《电力科技与环保》
本刊作为宣传电力环保的方针、政策、法律、规定的喉舌和介绍电力环保新成果、新技术、新工艺的园地，为电力环保事业做出了自己的贡献，取得了良好的社会效益，在电力系统内有较大的影响，受到环保工作者的欢迎。
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主管单位：国家能源投资集团有限责任公司 主办单位：国电科学技术研究院有限公司 国内刊号：32-1808/X 国际刊号：1674-8069 邮发代号：28-263 发行周期：双月刊
获奖情况
《CAJ－CD规范》执行优秀期刊
目录
环境评价与管理
电网规划环境影响评价体系构建研究与实践 (1)李辉;陈涛;张小庆;陈曦;邓丽;朱江平
生态环境部发布两项危废相关标准 (5)
环境污染与防治
除尘器的除尘性能分析 (6)郭江源
NC-SST-I型水泥窑分解炉热态数值模拟研究 (10)刘先立;王晓佳
燃煤电厂超超低排放技术改造实践 (15)尹立平;莫子孟;张静怡;姚金雄
工程治理与综合利用
燃煤机组尿素水解SCR烟气脱硝系统性能优化 (19)王龙飞;兰勇;宋洪鹏;冯涛;解雪涛
300MW燃煤机组锅炉低NOx燃烧改造研究 (22)刘建航;刘学书;马国智;杨文超
安徽省燃煤电厂烟气CEMS运行情况及分析 (25)马大卫;查智明;张本耀;张其良;黄齐顺
火电厂含煤废水管式膜处理技术研究与分析 (29)顾小红;张静怡;陈旭;赵军;王飞;何轩;许敏
电厂FGD废水"零排放"蒸发浓缩工艺应用综述 (32)谈姬宏;谈姬伟
吸收塔浆液起泡溢流的原因分析
范文
ＮＣ－ ＳＳＴ－ Ｉ型水泥窑分解炉热态数值模拟研究
刘先立１ 王晓佳２(１. 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 江苏南京 ２１１１０２ ２. 东南大学 江苏南京 ２１０００９)
摘要:针对 ＮＣ － ＳＳＴ － Ｉ 型分解炉的原始工况 利用 Ｆｌｕｅｎｔ 软件进行了燃烧热态数值模拟 掌握了炉内的真实燃烧特性和反应性能 预报了炉内的温度场、各组分的浓度场等参数 为进一步的分级燃烧改造提供了有效指导关键词:热态数值模拟 分解炉 ＣＦＤ
０ 引言
分解炉在水泥预分解窑系统中主要承担着燃烧、热交换和碳酸盐分解的任务 同时 系统中煤粉燃烧产生的ＮＯｘ 也在分解炉进行还原控制[１ － １０]如今 越来越多的学者开始使用数值模拟来研究分解炉内的燃烧和流动过程 先进的数值模拟技术可
以较准确地得出炉内的燃烧与流动特性 这对于水
泥窑分解炉的运行改造有非常重要的意义[８ １１ － １３]
本文利用Ｆｌｕｅｎｔ 软件对ＮＣ － ＳＳＴ － Ｉ 同线型分解炉进行了燃烧数值模拟 旨在掌握炉内的真实燃烧特性和反应性能
１ ＮＣ－ ＳＳＴ－ Ｉ同线型分解炉数学模型
如图１ ＮＣ － ＳＳＴ － Ｉ 型分解炉的窑尾烟气从底部喷入 在炉底形成喷腾效应 三次风横向切入 形成强旋流效应 分解炉内存在“ 旋流－ 喷腾效应”气相流动是强旋和带回流的[１１ １４] 炉内整体的流动是典型的三维多组分气固两相流 而燃烧反应包括固体煤粉颗粒燃烧及多组分气相燃烧两部分
本文采用标准ｋ － ε 湍流模型、随机轨道模型、混合分数－ 概率密度函数模型及动力学/ 扩散控制反应速率模型分别模拟了气相湍流输送、煤粉颗粒的跟踪、气相湍流燃烧和焦炭燃烧 对煤粉挥发分的释放采用两步竞争反应模型来模拟 采用Ｐ － １ 辐射
１０
模型计算辐射传热[１１ １５ － ２０]
图１ ＮＣ － ＳＳＴ － Ｉ 分解炉简图
１. １ 气相流动模型
炉内的气相三维湍流反应流 可用标准ｋ － ε
湍流模型模拟 统一表达为:
?(ρｕφ) ＋ ?(ρｖφ) ＋ ?(ρｗφ) ＝ ? (Γ φ ?φ ＋
?ｘ ?ｙ ?ｚ ?ｘ ?ｘ )
? φ ?φ ＋ ? (Γ φ ?φ ＋ Ｓφ ＋ Ｓｐφ (１)
?ｙ(Γ ?ｙ ) ?ｚ ?ｚ )
式中:湍流动能ｋ、速度ｕ ｖ ｗ、压力ｐ、湍流动能耗散率 ε、混合分数ｆ 及其脉动均方值ｇ 和焓ｈ 均用式中
φ 代表 而 Γφ 为扩散系数 Ｓφ 是由气相引起的源项或汇项 Ｓｐφ 是颗粒的质量变化项[１７ －２０] 当φ ＝ １ 时
式(１) 为连续性方程 Γφ 和Ｓφ 均为０ 对于动量方
２０１９ 年 刘先立等:ＮＣ － ＳＳＴ － Ｉ 型水泥窑分解炉热态数值模拟研究 第６ 期