分解炉内气相湍流流动的数值模拟分析.pdfVIP

维普资讯 一 分解炉内气相湍流流动的数值模拟分析冰 吴慧英 ，李建锡 ，王家楣 ，覃勇付 ，靳芳芳 ，段国平 (1．昆明理工大学 ，昆明650093；2．武汉理工大学 ，武~430063) 摘 要 ：针对高原地 区某分解炉的实际尺寸 ，采用Realizable(带旋流修正的)Ii}一双方程模型对分解炉 内气相湍流流场进行数值模拟，分析 了该分解炉内速度及 湍动能分布特征 ，验证 了该分解炉的设计合 理性，为进一步研究分解炉优化设计提供 了参考。 关键词：分解炉；气相湍流 ；数值模拟 ；Ii}一模型 高效预分解系统的优化设计与改造方法 ，走出分解炉 1 引言 设计的一条新路 。此外数值模拟获得 的结果还可以为 分解炉是水泥生产线上预分解技术的核心设备 ． 正在运行的分解炉提供稳定运行的监控参数 ．为安全 其功能是通过煤粉燃烧形成合适的温度场使生料得 生产 、高效生产提供信息 l1『l_[31。 到充分分解 炉 内煤粉的燃烧效率 、生料分解率与炉 2 建立模型 内气相流动规律密切相关 ．即炉内煤粉和生料分布是 否均匀 、生料在炉 内的停 留时间与炉 内气相流场 、温 2，1 几何模型与边界条件的建立 度场等状况有重要关系 因此，研究分解炉气相流动 根据所提供 的分解炉结构 图及相关参数建立 规律是对分解炉进行研究的基本T作 几何模型和对模型进行 网格 的划分。这是进行数值 数值模拟方法以其节省时间，节省人力物力、适 模拟关键所在 ，将分解炉的烟气进 口、三次次风 口、 应可多变因素等诸多有利因素越来越被人们所重视， 同时随着计算机 内存 、速度的不断提高 ，数值模拟方 法在T程领域 内的应用获得 了巨大的成功 。分解炉内 过程数值模拟方法也得到了很大 的发展 ，数值模拟已 经成为分解炉优化设计的重要手段之一。但 目前利用 数值模拟 的方法来进行分解炉系统的结构和T况的 优化并探讨分解炉 系统研究的成熟理论还是相对较 少、本文采用Realizable(带旋流修正的)一双方程模 型对云南某水泥厂的分解炉内气相湍流流场进行数 值模拟．为进一步研究分解炉 的优化设计以及现有分 解炉的改造提供参考 ，结合试验研究结果 ，建立新型 (a)主视图 (b)俯视图 ★ 国家 863计 划项 目(2002AA335050) 研 究方向：计算流体力学在材料学中的应用 图1 分解炉结构图 54 中国水泥 2005．11 维普资讯 三次主风 口均设 为速度进 口 (分 别为inl、in2、in3)； 用下，物料在气流 中的分散脉动大 ，有利于吸收窑气 而将分解炉 的出 口设为压力 出 口(out)；分解炉 内壁 的热焙 ，并能避免 由于炉径甚大所引起 的窑气分布不 面设为物面 (wal1)。分解炉的结构如图l所示 ，窑尾烟 均的不利影响。 气从分解炉的下部喷入 ，由于锥体部分的存在 ．形 图3可以看出：在分解炉下锥体部位窑气射流的 成一次喷腾 效应 ：三次次风 口自圆体部分切 向入 影响比较大 ，在射流的中心区，气流的回流较小 。由于 炉 ．与自底部上升的烟气相混合后 ，形成强旋流场 ： 受不对称三次风的影响．在分解炉的气流发生了明显 次主风 口以旋涡方式进入窑 内：只有一个出 口． 的偏转 ，带旋流的三次风与主炉结合的进 口附近沿壁 位于顶部 ，如图l所示 面和炉体