数值模拟研究不同喷煤位置对NST分解炉NO_x形成的影响

发布时间：2020-06-26 03:32

【摘要】：分解炉作为预分解窑的核心设备,其运行质量的好坏直接影响到水泥产量和烧成热耗。通过笔者近几年的热工标定发现:水泥行业对分解炉内部的工作状况还比较陌生,风、煤、料在分解炉内的分布还不够清楚,温度场、压力场和气体成分的分布状况更是阻碍预分解窑系统发展的一大难题。本文采用CFD仿真模拟技术,针对某厂家的NST型分解炉,通过改变喷煤位置和分煤比例进行模拟,为分解炉的降低NOx的排放提供了理论依据和指导方向。NST分解炉的主体内径(D)为7m,三次风与水平方向呈15°进入分解炉。受到三次风的进风方式的影响,分解炉气体旋转一周半的距离出分解炉,同一截面上的速度分布极不均匀。在未加生料之前,分解炉高温区主要存在于距烟室缩口0.28D至0.57D、0.57D至1D和3.71D至5.14D处。NO的分布主要存在于在O_2相对较高的0.28D至0.57D、1.14D至2D。正常工况下,生料的分解率为91.7%。本文对不同喷煤角度的研究分析发现:受到三次风进风方式的影响,不同喷煤角度的分解炉均存在一定的偏流现象。角度移动15°时的分解炉模型生料分解率较高,NO的排放量较低,不足之处在距烟室缩口2D至2.71D,出现严重的局部高温现象。随着移动角度的增加,离三次风较近的煤粉颗粒旋转角度越大,远离三次风的煤粉颗粒的运动轨迹较为混乱,在三次风管上部,下料管a区域窑气携带煤粉与三次风发生“碰撞”,使得煤粉停留时间较长而剧烈燃烧。本文针对不同喷煤高度的研究分析发现:随着高度的增加,喷煤管b侧的煤粉颗粒走向受窑气的影响越大,混乱度增加。在高度为3.86m时,生料的分解率最大,但此时的NO排放量也是最高的,高度为4.86m时,生料的分解率最低,仅有89.7%,勉强达到合理值,但此时的NO排放量最低。本文对不同分煤比例的研究分析发现:分解炉NO的排放量主要受到离三次风较近的喷煤管a侧煤粉影响,NO的排放量随着该侧煤粉用量的增加而增加,并且该侧煤粉用量增加时,分解炉下部区域的煤粉燃烧状况较差,使得中上部O_2增加,NO的形成也略显“滞后”。通过对分解炉喷煤位置和分煤比例的研究,掌握了NST型分解炉的结构特点和NOx的形成机理,为该类分解炉的改造和操作方式提供了参考依据,对降低分解炉的NOx提供了理论基础。
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ172.62
【图文】：

图 1-1 国内部分分解炉类型Fig.1-1 Type of the Calciner in domestic究所用分解炉是由南京院设计的 NST 型分解炉，其几何模型在第绍。算流体力学（CFD）体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)，是数值数学、流体科学结合的产物。在流体力学三大基本定律（动量守恒、能量守恒律）的基础上，以计算机为工具，通过离散化、数值化的数学方法的流体力学问题进行数学实验、模拟、描述和预测，以解决用传统实际问题。CFD 将各种控制方程、数值解法等，通过制作 CFD 软

分解炉热工标定得到与实际工况较为符合的模拟结果，确定仿真模拟所需的边界条模拟结果的准确性。对本文的研究对象—某厂家的 NST 分解炉进行工标定，测定了实际工况的相关物理参数。热工检测方法与数据处理81—2010《水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法》[65]进行大的数据，采用多次测定，综合评估、修正。标定内容及测点分布内容主要分为气体成分检测、气体相关物理参数检测及化学成分检体成分的检测项目主要为 O2、CO、CO2、NOx 的浓度，物理参数的测、压力、流量、煤粉和生料颗粒的粒径分布，化学成分的检验有生料学分析、煤粉的工业分析、煤粉的元素分析。标定内容及测点分布如测点示意图如图 2-1 所示，主要的测试范围是分解炉系统和回转窑场图片。

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本文编号：2729761