本文選題：分解爐 + 模擬��； 參考：《濟南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：分解爐是水泥窯外預(yù)分解技術(shù)的核心設(shè)備之一,承擔(dān)著煤粉燃燒、碳酸鹽分解等多種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。作為水泥工業(yè)煙氣中主要污染物之一的NOx,會對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。本文基于Fluent軟件對某廠5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線的DD型分解爐進行了數(shù)值模擬,得到了分解爐的流場信息及NOx的生成特性,并以尿素作為還原劑采用選擇性非催化還原法(SNCR)對分解爐內(nèi)NOx進行脫除。同時,優(yōu)化設(shè)計了SNCR脫硝工作參數(shù),以提高脫硝性能,獲取更合理的脫硝工作參數(shù),為水泥分解爐脫硝提供理論指導(dǎo)。本文的主要研究內(nèi)容如下：(1)根據(jù)DD型分解爐實際尺寸,采用Gambit軟件建立物理模型,利用布爾運算將分解爐分成若干形狀規(guī)則的幾何體,采用分塊網(wǎng)格劃分技術(shù)進行網(wǎng)格劃分,獲取較高質(zhì)量的網(wǎng)格。(2)建立分解爐數(shù)學(xué)模型,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型模擬氣相湍流流動,采用組分輸運模型模擬煤粉燃燒及化學(xué)反應(yīng),采用P-I輻射模型模擬輻射換熱,獲得了分解爐內(nèi)流場信息,模擬結(jié)果表明：流體運動速度沿分解爐中心軸線對稱,多處出現(xiàn)渦旋現(xiàn)象；煤粉燃燒后產(chǎn)生大量的熱量,分解爐內(nèi)溫度從主燃燒室至出口處呈拋物線形梯度遞減,最高溫度在煤粉燃燒器上側(cè),約為1800K,出口處溫度約為1150K；煤粉燃燒后揮發(fā)份、O2、CO和CO2的濃度場分布符合燃燒基本規(guī)律,燃燒狀況良好,分解爐配風(fēng)比例恰當(dāng)。(3)利用后處理的方法,采用污染物生成模型模擬了分解爐內(nèi)NO的生成,獲得了NO的分布規(guī)律,模擬結(jié)果表明：NO大量生成于主燃燒室內(nèi),是煤粉燃燒的結(jié)果,其生成濃度與煤粉用量相吻合,在流體的不斷擴散下,最終均勻地彌漫在分解爐內(nèi),若只考慮分解爐內(nèi)煤粉燃燒產(chǎn)生的燃料型NOx,出口處NO的濃度約為450ppm,綜合考慮實際工況中窯尾煙氣攜帶入爐的NO,分解爐出口處NO的濃度約為850ppm。(4)以尿素為還原劑,采用SNCR模型模擬了分解爐內(nèi)SNCR脫硝過程,結(jié)果表明,尿素的噴入能降低煙氣中NO的濃度。為提高脫硝效率,獲取適合該模型的最佳脫硝工作參數(shù),對尿素噴射參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計,結(jié)果表明,尿素噴射角度為分解爐Z軸方向水平向下60°、噴射速度為25m/s、噴射高度距分解爐入口26m時,脫除NO的能力最強；為獲取較佳的脫硝效果和較低的NH3逃逸,尿素與NO的摩爾比不宜超過1.0,最佳范圍在0.8～0.95之間。
[Abstract]:Calciner is one of the core equipments of precalciner technology in cement kiln. It undertakes a variety of complex chemical reactions such as pulverized coal combustion, carbonate decomposition and so on. As one of the main pollutants in the flue gas of cement industry, no x will cause serious damage to the environment. Based on Fluent software, the DD type calciner of 5000t/d cement clinker production line in a factory is numerically simulated in this paper. The flow field information of the calciner and the generation characteristics of NOx are obtained. The NOx in the calciner was removed by selective non-catalytic reduction with urea as reducing agent. At the same time, the working parameters of SNCR denitrification are optimized to improve denitrification performance, obtain more reasonable denitrification parameters and provide theoretical guidance for denitrification in cement calciner. The main contents of this paper are as follows: (1) according to the actual size of DD type calciner, the physical model is established by using Gambit software, and the calciner is divided into some regular geometric bodies by Boolean operation. The mathematical model of calciner is established. The standard k- 蔚 model is used to simulate the gas phase turbulent flow, the component transport model is used to simulate the combustion of pulverized coal and chemical reaction, and the P-I radiation model is used to simulate the radiation heat transfer. The flow field information in the calciner is obtained. The simulation results show that the velocity of the fluid moves symmetrically along the central axis of the calciner, and vortex phenomenon occurs in many places, and a large amount of heat is produced after the combustion of pulverized coal. The temperature in the calciner decreases from the main combustion chamber to the outlet with a parabolic gradient, the highest temperature is about 1800K on the top side of the pulverized coal burner, and the temperature at the outlet is about 1150k.The distribution of the concentration fields of CO and CO2 in the volatile matter of pulverized coal combustion accords with the basic combustion law. The combustion condition is good and the air distribution ratio of calciner is proper. 3) by using the method of post-treatment, the no generation in the calciner is simulated by using the pollutant generation model, and the distribution of no is obtained. The simulation results show that a large number of no is produced in the main combustion chamber. It is the result of pulverized coal combustion, and its formation concentration is consistent with the amount of pulverized coal. Under the continuous diffusion of the fluid, it eventually diffuses uniformly in the calciner. If only the fuel-type no produced by pulverized coal combustion in the calciner is considered, the concentration of no at the outlet is about 450 ppm.The concentration of no at the outlet of the calciner is about 850ppm.m4, and the concentration of no at the outlet of the calciner is about 850ppm.m.4) Urea is used as reductant. The process of SNCR denitrification in calciner was simulated by SNCR model. The results show that the injection of urea can reduce the concentration of no in flue gas. In order to improve the denitrification efficiency and obtain the best denitrification parameters suitable for the model, the optimum design of urea spray parameters was carried out. When the injection angle of urea is 60 擄horizontally down the Z axis of the calciner, the injection velocity is 25m / s, and the injection height is 26m from the inlet of the calciner, the ability of no removal is strongest, in order to obtain better denitrification effect and lower NH3 escape, The molar ratio of urea to no should not exceed 1.0, and the optimum range is between 0.8 and 0.95.
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X781.5;TQ172.6

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本文編號：1908829