水泥窑SP余热锅炉过热器管束积灰特性的模拟研究

发布时间：2020-07-04 19:11

【摘要】：能源与环保相关问题是人们密切关注的焦点。水泥熟料煅烧过程中排放出大量低温废气,其所含热量约占水泥熟料锻烧总耗热量的30%,若对这部分热量进行回收利用,对节能与环保具有重要意义。由于水泥窑出口烟气中含有较高浓度的飞灰,引入余热锅炉后会产生磨损、积灰等问题,影响余热锅炉的热回收效率和使用寿命。本文以某公司5000t/d新型干法水泥生产线SP余热锅炉过热器为研究对象建立仿真模型,对其流动、传热和积灰特性展开深入研究,旨在为提高余热锅炉高效运行提供技术支持。本文研究内容及结论如下:(1)对水泥窑SP余热锅炉过热器区域烟气流动和传热特性展开模拟,得到了过热器区域流场、温度场和压力场的分布规律,研究结果表明:过热器-烟气间传热特性数Nu、对流换热系数h、过热器进出口压降△P等随烟气入口流速的增大逐渐增大,并通过实测数据和经验公式验证了数值模拟方法的可靠性;(2)基于速度积灰准则,应用用户自定义函数编写判定飞灰沉积的源程序;(3)研究了飞灰颗粒粒径、烟气流速、烟气含尘量、烟气温度等流动参数对飞灰颗粒沉积特性的影响,结果表明:在所研究范围内,小粒径颗粒在每排换热管束壁面的沉积没有明显规律,大粒径颗粒沿着烟气流动方向沉积率整体呈下降趋势;随烟气流速增大,小粒径飞灰沉积率呈上升趋势,而大粒径飞灰沉积率则呈下降趋势;随着烟气含尘量和烟温的增大,飞灰沉积率呈上升趋势;(4)研究了过热器管束布置方式、形状、节距等结构参数对飞灰颗粒沉积特性的影响,结果表明:圆管沉积率大于椭圆管,顺排沉积率大于错排,使用错排椭圆管可有效降低飞灰颗粒沉积率;增大横向节距,可有效减少积灰;增大纵向节距,积灰稍有减少;(5)提出在过热器上方加装百叶窗分离器以减少换热管束壁面飞灰颗粒沉积的技术方案,并通过仿真和正交分析法得到了优化的百叶窗分离器结构参数:叶片倾角为27°、间距为190mm、遮盖距离为300mm、块数为6块,研究结果表明:加装优化设计的百叶窗分离器后飞灰沉积率减少了 68.86%,系统阻力损失上升了 268Pa。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK229.929
【图文】：

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炭作为主要的能源供应源，消耗量必定更大。以煤作为主要一次能源的国情决定逡逑了我国水泥行业在未来相当长一段时间仍会使用煤作为主要燃料［３】。２０１４－２０１７逡逑年我国水泥生产量及２０１８预测情况统计表［４］见图１．１。虽然近几年来，中国水泥逡逑的产量基本保持稳定，年产量约在２３－２４亿吨左右，但生产水泥所需的煤炭消耗逡逑量仍然很大，因而对能源的需求量依然很大，节能减排、降低能耗、进一步提高逡逑能源利用率显得尤为重要。节能减排不仅可以降低能耗、还可以提升能源使用效逡逑率，对保护生态环境有重要意义。逡逑２５．００逦２４．７６逦２．５逦３逡逑２邋４邋５０逦々丨逡逑Ｉ邋２４－００逦，，邋／■逦Ｘｓ＾ｌ８逡逑！，．00逦Ｈ＼ｌ／１逦ｉ逦Ｉ逡逑Ｉ：逦Ｉ逦ｒ逦１逦Ｉ逦Ｉ逦：逡逑２０１４邋年邋２０１５邋年邋２０１６邋年邋２０！邋７邋年邋２Ｇ１８邋年逡逑＿ｗｌ计产量（亿盹）逦＿＾＿累计增长（％〉逡逑图１．１邋２０１４－２０１７年本国水泥生产量及２０１８年预测情况统计图表逡逑由于生产水泥必须消耗大量的煤炭能源以及电力能源，水泥生产中水泥窑排逡逑放出大Ｍ：的不能被生产直接利用的温度在３５０°Ｃ左右的低温废气，这部分废气的逡逑热Ｍ？占燃料总输入热量的３０％左右，如果直接排放到大气中，不仅造成能源的严逡逑重浪费

余热发电

第１章绪论热发电热力系统包括３种形式，分别为单压不补汽式、多压补汽式、汽式。逡逑压不补汽式纯余热发电系统的主要原理为ＡＱＣ和ＳＰ余热锅炉产生相近的主蒸汽，经由蒸汽母管混合后进入蒸汽轮机做功从而带动发电做功后蒸汽进入冷凝器冷凝成水，再经过除氧器除氧后由给水栗送入Ａ炉供水，从而形成一个完整的余热发电热力循环系统；该系统ＡＱＣ生产的热水供入ＡＱＣ余热锅炉蒸汽段及ＳＰ余热锅炉；单压不补汽系统工艺流程见图１．２。逡逑亩尾预热ｉ

【参考文献】