并流蓄热式石灰竖窑的DEM-CFD三维模拟

• 作者: 陈金纯
• 来源期刊: 耐火与石灰
• 学科: 工学
• 关键词: 并流蓄热式竖窑 离散单元法 流体动力学 传热 煅烧 颗粒
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 理论·研究
• 页码范围: 43-53
• 页数: 11页
• 分类号: TQ175.653.6
• 字数: 11550字
• 语种: 中文

摘要

对工业规模的并流蓄热式竖窑(PFR窑)内发生的瞬态过程进行固相(DEM)-流体相(CFD)模拟.通过DEM实现对窑炉中石灰岩床的移动、反应过程的数值模拟,并与描述间隙气相的三维CFD模拟相耦合.PFR窑由两个竖式窑膛和一个连接通道组成,两个窑膛大约每隔15min周期转换其功能.当其中一个窑膛在900°C以上煅烧石灰石时,另一个窑膛则以逆流的方式预热石灰石.该模型已用于模拟一个18m高的工业PFR窑,石灰石的实际颗粒尺寸范围为50～90mm,煅烧所需热量由甲烷燃烧提供,并采用两步机制进行模拟.模拟结果表明,在煅烧区域内温度分布基本均匀,但颗粒内温度梯度明显.煅烧程度取决于窑内的颗粒位置,并且朝向外部窑壁减小.比较测量和模拟的温度,发现可以通过模拟再现最大温度值以及由窑炉周期性操作中产生的温度波动,尤其是在工业实际生产的苛刻条件下难以用热电偶测量窑内温度时.