摘要: 分解炉是水泥窑外预分解技术的核心设备之一，承担着水泥工业中煤粉燃烧、碳酸钙分解等重要过程，而实际分解炉中的反应过程相当复杂，采用在线测试或实验研究非常困难，CFD数值模拟技术将是研究分解炉的唯一可行方法。 CFD数值模拟技术用于研究分... 展开 分解炉是水泥窑外预分解技术的核心设备之一，承担着水泥工业中煤粉燃烧、碳酸钙分解等重要过程，而实际分解炉中的反应过程相当复杂，采用在线测试或实验研究非常困难，CFD数值模拟技术将是研究分解炉的唯一可行方法。 CFD数值模拟技术用于研究分解炉的可靠性以及模拟的数值结果精度一直未得到较好的验证与说明，为此，本研究中以简化的虚拟分解炉为研究对象，模拟分析了虚拟炉中的主要的反应—煤粉燃烧和碳酸钙的分解反应。通过大量的改变操作参数，如CaCO3的量或煤粉的量等参变量，进行反复的数值实验研究和平衡计算，研究结果表明:当CaCO3量或煤粉量在较大范围内变化操作时，计算出的气体各组分平衡、热量平衡的相对误差均在10％以内，即表示CFX模拟的可靠性达90％以上;当参变量的变化幅度大于0.01％时，模拟出的炉内中心剖面上平均温度分布、出口平均温度值以及CaCO3的分解率等就可以看出变化，即运用CFX计算，对操作条件变化的灵敏度可达万分之一。 针对实际际应用的TDF型分解炉，开展了三维建模、网格划分研究，筛选具有代表意义的工艺参数，对炉内的煤粉燃烧过程、碳酸钙分解反应进行数值模拟分析，得出了TDF分解炉内的流动场、温度分布场等，模拟结果表明:TDF分解炉内速度分布较对称，在三次风入口下方均存在明显的涡流区;炉内的均温为910℃左右，出口平均温度为870℃左右;炉内O2浓度分布较对称，三次风入口 O2浓度最高，炉内上部分区域O2浓度很低，最终出口处的O2浓度约为3.1％;最终的生料分解率为91.3％，煤粉燃烬率96％，生料停留时间约为7s，煤粉停留时间约为6s。 原软件不具备对水泥分解炉内的NOx生成以及脱硝过程的模拟研究功能，本文在该领域进行了开拓性的开发研究，在原通用软件中初步嵌入了NOx生成以及脱硝过程的模拟研究内容，鉴于时间和反应过程的复杂性，目前的研究仍存在不足，尤其是NOx生成的处理方法、自定义的脱硝反应机理以及CFX中的各相关变量提取的准确度有待进一步研究。 收起