过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (12): 1238-1247.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225075
王蓝欣1,3, 关晶2,3, 田于杰3*, 刘银杰4, 李飞3,5*, 叶家元6, 许成文6, 申峻1, 卢春喜2, 王维3,5
Lanxin WANG1,3, Jing GUAN2,3, Yujie TIAN3*, Yinjie LIU4, Fei LI3,5*, Jiayuan YE6, Chengwen XU6, Jun SHEN1, Chunxi LU2, Wei WANG3,5
摘要: 水泥回转窑燃烧器作为水泥烧成系统的核心装备,其性能对水泥生产效率和质量具有重要影响。由于回转窑内部的高温复杂反应过程难以全面测量,燃烧器性能的评估往往依赖于经验,缺乏理论指导。为此,本研究通过计算流体力学(CFD)对煤粉燃烧过程进行模拟,以实现水泥回转窑燃烧器的优化。模拟结果表明,随着轴流风速在合理范围内增加,气相温度显著升高,高温区域扩大,氧气消耗速率增大,二氧化碳生成速率增大,一氧化碳质量分数降低,燃烧效率提高。旋流风速增加对温度场影响相对较小,但能显著改善煤粉与空气的混合效果,促进燃烧。以此为基础,通过增大轴流风速和旋流风速对燃烧器性能进行优化,优化结果改善了窑内的温度场和组分场,影响了熟料矿物成分,其中C3S和C4AF含量增加,C2S和C3A含量减少,对水泥性能产生积极影响。本工作通过数值模拟方法深入分析了轴流风速、旋流风速对水泥回转窑燃烧器性能的影响,为燃烧器的优化设计提供了理论支持,提出的燃烧器优化方案有效改善了窑内温度场和组分场的分布,提高了燃料的燃烧效率和熟料质量。