回轉窯內氣固傳熱和氣相流動數值研究.pdf

1、回轉窯是一種具有物料輸送、換熱、燃料燃燒以及化學反應等主要功能的生產設備，由于其可提供良好的混合性能和高效的傳熱能力，能適應多種工業(yè)過程，因而被廣泛地應用于水泥、冶金、造紙、化工、建材等工業(yè)領域。然而，作為大型熱交換裝置，窯內熾熱氣流與物料之間的“堆積態(tài)”換熱方式，往往造成生產系統(tǒng)耗能高、熱利用率低、資源浪費等不良后果。近年來，許多國內外學者應用動量傳輸、傳熱、傳質和化學反應的理論基礎，通過現場熱工測試和數值計算對回轉窯內流動、傳熱和燃

2、燒過程進行了較全面的研究，從而實現提高回轉窯運行熱效率和降低能耗的目的。
　　本文以Φ4.5×90m鋁土礦燒結熟料窯為研究對象，根據回轉窯不同區(qū)域的物理化學過程，將窯體沿物料輸運方向分為了7個帶，并根據各帶上熱量交換特點，建立了一維傳熱模型，該模型考慮了物料反應、燃料燃燒輻射放熱及窯壁間接式傳熱等諸多因素。該模型以熱工標定數據為初始計算參數，運用MATLAB軟件進行編程，通過計算得到了回轉窯內溫度分布曲線，獲得了不同區(qū)域氣體、物料

3、和窯壁之間的換熱量。計算值與文獻熱工測量值相吻合，說明該計算模型具有較好的預測能力，可以為改進和優(yōu)化回轉窯生產工藝的操作流程提供一定指導作用。計算結果表明，在燒成帶和燃燒帶，輻射傳熱方式在加熱物料過程中起著主導作用;煙氣和窯壁分別對物料的加熱作用相當，窯壁起著間接傳熱的作用。
　　性能優(yōu)良的燃燒器能夠為回轉窯生產系統(tǒng)提供最佳的熱工條件。對燃燒器的結構和性能的研究和優(yōu)化，有助于降低系統(tǒng)能耗、提高回轉窯的生產能力和滿足環(huán)境保護的需要。

4、本文根據文獻冷態(tài)模型實驗中提供的模型窯和燃燒器模型，利用FLUENT軟件建立了四通道旋流燃燒器三維冷態(tài)射流模型，利用k-ε氣相湍流模型及多塊化非均勻網格劃分技術，對回轉窯燃燒器內氣相湍流場進行了數值計算，并全面系統(tǒng)地研究了各風道不同送風量及旋流葉片角度對燃燒器出口流場中的軸向、切向和徑向速度分布的影響，比較詳盡的分析了不同工況下湍流射流場的流態(tài)變化規(guī)律。計算結果表明，中心風對中心回流區(qū)的形成起到重要作用，而中心回流可以實現煤粉快速點火和