煤粉燃烧与碳酸钙分解耦合模拟：生料进口位置影响研究

"DD分解炉改变生料进口位置的数值模拟 (2012年) - 自然科学 论文" 本文是一篇发表于2012年的自然科学论文，主要研究了DD分解炉中生料进口位置对煤粉燃烧和碳酸钙分解的影响。作者通过建立数学模型，采用数值模拟的方法来探讨这一问题。他们使用Euler坐标系下的k-ε双方程湍流模型来模拟连续相，即炉内气体的流动状态，该模型是处理复杂流动问题的常用方法，能够捕捉到流体中的湍流现象。 对于颗粒相，也就是生料和煤粉颗粒的运动轨迹，研究者选择了拉格朗日坐标系下的离散相模型（DPM）。这种模型可以追踪每个颗粒的独立运动，准确地反映颗粒在炉内的动态行为。煤粉燃烧过程则利用了组分运输模型（STM）结合涡耗散概念（EDC）模型，这是一种考虑化学反应和湍流混合的模型，能够有效描述煤粉的燃烧过程和燃烬效率。 碳酸钙的分解率是水泥生产中的关键指标，研究中使用了相同的STM模型来模拟这一过程。碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，其分解率直接影响到水泥的质量和生产效率。此外，为了考虑辐射传热效应，采用了P-1辐射模型，这是一种简化模型，用于计算气体和颗粒间的辐射换热，对于理解炉内温度分布至关重要。 研究结果显示，将生料进口位置从三次风进口正上方调整到三次风进口侧上方，可以改善煤粉的燃烧状况，燃烬率提高到了86%，这有利于提高燃烧效率并减少未完全燃烧的燃料损失。同时，碳酸钙的分解率预测值达到了92.9%，这是一个显著的提升，意味着能更好地促进水泥熟料的形成，从而提高整个生产过程的经济性和环保性。 关键词涉及的领域包括分解炉技术、煤粉燃烧、碳酸钙分解、生料进口设计以及数值模拟方法，这些都是水泥工业中优化工艺和提高能效的关键点。该研究对实际的水泥生产设备改进提供了理论依据和技术支持，有助于提升我国水泥行业的技术水平和可持续发展。