發(fā)布時間：2018-06-21 19:19

  本文選題：分解爐 + 數(shù)值模擬　； 參考：《山東大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)技術(shù),近年來,新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)日益成熟,并向著系列化、大型化、生態(tài)化方向發(fā)展。窯尾預(yù)分解系統(tǒng)是新型干法水泥生產(chǎn)過程中的核心部分,而分解爐是窯尾預(yù)分解系統(tǒng)的核心設(shè)備。本文采用實驗測定和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對山水集團(tuán)山東水泥廠2000t/d 3#生產(chǎn)線的分解爐進(jìn)行了傳熱和流動特性的研究。主要工作如下：1、結(jié)合現(xiàn)場情況,合理布置監(jiān)測點(diǎn)和采樣點(diǎn),對實際工況中的相關(guān)物理量進(jìn)行了實驗測定,并得到所需數(shù)據(jù)。2、利用Pro/ENGINEER軟件對分解爐建立幾何模型,并對分解爐的幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。選取幾組不同數(shù)量的網(wǎng)格,進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性驗證,確定數(shù)值模擬的最佳網(wǎng)格數(shù)目。3、使用FLUENT軟件,選用標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型對分解爐氣相流場進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了氣相流場的速度分布云圖、速度矢量圖和系統(tǒng)流線圖。結(jié)果表明,氣體整體上呈螺旋上升,爐內(nèi)多處存在環(huán)狀渦流和明顯的渦旋現(xiàn)象,但是爐內(nèi)速度分布并不對稱。4、在氣相流場模擬的基礎(chǔ)上,選擇離散相模型,對分解爐氣固兩相流場進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了速度分布云圖、生料顆粒軌跡圖和煤粉顆粒軌跡圖。結(jié)果表明,速度分布的整體趨勢和氣相流場類似,生料顆粒和煤粉顆粒在分解爐內(nèi)擴(kuò)散狀況良好,幾乎充滿整個爐體空間,生料顆粒在爐內(nèi)的最長停留時間達(dá)到了11.9s。5、選用借助概率密度函數(shù)(PDF)的非預(yù)混燃燒模型,對分解爐煤粉燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了煤粉燃燒流場的速度分布、溫度分布、各組分濃度分布情況和煤粉顆粒軌跡圖。結(jié)果表明,熱態(tài)流場的的速度分布情況和冷態(tài)流場趨勢大致相同,但整體速度要高于冷態(tài)氣相流場,同樣存在速度分布不對稱的現(xiàn)象；溫度場的分布存在出口溫度太高、下部混合室近壁區(qū)溫度過高等不合理之處；爐內(nèi)O2、CO2、CO濃度分布合理。煤粉顆粒分散狀況良好。6、針對數(shù)值模擬的結(jié)果,對該生產(chǎn)線的分解爐結(jié)構(gòu)提出相應(yīng)的改進(jìn)方案,并對改進(jìn)后的分解爐模型分別進(jìn)行了氣相流場、氣固兩相流場和煤粉燃燒的數(shù)值模擬。與改進(jìn)前對比,速度場、溫度場均得到一定改善。
[Abstract]:The new dry process cement production technology is the most advanced cement production technology in the world at present. In recent years, the new dry process cement production technology is becoming more and more mature, and it is developing towards serialization, large-scale and ecological direction. The kiln end precalciner is the core part of the new dry cement production process, and the calciner is the core equipment of the kiln tail precalciner system. In this paper, the heat transfer and flow characteristics of the calciner in the 2000t/d 3# production line of Shandong cement Plant of Shanshui Group are studied by means of the combination of experimental measurement and numerical simulation. The main work is as follows: 1. According to the field conditions, the monitoring points and sampling points are reasonably arranged, and the relevant physical quantities in the actual working conditions are measured experimentally, and the required data .2. the geometric model of the calciner is established by using Pro/ engineer software. The geometric model of calciner is meshed. Several different numbers of meshes were selected to verify the grid independence, and the optimum mesh number of numerical simulation was determined. The standard K- 蔚 model was used to simulate the gas phase flow field in the decomposed furnace using fluent software. The velocity distribution cloud diagram, velocity vector diagram and system streamline diagram of gas phase flow field are obtained. The results show that the gas is spiraling upward, and there are annular eddy currents and obvious vortex phenomena in many places in the furnace, but the velocity distribution in the furnace is not symmetrical .4. on the basis of gas phase flow field simulation, the discrete phase model is chosen. The gas-solid two-phase flow field in the decomposing furnace was simulated, and the velocity distribution cloud diagram, raw meal particle trajectory diagram and pulverized coal particle trajectory diagram were obtained. The results show that the overall trend of velocity distribution is similar to that of gas-phase flow field. The diffusion of raw and pulverized coal particles in the calciner is good and almost fills the whole furnace space. The longest residence time of raw meal particles in the furnace reaches 11.9s. 5. By using the non-premixed combustion model with probability density function (PDF), the combustion process of pulverized coal in calciner is simulated numerically, and the velocity distribution and temperature distribution of pulverized coal combustion field are obtained. Distribution of each component concentration and trace map of pulverized coal particles. The results show that the velocity distribution of the hot flow field is approximately the same as that of the cold flow field, but the overall velocity is higher than that of the cold gas phase flow field, and the velocity distribution is asymmetrical, and the outlet temperature of the temperature field is too high. The distribution of CO _ (2) CO _ (2) CO _ (2) in the furnace is reasonable. According to the result of numerical simulation, the improved scheme of calciner structure of this production line is put forward, and the gas phase flow field of the improved calciner model is carried out respectively. Numerical simulation of gas-solid two-phase flow field and pulverized coal combustion. Compared with the former, the velocity field and temperature field are improved to some extent.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ172.6

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本文編號：2049740