分解爐內(nèi)煤粉燃燒與NO生成的數(shù)值模擬研究

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1、——．-_-．一分解爐內(nèi)煤粉燃燒與NO生成的數(shù)值模擬研究中文摘要分解爐是新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵設(shè)備，系統(tǒng)內(nèi)部的流場非常復(fù)雜，燃料燃燒和生料分解這兩個反應(yīng)是懸浮于氣流中進行的，各過程相互制約，研究起來相當(dāng)困難。同時，隨著水泥工業(yè)NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，開發(fā)水泥預(yù)分解窯系統(tǒng)低NOx技術(shù)及裝備已成為必然趨勢。分解爐是實施水泥窯低NOx煅燒技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，開展分解爐內(nèi)煤粉燃燒流場分布及NOx生成與控制研究有重要意義。本論文總結(jié)和分析了水泥工業(yè)煤粉燃燒以及NOx生成與控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進展。采用計算流體力學(xué)(CFD)數(shù)值模擬的方法，以FLUENT軟件為平臺，對10

2、00t／d噴騰式分解爐內(nèi)三維湍流流場進行了研究。對煤粉燃燒流場進行模擬，水泥分解爐內(nèi)的物理化學(xué)過程進行深入地分析，并結(jié)合已有煤粉燃燒和NOx生成模型，對水泥分解爐內(nèi)NOx的生成進行數(shù)值模擬研究，對水泥分解爐內(nèi)NOx生成機理及分布規(guī)律進行了深入的分析，考察了溫度、噴氨及分煤對脫硝的影響。通過模擬，得到以下結(jié)論：煤粉自迸煤口進入分解爐后，在承載它的空氣．煙氣流的攜帶下彌散于爐膛空間，煤粉燃燒的最佳區(qū)域主要在分解爐的下部爐體，分解爐管道內(nèi)溫度分布均勻，出口溫度較高。分解爐內(nèi)溫度分布均勻，NO在煤粉燃燒區(qū)域內(nèi)形成，NO按生成機理可分為熱力型NO和燃料型NO，但主要以燃料型N

3、O為主；采用爐底噴氨的方法，可顯著降低分解爐排放的NO量，當(dāng)入爐煙氣中NH3含量為8％時，脫硝率可達到89．8％。燃料分級技術(shù)使分解爐出口的NOx降低80％以上，同時保證生產(chǎn)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。模擬結(jié)果符合爐內(nèi)的流動趨勢，為分析噴騰式分解爐內(nèi)的流動規(guī)律和化學(xué)反應(yīng)提供了有效信息，也為分解爐的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和實際操作參數(shù)的選取提供了重要的理論依據(jù)。為研究分解爐內(nèi)煤粉燃燒和碳酸鈣分解的耦合作用及分解爐內(nèi)脫硝技術(shù)開發(fā)提供參考。關(guān)鍵詞：分解爐；煤粉燃燒；NOx生成．；數(shù)值模擬作者：李秀秀指導(dǎo)教師：肖國先教授．AbstractNumericalSimulationoftheCoalCo

4、mbustionandN0forMationinAPrecalcinerNumericalSimulationoftheCoalCombustionandN0forMationinAPrecalcineristhekeyequipmentofthenowtypedry-processcementproductionsystem，theflowfieldinprecalcinersystemisverycomplexaswellasthereactionsoffuelcombustionandrawmaterialsdecomposing，whichareinflue

5、ncedbyeachother,aretakenplaceinsuspensionoftheairflow．Forthesereasons，itisdifficulttoresearchtheprecalcinersystem．Atthesametime，developinglowNOxtechnologyandlowNOxequipmenthavebecometheinexorabletrendwimstrictNOxemissionstandards．PrecalcinerisakeyequipmenttoimplementthelowNOxtechnology

6、．Therefore，itissignificanttostudytheflowdistributionofcoalcombustionaswellasNOxformationmechanismandcontroltechnologyforcementprecalcinerproductsystem．AdvanceinNOxformationandcontrolintheworldWasanalyzedinthispaper．CFDnumericalsimulationsofthree-dimensionalturbulentflowin1000t／dSpoutin

7、gPrecalcinerwerestudiedbyusingFLUENTsofhvare．Thechemicalandphysicalprocessesofclinkerformationwereanalyzedindetail．Combining、析t11modelsofcoalcombustionandNOxformation，asetofmathematicalmodelsfortheprecalcinerWasestablished．Besides，mechanismofNOxformationandreductionworedeeplyanalyzed