回转窑内煤粉燃烧机理数值模拟的研究

针对-回转窑建立模型进行煤粉燃烧的数值模拟,其中气相采用k—ε双方程湍流模型,离散相采用颗粒轨道模型,燃烧采用非预混燃烧结合简化的PDF模型,辐射采用P1模型。数值模拟计算结果揭示了挥发分释放与燃烧的过程以及焦炭的燃烧机理,为煤粉在回转窑内的优化燃烧提供了重要的理论参考依据。     

回转窑内煤粉燃烧及气体分布的数值模拟研究

运用CFD数值模拟的方法 ,研究回转窑中煤粉燃烧及气体分布。冷态模拟结果显示窑内产生中心回流区、内回流区和外回流区;热态模拟,结合温度场对窑中各气体分布进行详尽的说明。     

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.     

四通道煤粉燃烧器在窑内燃烧的热态数值模拟分析

1前言西部高原地区随着水泥生产线日产量逐步提高,喂煤量随之加大,导致喷煤管内煤粉存在不均匀现象,分解炉出口的温度也相应波动,造成了分解炉喷     

旋涡式低NOX煤粉燃烧器燃烧特性的数值模拟

在冷态实验和数值研究的基础上,采用STAR-CD软件对旋涡式低NOx煤粉燃烧器进行了热态模拟,分别得出了燃烧器内还原区和燃尽区的燃烧特性. 还原区流场呈涡旋状,颗粒处在高速旋转、燃烧、破碎的状态,其内严重缺氧,温度较低且分布均匀. 燃尽区内氧气浓度相对较高,温度较高,有利于颗粒的燃尽. 对于0.5 mm以下颗粒,本燃烧器能够稳定地燃烧,并得到较低的氮氧化物排放. 对燃烧器优化设计的计算结果表明,将一次风单管进风改为多口进风能够较好地将大颗粒压制在下部的旋流区内,在保证低氮氧化物排放的同时,有利于阻止颗粒逃逸、提高燃烧效率. 在优化的计算工况下,其NOx的排放量仅为118 mg/Nm3,远低于固态排渣炉650 mg/Nm3的国家排放标准.     

煤粉细度对生产的影响分析

在熟料煅烧中,煤粉既是燃料,又是广义上的原料,煤粉质量的好坏直接关系到熟料的质量和产量,是稳定生产的关键因素之一。细度是煤粉生产的主要指标,在窑系统煅烧过程中,优良的细化煤粉可以充分快速地和氧气反应,迅速释放热能,同时获得良好稳定的窑况,所以很多企业要求煤粉越细越好,有的企业走了极端,不仅没降低总能耗,而且出现了系统电耗上升、煤磨机产量下降、窑系统大幅波动问题,甚至出现掉砖、制煤系统爆炸等事故,付出了沉重的代价。     

多风道煤粉燃烧器拢焰罩的长度对窑内煤粉燃烧状况影响的研究

本文运用计算流体力学（CFD）技术，以大型流体工程计算软件CFX4．3为工具，模拟研究了喷煤燃烧器的扰焰罩长度对回转窑内煤粉燃烧过程规律的影响，结果表明，一定长度的扰焰罩有利于加强燃烧器出口附近的湍流混合和煤粉燃烧。     

回转窑煤粉高效低NOx燃烧的最佳二次风温研究

针对一四通道煤粉燃烧器及φ4.8 m×70 m水泥回转窑,应用FLUENT软件,研究了二次风温对回转窑窑头煤粉燃烧效率、火焰形状以及NOx生成的影响.模拟结果表明,窑内NOx浓度随二次风温增加而显著增加,当风温由1155 K增加至1455 K时,NOx浓度增加了1.73倍.燃用某烟煤,当内外风量比为0.8,空气系数为1.1,煤粉粒径为88 μm时,通过仿真计算得到了火焰形状很好满足煅烧工艺要求的煤粉高效低NOx燃烧的最佳二次风温(T=1255 K).在此温下,煤粉火焰黑火头长1 m,火焰温度为2200 K,窑内烧成长度为12 m,火焰形状好,能很好满足煅烧需要;煤粉燃烧效率高;NOx排放量为390.91 mg/Nm3,符合国家排放标准.实测窑尾烟气温度及各组分浓度与仿真计算结果误差均小于5％.模拟计算结果可靠,为分解窑混煤高效低NOx煅烧水泥窑头操作参数优化提供了依据.     

125 MW煤粉炉内分级燃烧的数值模拟

对125 MW煤粉炉内两种工况的分级燃烧进行了数值模拟,得到了炉内温度、速度分布以及NOx,CO,CO2等气相组分浓度分布.结果表明,随二次风率降低、燃尽风率的增加,炉内最高温度降低,炉内高温区上移,NOx浓度降低;整个炉膛内部湍流强度都比较强烈;炉内CO和CO2浓度分布及速度分布与实际燃烧状况能较好吻合,可为低NOx燃烧技术和锅炉改造提供指导.     

可燃替代燃料煤粉燃烧器的数值模拟研究

针对SINOMA研发的替代燃料燃烧器的结构特征,利用Fluent软件平台,采用Eulerian/Lagrangian方法,对回转窑内替代燃料用燃烧器的火焰性状及各物理场进行模拟分析研究,当替代燃料热量替代率为15%时,替代燃料的加入并未给水泥窑热工状态带来不利影响。     

水泥回转窑煤粉燃烧过程的数值模拟

为了研究水泥回转窑NOx浓度与温度的变化规律,对其内煤粉燃烧过程进行数值模拟,模拟结果与监测数据相对吻合.研究结果表明:当煤粉喷入量为一次风量的0.5～1.0倍时,水泥回转窑冷却段、煅烧段、过渡段、出口NOx浓度分别为0、100～1300 mg/m3、200～1300 mg/m3、100～1000 mg/m3,温度分别为1100～1300 K、1400～1900 K、1600～1750 K、1300～1700 K;煤粉喷射量为一次风量的0.6～0.8倍时,水泥回转窑内NOx浓度较低、温度较高,较为适合实际水泥生产工艺.     

回转窑传热模型与数值模拟

对回转窑内传热过程进行了分析 ,在已有研究基础上归纳了各项换热系数的关联式 ,尤其结合热渗透模型完善了回转壁面与料床之间传热机制的研究 ,并提出通用的计算关联式。进而提出了内热式炉型的一维轴向传热模型 ,并根据已发表的试验数据验证了该模型和各换热系数的适用性。计算表明在窑内低温段 ,物料的受热主要来自其覆盖的回转壁面对其加热 ;而在高温段 ,气体的辐射热量成为加热料床的主要热源。此外 ,由物料进口端沿轴向窑壁散热增大 ,在窑内高温段窑壁的散热甚至高于物料吸热量 ,因此在回转反应器的设计中应充分考虑窑壁散热造成的热效率降低并采取相应措施。     

基于Aspen Plus水泥窑炉NOx生成仿真与减排优化研究

针对水泥窑炉生产过程中分解炉和回转窑NOx产生的全过程,采用Aspen Plus软件建立系统仿真模型,并通过现场试验数据对模型进行可靠性验证;采用模型模拟研究分解炉中温度和燃烧气氛对NOx的影响规律.结果表明:分解炉中温度从804℃变化到1050℃,NOx浓度从242 mg/m3变化到800 mg/m3,分解炉温度超过...     

基于CFX的多腔回转炉中催化剂颗粒加热的数值模拟

采用计算流体动力学软件CFX研究多腔回转炉中催化剂颗粒的加热过程,预测物料在高温段的驻留时间,计算炉内物料、空气和炉壳的轴向温度分布及炉内热量分配. 结果表明,将空气进口速度增大至2.5倍,驻留时间缩短至0.978倍,多腔回转炉消耗的电能增大至1.918倍,电能消耗主要由炉外壁向外散热转变为空气升温吸热;将物料进口速度增大至5倍,驻留时间缩短至0.193倍,多腔回转炉消耗的电能增大至2.047倍,电能消耗主要由炉外壁向外界散热转变为物料升温吸热;将多腔回转炉的热传导系数增大至4倍,驻留时间延长至1.007倍,多腔回转炉消耗的电能增大至1.147倍,电能消耗主要是炉壳外壁向外界散热. 降低空气进口速度、适当减小催化剂进口速度和提高炉壳热传导系数对多腔回转炉的设计至关重要. 模拟的炉壳温度与测量数据在规律和数值上都符合较好.     

回转窑煤粉计量控制系统

本文介绍了冲量式流计量,失重秤,转子秤,环状天平型煤粉计量供给系统、科里奥利煤粉计量系统等几种回转窑煤粉计量控制系统的系统特点、原理结构,性能及应用情况,并介绍了一种数字式的流量计。     

热解燃烧链条炉低NOx排放特性的数值模拟

利用Fluent软件,对功率为1.4 MW的新型热解燃烧链条炉的NOx排放特性进行了数值模拟,其中,煤热解产生的还原性可燃气简化为CH4,采用添加元素N的乙烯-空气混合物模拟链条炉排半焦层燃烧及其生成的NO. 数值计算结果表明,在过量空气系数为1.2、再燃比为30%的燃烧条件下,热解燃烧比传统燃烧可降低NO排放14.6%. 热解燃烧链条炉由于热解气的再燃作用,在炉膛中形成一局部还原区,可较有效地降低NOx排放,证明了热解燃烧技术的可行性. 增大再燃比和减小炉排前段风室配风量可提高出口NO还原率,减小炉膛前拱长度和前后拱间距会使NO还原作用增强.     

基于回流区特性对水泥回转窑减排NOx的分析

本文提出基于回流区特性实现NOx的减排,并运用FLUENT软件对某2500 t/d线用四通道煤粉燃烧器回流区进行了冷态模拟,研究了燃烧器不同风道的风量变化对回流区的影响,并根据模拟结果进行了调整.结果表明:回流区面积及烟气回流量与内旋流风风量大小成正相关,而轴流风和外旋流风单独改变对回流区特性影响很小;增加内旋流风风量可显著降低烟室NO含量,NO降低约53％;证实了烟气回流的增加可减少回转窑内NOx生成量的推论.     

水泥回转窑窑尾烟气超低排放的技术改造

从稳定原燃材料质量、设备升级维护、优化分级燃烧技术、应用高效智能SNCR脱硝技术等方面,介绍了回转窑窑尾烟气超低排放技术改造措施及取得的效果.2021年5月至今,窑系统运行稳定,成功将NOx本底值降低到820mg/Nm3,NOx排放量控制在＜50mg/Nm3,污染物(颗粒物、S02、NOx)排放总量控制在612kg/d...     

进口甲烷再燃烧对煤粉燃烧以及Nox生成影响的数值模拟

A full two-fluid model of reacting gas-particle flows and coal combustion is used to simulate coal combustion with and without inlet natural gas added in the inlet. The simulation results for the case without natural gas burning is in fair agreement with the experimental results reported in references. The simulation results of different natural gas adding positions indicate that the natural gas burning can form lean oxygen combustion enviroment at the combustor inlet region and the NOx concentration is reduced. The same result can be obtained from chemical equilibrium analysis.