高溫豎窯作為燒結(jié)剛玉生產(chǎn)的主要熱工設(shè)備,在生產(chǎn)過程中存在能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量不均勻、爐襯結(jié)構(gòu)易毀壞、剛玉生坯易破碎等問題。由于窯內(nèi)溫度高,工作條件苛刻,采用常規(guī)的實驗手段無法直接開展研究。因此本文采用數(shù)值模擬的方法研究窯內(nèi)天然氣的燃燒情況,分析影響溫度分布、能耗與產(chǎn)品質(zhì)量的因素,并對熱工工藝參數(shù)、燃燒器的布置和顆粒堆積方式進(jìn)行優(yōu)化;對爐襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳熱計算和振動模態(tài)分析,研究影響爐襯能耗與爐襯壽命的因素,優(yōu)化爐襯材料和爐襯結(jié)構(gòu);最后采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,研究了顆粒破碎的臨界應(yīng)力,為豎窯內(nèi)升降溫制度以及出料速度的設(shè)定提出建議。研究表明:（1）當(dāng)天然氣與一次空氣的比值為1:9時,窯內(nèi)溫度最高;當(dāng)天然氣與一次空氣配比為1:12和1:13時,此時窯內(nèi)溫度分布均勻,溫度值約為1960℃,適合燒結(jié)剛玉煅燒。高溫豎窯中,空氣過剩系數(shù)從6.9增大到12.2的過程中,隨著冷卻風(fēng)量的增加,沒有促進(jìn)甲烷的燃燒程度,但窯內(nèi)溫度逐漸降低。當(dāng)燃燒器在豎直面上向下角度為30°時,此時在煅燒帶的溫度分布主要區(qū)間為1800¹930℃,適合剛玉的煅燒,溫度分布均勻,有利于煅燒出質(zhì)量均勻的剛玉產(chǎn)品... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 燒結(jié)剛玉生產(chǎn)工藝
    1.2 豎窯
        1.2.1 豎窯煅燒產(chǎn)品質(zhì)量與能耗分析
        1.2.2 豎窯煅燒產(chǎn)品質(zhì)量與能耗影響因素的研究
    1.3 填充床內(nèi)的燃燒
        1.3.1 填充床內(nèi)流體流動阻力的計算
        1.3.2 填充床內(nèi)的燃燒
    1.4 豎窯的爐襯材料與結(jié)構(gòu)
    1.5 選題意義及主要研究內(nèi)容
第2章 高溫豎窯數(shù)值模擬計算的理論基礎(chǔ)
    2.1 顆粒運(yùn)動方程
    2.2 流體流動控制方程
        2.2.1 連續(xù)性方程
        2.2.2 動量方程
    2.3 能量守恒方程
    2.4 氣固間相互作用模型
    2.5 甲烷燃燒模型
    2.6 固體熱-力耦合模型
        2.6.1 傳熱計算
        2.6.2 熱應(yīng)力計算
    2.7 爐體結(jié)構(gòu)振動模態(tài)計算模型
第3章 高溫豎窯非預(yù)混燃燒數(shù)值模擬與燃燒優(yōu)化
    3.1 模型簡化與計算方法的選擇
        3.1.1 Kamiuto實驗物理模型與模型簡化
        3.1.2 數(shù)值模擬方法
        3.1.3 邊界條件和求解
        3.1.4 結(jié)果與討論
    3.2 工業(yè)生產(chǎn)用高溫豎窯模型建立與網(wǎng)格劃分
    3.3 燒結(jié)剛玉顆粒對氣體流動阻力系數(shù)的計算
    3.4 方案設(shè)計
        3.4.1 燃燒參數(shù)
        3.4.2 燃燒器的布置
        3.4.3 顆粒尺寸和孔隙率
    3.5 計算結(jié)果與分析
        3.5.1 燃燒參數(shù)的影響
        3.5.2 燃燒器布置對燃燒的影響
        3.5.3 顆粒尺寸與孔隙率對燃燒的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 高溫豎窯爐襯材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    4.1 爐襯材料設(shè)計方案
    4.2 爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計方案
    4.3 數(shù)值模擬
        4.3.1 數(shù)值模擬計算方法與步驟
        4.3.2 永久層材料對爐襯溫度分布的影響
        4.3.3 爐襯結(jié)構(gòu)對爐襯固有頻率的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 燒結(jié)剛玉顆粒破碎時臨界熱應(yīng)力數(shù)值計算
    5.1 破碎實驗
        5.1.1 實驗方法
        5.1.2 實驗方案
        5.1.3 實驗結(jié)果
    5.2 數(shù)值模擬計算
        5.2.1 模型建立與網(wǎng)格劃分
        5.2.2 邊界條件與材料性能參數(shù)
        5.2.3 計算結(jié)果與分析
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目



本文編號：3172995