氧化铝回转窑内外风比例的数值模拟及优化.doc

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2016.02.007氧化铝回转窑内外风比例的数值模拟及优化易正明，杜炳旭，曾壮壮，肖慧，陶倩（武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室，武汉430081）摘要：应用FLUENT软件对Φ4.5m×90m的氧化铝回转窑内的煤粉燃烧、流动、传热等过程进行数值模拟。通过改变内外风比例，得到相应条件下的温度与速度分布，并进行比较和分析。结果表明，内外风比例为0.6和0.8时，温度分布均匀且基本一致，火焰有效区间长度达到8.6m以上，最高温度约2030K，满足熟料烧成要求，实际生产中可在0.6

2、~0.8附近调节内外风比例；轴向速度随外风量的减小而减小，径向速度随内外风速差的减小而减小。关键词：氧化铝回转窑；内外风比例；温度分布；轴向速度中图分类号：TF821；TF806.12文献标志码：A文章编号：1007-7545（2016）02-0000-00NumericalSimulationandOptimizationofRatiosbetweenInternalandExternalAirVolumeofAluminaRotaryKilnYIZheng-ming,DUbing-xu,ZENGZhuang-zhuang,XIAOhui,TA

3、Oqian（KeyLaboratoryforFerrousMetallurgyandResourcesUtilizationofMinistryofEducation,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China）Abstract：Pulverizedcoalcombustion,flow,andheattransferinΦ4.5m×90maluminarotarykilnweresimulatedwithFLUENTsoft.Temperatureandvelocitydist

4、ributionwereobtainedunderdifferentratiosbetweeninternalandexternalairvolume.Theresultsshowthatwithratiosetto0.6and0.8,temperaturedistributionshowsbetterconformance.Theeffectivelengthofflamecanreachupto8.6morabove,andtemperaturecanreachashighas2030K,whichaccordwiththerequireme

5、ntsofclinkerburning.Theratiocanbeadjustedwithin0.6~0.8inpracticeproduction.Axialvelocitywilldropwithdecreaseofexternalairvolume,andradialvelocitywillgodownwiththedecreaseofspeeddifferencebetweeninternalandexternalairvolume.Keywords：aluminarotarykiln;ratiobetweeninternalandext

6、ernalairvolume;temperaturedistribution;axialvelocity熟料烧结是烧结法生产氧化铝的关键工序，回转窑是熟料烧成的主要设备，其内部传热与流动过程非常复杂，窑内流场与温度场变化受诸多因素的影响[1-2]。研究表明，内外风比例直接影响氧化铝回转窑内燃烧、流动与传热，进而影响熟料产量与质量。实际生产中，合理选取内外风比例是发挥燃烧器优越性能的关键，常用以调节火焰形状、位置与长度，改善燃烧条件。Lockwood等[3]应用k-ε模型预测了煤粉燃烧时的火焰特征，并通过试验进行验证，对模型计算的经济性、稳定性、收

7、敛性和燃烧应用结果的可靠性进行了分析。马爱纯[4]研究了冷态流场中内外风量比对内外回流区的影响，揭示了其主要取决于内外风与邻近风形成的速差，速差变大则回流区变长、变大，并在冷态研究的基础上进行热态研究，对不同内外风量比时窑内温度分布进行比较，优化操作参数。秦中华[5]通过数值模拟预测了窑内速度场与内外回流区的分布，通过改变轴流风速和旋流风速研究其对火焰形状、温度分布与NOx生成量的影响。尹洪超等[6]对回转窑内气固两相流动特性及颗粒运动轨迹进行了研究，并通过单相冷模试验进行了验证。本文运用FLUENT软件，通过建立氧化铝回转窑数学模型，并考虑窑内

8、燃料燃烧、流动与传热等，对不同内外风比例进行数值模拟，分析内外风比例对窑内温度分布、速度分布的影响，优化氧化铝回转窑操作参数。2数学模型