水泥分解炉低氮燃烧过程数值模拟与优化研究

发布时间：2023-11-25 04:48

　　分解炉是水泥工业重要的热工设备之一,也是NOx减排研究的重心。近年来,水泥行业NOx排放标准日益严格。为了节约能源和减少NOx排放,分解炉结构和工艺参数的优化已经成为水泥行业亟需解决的难题。数值模拟方法具有方便快捷和节约资源、资金等优势,目前已成为主要的研究手段之一。本文以河北省某水泥厂4500 t·d^-1的三喷腾型分解炉为研究对象,运用Fluent软件,在模拟出流场的基础上,对燃烧、分解过程和NO的生成进行数值模拟计算。分析生料角度、三次风速度和三次风温度对燃烧及NO生成的影响。并基于响应曲面法,建立二阶响应模型,探索分解炉低氮燃烧的优化工况。主要结论如下:1)分解炉内气相流场特点与炉型结构相适应,炉内产生明显的三次喷腾和回流效应。煤粉燃烧形成两个高温区,出口平均温度为1250 K。出口总NO浓度为526 ppm,与实际工况相比,误差处于可接受的范围内。2)从单因素影响研究中得知,生料角度主要影响NO生成的位置和速率;三次风速度从22 m·s^-1增加到38 m·s^-1,出口NO浓度从124 ppm增加到220 ppm;...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 水泥生产技术
        1.2.1 水泥窑发展历程
        1.2.2 新型干法水泥生产技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 流场研究进展
        1.3.2 燃烧和分解耦合研究进展
        1.3.3 NO控制技术研究进展
    1.4 研究目的与内容
第2章 分解炉模型建立
    2.1 几何模型及网格划分
    2.2 边界条件
    2.3 数学模型
        2.3.1 湍流模型
        2.3.2 颗粒相模型
        2.3.3 组分传输模型
        2.3.4 辐射模型
        2.3.5 煤粉燃烧模型
        2.3.6 NO生成模型
    2.4 数值解法
    2.5 本章小结
第3章 分解炉结果分析及验证
    3.1 流场
    3.2 温度场
    3.3 组分场
    3.4 NO浓度场
    3.5 本章小结
第4章 分解炉低氮燃烧优化
    4.1 生料角度
        4.1.1 Z轴方向结果分析
        4.1.2 不同生料角度对低氮燃烧影响
    4.2 三次风速度
        4.2.1 Z轴方向结果分析
        4.2.2 不同三次风速度对低氮燃烧影响
    4.3 三次风温度
        4.3.1 Z轴方向结果分析
        4.3.2 不同三次风温度对低氮燃烧影响
    4.4 本章小结
第5章 响应曲面设计
    5.1 响应曲面法简介
    5.2 模型建立
    5.3 模型分析
    5.4 模型优化
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢



本文编号：3867304