimental results.     

水泥回转窑内NO生成的模拟

采用气固流动、煤粉燃烧和NO生成模型,结合物料烧成过程的物理化学反应热效应的一维热流函数,对采用4通道燃烧器的某3000 t·d^-1生产能力的全尺寸水泥回转窑内NO的生成进行了数值模拟研究,对水泥回转窑内NO生成机理及分布规律进行深入的分析.研究结果表明：水泥回转窑内NO生成主要为热力型NO和燃料型NO,并且以热力型NO为主要生成方式,燃料NO主要在窑头的燃烧带产生,热力NO主要产生于高温烧成带,并且燃料NO与热力NO的生成过程存在着相互抑制作用.     

涡旋式分解炉中煤及垃圾衍生燃料共燃烧耦合CaCO3分解的数值模拟

针对一实际尺寸的带下置涡流室的分解炉进行了数值模拟,探讨了煤、垃圾衍生燃料（RDF）两种燃料共燃与碳酸钙分解相耦合的化学反应过程。计算所得煤粉及RDF燃烬率分别为99%和100%,碳酸钙分解率为95%,与工程实际数据吻合较好。结果表明：煤粉自涡流室顶部入炉后,先向下俯冲,再在气流的携带下转而向上运动,在分解炉柱体部分螺旋上升,其燃烧时以焦炭燃烧占主导,在涡流室上方的锥体部分及锥体部分上方的下半柱体部分形成主燃区;RDF自分解炉柱体部分下部水平入炉后,先运动至中部,旋即与煤粉流交织在一起螺旋上升,其燃烧时以挥发分燃烧占主导,在分解炉下半柱体部分形成主燃区;CaCO₃自涡流室顶部入炉后,首先在涡流室及其下方的锥体部分做涡旋运动,一部分因吸收高温气流的热量而分解,剩余大部分上旋至燃料主燃烧区,因吸收燃烧所释放的热量而分解;燃料燃烧放热与CaCO₃吸热分解相耦合后,最终在分解炉柱体部分形成了均匀、稳定的温度场。     

不同三次风速下分解炉二相流场的数值模拟

为了优化分解炉内的气固二相流流场以提高其性能指标,基于一实际尺寸的SLC-S分解炉,分别对不同三次风速下的气固二相流场进行了数值模拟,其中对连续相、颗粒相的计算分别采用k-ε双方程湍流模型和离散相模型,对离散相与湍流之间的相互作用采用随机跟踪模型。计算所得气流场分布规律与实测值吻合较好,且颗粒相的质量浓度场分布形式与实际情况相一致。模拟结果表明:在所考察的边界条件下,当三次风速≤28 m/s时,分解炉本体压力损失较低,且物料停留时间的绝对值和料气停留时间比值皆相对很高,为适宜的三次风速范围。     

预分解窑燃无烟煤生产水泥熟料技术及其应用

无烟煤着火温度高、燃烧速度低、燃烬时间长,故一直难以用作回转窑燃料.20世纪90年代,南京院率先进行了回转窑燃无烟煤生产的研究开发.经10多年的努力,解决了所有的技术问题,开发了配套的专有装备,已在福建三德水泥厂、福建南平水泥公司、龙岩春池集团、广西鱼峰水泥公司等厂的多条生产线上应用并获巨大成功.     

DD分解炉内湍流流场的数值分析

以气体湍流流动微分方程组及k-ε双方程模型为基础,采用Simple算法对DD分解炉内的湍流流场数值模拟,分析了炉内气体运动及湍流脉动规律和特点,并与冷模实验结果进行比较,验证数学模型的可行性,揭示了DD分解炉内部湍流流场的湍流特征.     

蜂窝夹套流动与换热的数值模拟及其结构优化

基于标准k-ε湍流模型并辅以壁面函数法,对蜂窝夹套内流体流动与传热进行了三维数值模拟。计算结果与试验结果误差在10%以内,证明了该模型的可靠性。采用正交设计及因素分析法对蜂窝锥度、蜂窝间距、蜂窝高度、蜂窝直径及蜂窝排列形式等结构参数对蜂窝夹套热力性能的影响进行研究,并依据方差分析结合响应面法对结构因素进行优化组合。     

数值模拟研究喷煤比例对NST型分解炉氮氧化物的影响

NST分解炉是目前应用最广泛的分解炉之一,分解炉的三次风管偏心斜切入分解炉锥部,两个燃烧器位于三次风管的左右两侧,三次风单向入炉的方式使得两个燃烧器处于不同的O2浓度中。分解炉中燃料型的NOx占90%以上,O2浓度是影响燃料型NOx生成及分布的主要因素。根据该分解炉的结构特点和燃料型NOx的形成机理,本文应用CFD软件,通过改变两个燃烧器的用煤量进行数值模拟,分析了不同分煤比例对NST分解炉NOx的形成及分布影响。模拟结果为该类分解炉降低NOx的操作方式和改造方向提供了理论基础。