针状焦回转窑内二次风口数值仿真及结构优化

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1、Vo1．29No．1冶金能源Jan．2010ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRY35针状焦回转窑内二次风口数值仿真及结构优化赵春竹谢安国姚恩东。李强生(1．辽宁向导科技发展有限公司，2．辽宁科技大学，3．中钢集团鞍山热能研究院有限公司)摘要利用CFD软件在不同工况下对6t／h回转窑进行数值模拟。在只设置一次风口的工况下，分析出影响温度场及剩余挥发分浓度场的主要因素。据此提出改变回转窑结构，设置二次风口的物理模型。通过模拟计算，得出较为合理的温度场、氧气浓度场以及剩余挥发分浓度场，确定了二次风口位置，优化回转窑结构。这对于提高针状焦熟料的煅烧质量和节约能源有重

2、要的意义。关键词回转窑二次风数值模拟针状焦NumericalsimulationandstructuraloptimizationofsecondarynozzleinneedlecokeburningrotarykilnZhaoChunzhuXieAnguoYaoEndongLiQiangsheng(1．LiaoningGuideScienceandTechnologyDevelopmentCo．，Ltd．，2．UniveraityofScienceandTechnologyLiaoning，3．SinosteelAnshanResearchInstituteofThermo—e

3、nergyCo．，Ltd．)AbstractByusingcomputationalfluiddynamics(CFD)softwarethe6t／hrotarykilnwassimulatedindiferentcondition．Whenonlysetupfirstnozzle，themainfactorsthatinfluencetemperaturefieldandresidualvolatilizationconcentrationfieldwereresearched．Thephysicsmodelthatchangethestructureofrotarykilnan

4、daddingsecondarynozzlewereputforward．Finallybycarryingonnumericalsimulation，amorereasonabletemperaturefield，vd~ityfield，pressurefield，oxygendensityfieldanddensityfieldofsurplusvolatilecompoundfieldwereobtained，thepositionofsecondarynozzlewasobtained，andthestructureofrotarykilnwasoptimized．Itha

5、simportantsignificancetoimprovequali—tyofagglomeratedmaterialburningandsavecoalgas．Keywordsrotarykilnsecondarywindnumericalsimulationneedlecoke针状焦是高功率或超高功率电炉炼钢导电电1模型的建立极的主要原料，炭素煅烧回转窑是针状焦生产的关键设备之一。针状焦回转窑的结构和操作过程1．1模拟对象及工艺操作参数直接影响针状焦产品的质量和生产成本，煅烧温以回转窑的窑体内部为模拟对象，回转窑的度及温度分布又是影响煅烧质量的重要因素。重要工艺参数与操作参

6、数如表1—4所示。回转窑内部的燃烧过程实际上是非常复杂的表1主要工艺参数湍流流动和燃烧化学反应过程。流动是典型的湍流、气一固两相多组分流动；热量的传递包括对流换热、辐射换热和热传导三种传热方式；燃烧涉及固相颗粒和气相燃烧两部分；颗粒燃烧又有表面液体蒸发、颗粒挥发、颗粒氧化等。收稿日期：2009—09—07挥发分水分硫固定碳赵春竹(1983一)，硕士；114014辽宁省鞍山市。10102．477．6冶金能源Vol_29No．1ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRYJan．2010表3煤气干成分％量的大小，即影响收尘器的负荷及料耗的多少。窑内烟气流动方向是从窑头流

7、向窑尾，速度分布均匀递减，由于没有加入二次风，窑内气体流场没有扰动，没有形成回流区，只是在窑头部位形成小部分涡流。从气体人口端即窑头方向(63m)至出口端，窑内气体温度的变化过程是先逐渐升高至最大值，然后再逐渐降低。气体在窑内温度升高所需要的热量主要来源于针状焦物料热解析出的挥1．2模型假设发分和物料自身的燃烧反应释放出的热量。在考虑回转窑的工作特点，在建立数学模型时35～50m段，针状焦物料热解析出的挥发分燃烧有以下假设条件：释放出的大量热量，使气体相的温度明显升高