【摘要】：我國的能源形勢極其嚴(yán)峻,且能源結(jié)構(gòu)又決定了我國能源消耗以煤炭為主,而水泥工業(yè)又是我國煤炭資源的消耗大戶,所以水泥回轉(zhuǎn)窯燃用無煙煤等低品位燃料擔(dān)任著我國的節(jié)能降耗的重要角色。然而,使用低品位無煙煤作為水泥生產(chǎn)燃料存在著火困難,燃燒穩(wěn)定性差,燃燒效率低下等諸多問題。因此,通過研究實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無煙煤的高效穩(wěn)定燃燒具有重要意義。針對水泥回轉(zhuǎn)窯燃用無煙煤存在的問題,本文以湖南金磊南方水泥有限公司(以下簡稱金磊公司)水泥窯為研究對象,通過熱工測試計(jì)算、熱重分析試驗(yàn)及數(shù)值模擬等方法相結(jié)合,進(jìn)行了較深入的研究,主要研究工作如下:首先,調(diào)研和熱工測試。在金磊公司進(jìn)行了為期一個(gè)月的的學(xué)習(xí)實(shí)踐,實(shí)習(xí)過程中分別在中控室、生產(chǎn)線和化驗(yàn)室等工作崗位上學(xué)習(xí)交流,進(jìn)行了回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱工測試及相關(guān)參數(shù)收集,按照相關(guān)國標(biāo)的規(guī)定進(jìn)行了水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的熱工計(jì)算,確定窯系統(tǒng)的能量平衡,為后續(xù)工作的開展打下了良好的基礎(chǔ)。接著,以金磊公司一規(guī)格為?4.0×60 m的水泥回轉(zhuǎn)窯為對象,利用Gambit建立計(jì)算幾何模型,利用Fluent建立湍流氣相流動(dòng)、煤粉顆粒運(yùn)動(dòng)、煤粉燃燒、輻射換熱等數(shù)學(xué)模型,根據(jù)在廠區(qū)查閱的資料及熱工測試結(jié)果確定計(jì)算邊界條件,對回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行實(shí)際工況數(shù)值模擬,并與現(xiàn)場試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證了模型的正確性。然后,對混煤燃燒過程進(jìn)行數(shù)值模擬,以金磊公司水泥窯燃用的混煤(無煙煤與煙煤比4:6)為初始值,逐步提高無煙煤摻混比,研究了一次冷風(fēng)量、煤粉細(xì)度、一次風(fēng)氧濃度等參數(shù)對水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無煙煤穩(wěn)定高效燃燒的影響。模擬研究結(jié)果表明:現(xiàn)有技術(shù)條件下,減少一次風(fēng)量,提高煤粉細(xì)度,有益于改善高摻無煙煤混煤燃燒的穩(wěn)定性和燃燒效率,但無法實(shí)現(xiàn)全無煙煤高效穩(wěn)定燃燒。最后,通過引入富氧燃燒技術(shù),開展高摻無煙煤混煤的穩(wěn)燃和燃燒效率研究。仿真模擬結(jié)果表明:當(dāng)一次冷風(fēng)量為6%,煤粉細(xì)度為80μm篩余5%,富氧濃度27%時(shí),仿真結(jié)果表明回轉(zhuǎn)窯上100%無煙煤燃燒具有較好的燃燒穩(wěn)定性和較高的燃燒效率。
【圖文】：

我國的能源結(jié)構(gòu)決定了我國能源消耗以煤炭為主，每年煤炭消費(fèi)量約占能源耗總量的 67%（世界的平均水平為 25%），這種以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)也是國環(huán)境污染嚴(yán)重的主要原因。據(jù)報(bào)道，，2009 年，我國 GDP 僅占世界的 8.6%，而能源消費(fèi)總量卻占到世界 19.5%，其中煤炭消耗量占世界總消耗量的 46.9%，石油占 10.4%；而同年美 GDP 占世界的 24.3%，煤炭和石油消費(fèi)量分別占 15.2%和 21.7%；日本 GDP 8.7%，煤炭和石油消費(fèi)量分別只 3.3%和 5.1%。由此也可看出，我國的能耗水要遠(yuǎn)高于世界平均水平，而與技術(shù)先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家比更是相差甚遠(yuǎn)，能源形勢常之嚴(yán)峻[7]。. 煤炭資源分布情況我國存在煤炭儲存量分布不均和煤炭空間地域分布不平衡等問題，大量的煤資源蘊(yùn)藏在西北、華北及中南這些經(jīng)濟(jì)技術(shù)和工業(yè)相對落后的地區(qū)，而經(jīng)濟(jì)技和工業(yè)較為發(fā)達(dá)的南方煤儲存量相對有限，且以無煙煤和含高灰分、低熱值、硫分、高水分的劣質(zhì)煤為主要煤資源，而揮發(fā)分高、易燃的優(yōu)質(zhì)煙煤含量相對少。

第 3 章 分解窯典型工況下數(shù)值模擬與結(jié)果驗(yàn)證工業(yè)窯爐燃用無煙煤已成必然趨勢，水泥窯爐在燃用無煙煤煅燒水泥的研究中也已取得了長足進(jìn)展，通過大量文獻(xiàn)查閱與學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)，水泥窯無煙煤燃燒研究主要采取生產(chǎn)線試驗(yàn)研究[24-28]。本文采用數(shù)值模擬的方法，來對水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無煙煤燃燒過程進(jìn)行仿真研究，為現(xiàn)燃用混煤的水泥生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全無煙煤全無煙煤燃燒提供可行方案。本章首先通過現(xiàn)場測量和檔案查閱的參數(shù)建立水泥回轉(zhuǎn)窯的數(shù)值計(jì)算模型，然后進(jìn)行模型的模擬驗(yàn)證。3.1 物理模型及網(wǎng)格劃分3.1.1 水泥回轉(zhuǎn)窯物理模型本文以湖南金磊南方水泥有限公司當(dāng)前運(yùn)行的2500 t/d水泥回轉(zhuǎn)窯及其專用的燃燒器為研究對象，回轉(zhuǎn)窯尺寸為 4×60m。物理模型計(jì)算域采取平均有效直徑 3.6m，窯的計(jì)算長度為 60m。圖 3-1 為水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)模型示意圖。
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ534

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 李宏柳;譚云軍;;劣質(zhì)無煙煤在新型干法窯上的應(yīng)用[J];大眾科技;2009年10期

2 胡勇;蔣勇;邱榕;安江濤;;湍流擴(kuò)散火焰中對基于混合分?jǐn)?shù)的湍流燃燒模型的數(shù)值研究(英文)[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2011年02期

3 江旭昌;;無煙煤在水泥回轉(zhuǎn)窯上的應(yīng)用條件(上)[J];新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào);2006年04期

本文編號：2675046