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篦冷机内气固流动和换热过程的数值模拟
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  • 英文篇名:Numerical simulation of gas-clinker two-phase flow and heat transfer in the grate cooler
  • 作者:方立军 ; 杨欢 ; 李森 ; 魏小林
  • 英文作者:FANG Lijun;YANG Huan;LI Sen;WEI Xiaolin;School of Energy and Mechanical Engineering,North China Electric Power University;State Key Laboratory of High-Temperature Gas Dynamics,Institute of Mechanics,Chinese Academy of Science;School of Engineering Science,University of Chinese Academy of Sciences;
  • 关键词:篦冷机 ; 数值模拟 ; 欧拉模型 ; 多孔介质 ; 余风再循环
  • 英文关键词:grate cooler;;numerical simulation;;Euler model;;porous medium;;exhaust gas recirculation
  • 中文刊名:DLQB
  • 英文刊名:Electric Power Science and Engineering
  • 机构:华北电力大学能源动力与机械工程学院;中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室;中国科学院大学工程科学学院;
  • 出版日期:2018-02-28
  • 出版单位:电力科学与工程
  • 年:2018
  • 期:v.34;No.214
  • 基金:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0601501)
  • 语种:中文;
  • 页:DLQB201802012
  • 页数:6
  • CN:02
  • ISSN:13-1328/TK
  • 分类号:73-78
摘要
篦冷机是新型干法水泥生产工艺中的关键设备,承担着水泥熟料的快速冷却和余热空气回收的功能,针对篦冷机内水泥熟料和空气的流动、换热特性,应用ANSYS软件所提供的湍流模型、欧拉两相流模型和多孔介质模型,对篦冷机内水泥熟料和空气的流动与换热进了三维数值模拟,得到了篦冷机内部熟料相和空气相的流场和温度场分布规律。将数值模拟结果与现场实际监测得到的温度数据进行对比验证,结果显示两者最小偏差为4.1%,最大偏差为7.23%,这表明该模型能够准确地反映篦冷机的实际运行工况。以此模型为基础,分析了篦冷机内空气流场分布,空气穿过熟料层后,分成较为互不干扰的三股风从篦冷机不同出口流出,研究了不同粒径的换热效果:当熟料粒径为10 mm时,换热效果最好,热回收效率为72%。进一步,篦冷机若采用余风再循环技术,将100℃的废气处理后经循环风管到后篦冷机冷却区段风室,热回收效率可提升至74.9%。
        Working as the pivotal equipment in new dry cement production process,the main function of the grate cooler is to cool the clinker and recover the waste heat. According to the clinker transport and heat characteristics of the air and clinker in the grate cooler,the paper applied the turbulencemodel,Euler multiphase flow model and porous medium model to simulate the flow and heat transfer of cement clinker,and then obtained the internal flow field and temperature field in the grate cooler.By comparing the calculating results with the field monitoring date,it is proved that the minimum error and the maximum error are 4. 1% and 7. 23% respectively. The model can accurately reflect the actual operating conditions of grate cooler. Based on the model,the air flow field distribution is then analyzed. After the air passes through the clinker layer,it is divided into three uncorrelated parts and flows out from the outlets of grate cooler. The effect of particle size on heat transfer between clinker and air is further analyzed,and the excellent heat recovery efficiency is 72% with the clinker particle size of 10 mm. Furthermore,if the exhaust gas recirculation system( the treated exhaust gas at 100℃is transported to the cooling chamber of grate cooler by the circulating air duct) is applied,the heat recovery efficiency can be increased up to 74. 9%.
引文
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