篦冷机冷却系统的数值模拟与实验研究

发布时间：2018-08-21 07:20

【摘要】：篦冷机是当今新型干法水泥生产工艺中重要的冷却设备,不仅关系到水泥熟料的生产质量,更是水泥工业进行余热回收利用,提高能源利用效率的主要环节。但是篦冷机内部的流动与换热情况十分复杂,速度、温度分布范围广,还受到水泥熟料颗粒的影响,难以运用实验的方法对篦冷机内的物理参数进行直接测量。因此,探究篦冷机内的流动、换热过程,以得到篦冷机的最优运行参数成为亟待解决的课题。本文采用实验测定和数值模拟相结合的方法,对篦冷机建立了二维仿真模型,利用多孔介质模型和动网格模型,使用Fluent软件模拟研究水泥熟料与冷却空气之间的流动、换热过程。模拟得到了篦冷机内部的速度场、压力场和温度场分布,数值模拟的结果可以为篦冷机的技术改造提供可靠的理论依据,对实际生产工艺有一定的指导意义。研究了篦冷机内熟料料层厚度、入口风量、入口风温、孔隙率等四个主要的热工参数的改变对篦冷机内部温度、压力分布的影响。比较了各个工况下的篦冷机热效率和余热回收热量,综合多个参数对运行工况进行了优化。针对低温风风温过高的问题,提出了改进措施,即在篦冷机尾部增加一个余热取风口,对比了增加前后的篦冷机热效率和余热回收热量。综合多个热工参数获得了最优工况,其结果对篦冷机的运行和改进有一定的指导意义。针对产量为2300t/d的水泥生产线篦冷机的实际工况,进行了实验研究。搭建实验平台,对实际生产运行过程中的相关物理量进行了实验测定,得到所需数据,计算了篦冷机的热效率和余热回收热量。同时,实验数据验证了数值模拟结果的准确性
[Abstract]:Grate cooler is an important cooling equipment in new dry cement production technology. It is not only related to the quality of cement clinker production, but also the main link of cement industry to recycle waste heat and improve energy utilization efficiency. However, the flow and heat transfer in grate cooler is very complex, the velocity and temperature distribution range is wide, and it is also affected by cement clinker particles, so it is difficult to directly measure the physical parameters of grate cooler by the experimental method. Therefore, it is an urgent task to study the flow and heat transfer process in grate cooler in order to obtain the optimal operating parameters of grate cooler. In this paper, a two-dimensional simulation model of grate cooler is established by combining experimental measurement and numerical simulation. The flow between cement clinker and cooling air is simulated by Fluent software using porous media model and dynamic mesh model. Heat transfer process The distribution of velocity field, pressure field and temperature field in grate cooler is obtained by simulation. The results of numerical simulation can provide a reliable theoretical basis for the technical transformation of grate cooler, and have certain guiding significance for practical production process. The influence of four main thermal parameters, such as clinker layer thickness, inlet air volume, inlet air temperature and porosity, on the temperature and pressure distribution of grate cooler was studied. The heat efficiency of grate cooler and the heat recovery of waste heat are compared under different working conditions. The operating conditions are optimized by synthesizing several parameters. Aiming at the problem that the low temperature wind temperature is too high, the improvement measures are put forward, that is, adding a waste heat tuyere at the end of the grate cooler, and comparing the heat efficiency of the grate cooler before and after the increase and the heat recovery of the waste heat. The optimum working conditions are obtained by synthesizing several thermal parameters, and the results have a certain guiding significance for the operation and improvement of grate cooler. According to the actual working conditions of the grate cooler of cement production line with 2300t/d output, an experimental study was carried out. The experimental platform was set up and the relevant physical quantities in the actual production and operation were measured and the required data were obtained. The thermal efficiency and heat recovery of the grate cooler were calculated. At the same time, the experimental data verify the accuracy of the numerical simulation results.
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ172.622.4

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本文编号：2194969