回转窑余热回收装置及系统的性能分析与优化设计
发布时间：2021-11-08 03:46
水泥是国民生产的基础行业,同时也是高耗能行业。回转窑是水泥生产过程中熟料生成的核心部件,其能源消耗决定着水泥工业的生产水平。回转窑设备的能量损失主要来源于其外壳表面对外散热以及窑内出口余热烟气,相关研究表明其能量损失占水泥生产线总能耗的30～40%左右。因此,减少或者回收回转窑设备的能量损失对于水泥工业的节能减排具有重要意义。本文以回转窑表面用余热回收装置及相关余热回收系统为研究对象,分析了回转窑余热回收装置及相关系统的传热与流动特性,构建了回转窑余热利用设备及系统优化设计的理论模型,应用优化算法对其结构与运行参数进行了优化设计,主要研究内容与取得的成果如下所示:1.针对回转窑集热器装置及系统的设计缺乏考虑回转窑正常生产运行的问题,理论分析了回转窑横截面的传热过程,确定了集热器装置的功能和边界条件,构建了回转窑表面散热的数学模型,对实际生产的回转窑进行实验测量,数值计算了集热器系统所需的热源温度以及换热量。总结了余热回收用集热器系统的基本设计方法如下:窑内生产分为三个不同区域,各个区域的化学反应需要一定的温度。对于回转窑外壳表面,为避免其钢制结构承受较大热应力而造成寿命降低,各个区域外...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２并联集热器系统示意图??
〇＇．Ｐ?［。说（２＇３４）??图２－３所示为ｎｘｍ个集热器所组成的串并联回转窑表面余热回收系统，系??统每个支路的能量守恒方程可写为：??Ｃ?ｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??｜Ｙ｜７ｊＴｊ??？?？?？?？?？??？?？?？?？?？?？?？??ｇｇｇｊ?ｊ??ＢＢＢ?ｉ?ｉ??Ｈｅｕｌ?ｒｅｃｏｖｅｒｓ??丨丨丨Ｏｆｆ?—??＂４?７?？??！?？ｕ??Ｉ＇ｕ?１１１?｜＞??图２－３串并联集热器系统简化示意图??〇?＝ｌｍ＇ＣＰ＾Ｉ．〇－Ｔ＞ｎ）（ｊ＇?＝?ｌ）??（２－３５）??其中，２为集热器的换热量，和：Ｔ分别为入口冷流体的温度和热源温度，??／和７？分别表示第／个支路及第／支路的第ｙ个集热器，〇表示出口。??由于集热器对应热源温度７＾为常数［１２Ｑ］，因此集热器的传热方程如下形式：??２０??
图２－５回转窑余热烟气利用系统汽水过程图??２．２．１余热烟气利用系统锅炉的热阻分析??如图２－６所示为余热锅炉中冷工质和余热烟气之间的温差随着换热量的变??化趋势，即余热锅炉工质的图。图中上端的斜线与下端的折线分别表示余热??烟气与管内工质的温度变化，余热锅炉管内的工质存在着三种状态，分别为液态、??汽液两相以及汽态，因此，余热锅炉内的传热过程可以被分为区域１、区域２和??区域３，这三个区域可被视为三个换热面串联组成的锅炉受热面。另外，７｝，，和??Ｔｗ分别表示区域１和区域２换热面的出口温度。??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种回转窑余热回收用集热器的实验研究及其结构优化[J]. 殷谦,杜文静,纪兴林,程林. 化工学报. 2016(07)
[2]我国水泥工业产能及能耗现状浅析[J]. 董剑,王迪,陈施华,赵青林. 新世纪水泥导报. 2016(02)
[3]新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景[J]. 凌飞华. 四川水泥. 2016(03)
[4]祁连山集团公司生料粉磨系统电耗的分析[J]. 屈跟平. 水泥. 2015(09)
[5]水泥回转窑筒体表面余热回收装置设计、制造、运行综述[J]. 郑建国. 工业锅炉. 2013(03)
[6]水泥窑用耐火材料的研究进展[J]. 张巍. 水泥工程. 2013(02)
[7]Entransy dissipation,entransy-dissipation-based thermal resistance and optimization of one-stream hybrid thermal network[J]. WANG WenHua,CHENG XueTao,LIANG XinGang. Science China（Technological Sciences）. 2013(02)
[8]对水泥厂纯低温余热发电的一些看法[J]. 姚敏娟,许卫革,高轲. 水泥工程. 2011(03)
[9]新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景浅析[J]. 周毅. 科技创新导报. 2011(09)
[10]回转窑热工状况影响参数的数值模拟[J]. 陈文仲,王春华,田远航,王立军. 化工学报. 2011(01)
博士论文
[1]连续与搭接螺旋折流板换热器理论分析与实验研究[D]. 曹兴.山东大学 2012
[2]换热器的热力学分析与优化设计[D]. 郭江峰.山东大学 2011
[3]换热器及散热通道网络热性能的火积分析[D]. 柳雄斌.清华大学 2009
[4]火积及其在传热优化中的应用[D]. 程新广.清华大学 2004
硕士论文
[1]余热利用集热器性能分析与优化设计[D]. 孙会民.山东大学 2017
[2]回转窑用集热器系统传热和流动特性的数值分析及实验研究[D]. 纪兴林.山东大学 2016
[3]水泥回转窑余热回收利用系统实验分析与数值模拟[D]. 李超.山东大学 2015
[4]回转窑筒体表面辐射热回收技术研究[D]. 董梅.北京建筑大学 2014
[5]水泥厂余热发电系统设计及技术经济分析[D]. 董巨威.大连理工大学 2013
[6]水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术研究[D]. 马万龙.大连理工大学 2012
[7]基于热电效应工业回转窑余热回收利用的研究[D]. 罗琦.武汉理工大学 2012
[8]基于热电联产的新型干法水泥窑余热利用节能技术研究[D]. 葛然.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3482941
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：185 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－２并联集热器系统示意图??
〇＇．Ｐ?［。说（２＇３４）??图２－３所示为ｎｘｍ个集热器所组成的串并联回转窑表面余热回收系统，系??统每个支路的能量守恒方程可写为：??Ｃ?ｏｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??｜Ｙ｜７ｊＴｊ??？?？?？?？?？??？?？?？?？?？?？?？??ｇｇｇｊ?ｊ??ＢＢＢ?ｉ?ｉ??Ｈｅｕｌ?ｒｅｃｏｖｅｒｓ??丨丨丨Ｏｆｆ?—??＂４?７?？??！?？ｕ??Ｉ＇ｕ?１１１?｜＞??图２－３串并联集热器系统简化示意图??〇?＝ｌｍ＇ＣＰ＾Ｉ．〇－Ｔ＞ｎ）（ｊ＇?＝?ｌ）??（２－３５）??其中，２为集热器的换热量，和：Ｔ分别为入口冷流体的温度和热源温度，??／和７？分别表示第／个支路及第／支路的第ｙ个集热器，〇表示出口。??由于集热器对应热源温度７＾为常数［１２Ｑ］，因此集热器的传热方程如下形式：??２０??
图２－５回转窑余热烟气利用系统汽水过程图??２．２．１余热烟气利用系统锅炉的热阻分析??如图２－６所示为余热锅炉中冷工质和余热烟气之间的温差随着换热量的变??化趋势，即余热锅炉工质的图。图中上端的斜线与下端的折线分别表示余热??烟气与管内工质的温度变化，余热锅炉管内的工质存在着三种状态，分别为液态、??汽液两相以及汽态，因此，余热锅炉内的传热过程可以被分为区域１、区域２和??区域３，这三个区域可被视为三个换热面串联组成的锅炉受热面。另外，７｝，，和??Ｔｗ分别表示区域１和区域２换热面的出口温度。??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种回转窑余热回收用集热器的实验研究及其结构优化[J]. 殷谦,杜文静,纪兴林,程林. 化工学报. 2016(07)
[2]我国水泥工业产能及能耗现状浅析[J]. 董剑,王迪,陈施华,赵青林. 新世纪水泥导报. 2016(02)
[3]新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景[J]. 凌飞华. 四川水泥. 2016(03)
[4]祁连山集团公司生料粉磨系统电耗的分析[J]. 屈跟平. 水泥. 2015(09)
[5]水泥回转窑筒体表面余热回收装置设计、制造、运行综述[J]. 郑建国. 工业锅炉. 2013(03)
[6]水泥窑用耐火材料的研究进展[J]. 张巍. 水泥工程. 2013(02)
[7]Entransy dissipation,entransy-dissipation-based thermal resistance and optimization of one-stream hybrid thermal network[J]. WANG WenHua,CHENG XueTao,LIANG XinGang. Science China（Technological Sciences）. 2013(02)
[8]对水泥厂纯低温余热发电的一些看法[J]. 姚敏娟,许卫革,高轲. 水泥工程. 2011(03)
[9]新型干法水泥生产技术的现状及其发展前景浅析[J]. 周毅. 科技创新导报. 2011(09)
[10]回转窑热工状况影响参数的数值模拟[J]. 陈文仲,王春华,田远航,王立军. 化工学报. 2011(01)
博士论文
[1]连续与搭接螺旋折流板换热器理论分析与实验研究[D]. 曹兴.山东大学 2012
[2]换热器的热力学分析与优化设计[D]. 郭江峰.山东大学 2011
[3]换热器及散热通道网络热性能的火积分析[D]. 柳雄斌.清华大学 2009
[4]火积及其在传热优化中的应用[D]. 程新广.清华大学 2004
硕士论文
[1]余热利用集热器性能分析与优化设计[D]. 孙会民.山东大学 2017
[2]回转窑用集热器系统传热和流动特性的数值分析及实验研究[D]. 纪兴林.山东大学 2016
[3]水泥回转窑余热回收利用系统实验分析与数值模拟[D]. 李超.山东大学 2015
[4]回转窑筒体表面辐射热回收技术研究[D]. 董梅.北京建筑大学 2014
[5]水泥厂余热发电系统设计及技术经济分析[D]. 董巨威.大连理工大学 2013
[6]水泥回转窑筒体表面余热回收利用技术研究[D]. 马万龙.大连理工大学 2012
[7]基于热电效应工业回转窑余热回收利用的研究[D]. 罗琦.武汉理工大学 2012
[8]基于热电联产的新型干法水泥窑余热利用节能技术研究[D]. 葛然.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3482941
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