烧结砖隧道窑内粉尘及氮氧化物控制的数值模拟研究

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1、分类号密级烧结砖隧道窑内粉尘及氮氧化物控制的数值模拟研究研究生姓名：晏云飞指导教师姓名、职称：张柱银教授许宁教授学科专业：机械设计及理论研究方向：包装机械设计理论与控制技术湖南工业大学二〇一五年六月十四日烧结砖隧道窑内粉尘及氮氧化物控制的数值模拟研究NumericalsimulationofdustandNOxreductioninsinteredbricktunnelkiln研究生姓名：晏云飞指导教师姓名、职称：弓长柱银教授许宁教授学科专业：机械设计及理论研究方向：包装机械设计理论与控制技术论文答辩

2、日期抓.‘'f答辩委员会主席I人湖南工业大学二〇一五年六月十四曰湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：泰曰期：加择4月1曰湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允

3、许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名》期）厂年。&月卞日I摘要本文以烧结砖隧道窑为研究对象，对窑内冷却带气固两相流和烧成带燃烧过程进行数值模拟研究，研究成果为降低烧结砖隧道窑粉尘及氮氧化物污染物排放量提供理论指导。本文基于流体仿真软件FLUENT，以某顶燃天然气隧道窑为研究对象，建立了冷却带和烧成带几何模型及数值模型，通过数值模拟计算得到冷却带内气体速度场、粉尘浓度场分

4、布及烧成带温度场、NOx浓度场分布状况，研究了在不同操作参数条件下冷却带粉尘浓度及烧成带NOx浓度变化等内容。本文的主要工作如下：1.烧结砖隧道窑冷却带流体速度场及粉尘污染物浓度场研究。冷却风在沿窑长方向通道及砖垛与窑体间隙内流速快、对流强烈，在沿窑宽方向通道内气体流速慢、湍流强度弱。粉尘污染物主要集中在窑宽方向间隙内，浓度沿窑长方向逐渐增加，在冷却风下游聚集。在沿窑高方向，随着高度增加，粉尘浓度越来越低。2.窑尾冷却风速度对冷却带粉尘污染物浓度的影响研究。高风速条件下，窑内各截面通道内气体流速加快，

5、对粉尘的输运作用增强，窑内粉尘浓度低，因此，增大冷却风速度能减少烧结砖隧道窑粉尘污染物排放。3.不同码砖方式对冷却带粉尘浓度的影响研究。稀码时流场区域气体流动阻力小、流速快，粉尘扩散容易，粉尘污染物浓度低，降低窑内码砖密度能有效降低隧道窑粉尘排放。4.烧结砖隧道窑烧成带温度场和NOx浓度场研究。烧成带温度沿窑高方向逐渐升高，形成一定的温差，高温区域主要集中在物料与窑顶间隙内。窑内NOx以快速型NOx为主，浓度沿窑高方向逐渐降低，窑宽方向则是从中间往两侧窑墙逐渐降低。5.物料孔隙率对窑内温度场分布的影响

6、研究。孔隙率大即砖垛码放稀疏，流场区域流体阻力小，燃料与空气混合充分、燃烧完全。随着孔隙率增加，物料区域温度逐渐升高，窑顶间隙区域温度逐渐降低，因此加大孔隙率能减小窑内温差，窑内温度更加均匀，有利于提高产品质量。6.物料孔隙率对烧成带NOx浓度分布影响研究。随着孔隙率的增加，烧成带内高度方向截面和下游烟气出口截面NOx浓度逐渐降低，所以加大物料孔隙率能减少NOx污染物排放。I研究结果表明：加大窑尾冷却风速，能减少隧道窑粉尘污染物排放；降低砖垛码放密度，有利于提高产品质量、减少NOx及粉尘污染物物排放。

7、关键词：烧结砖隧道窑，数值模拟，粉尘污染物，NOX浓度IIABSTRACTInthisstudy,firingbricktunnelkilnswasexamined,gas-solidtwo-phaseflowalongthecoolingzoneofatunnelkilnandtheprocessoffiringzonecombustionareperformedusingnumericalsimulation.Researchachievementcanbeutilizedinthetheoret

8、icalguidanceofreducingthedustandNOxpollutionemissionsoffiringbrickstunnelkiln.ThisresearchisbasedonFLUENT,usingnaturalgastop-combustiontunnelkilnastheresearchobject,geometricalmodelandnumericalmodelofcoolingzoneandfiringzonehasbe