气固两相燃料在回转窑中的混燃过程数值模拟

丁佳文; 刘鹏; 林书行; 杨佳斌; 兰孝宇; 董启基; 马英杰

doi:10.3969/j.issn.1007-7677.2025.03.007

摘要：由于回转窑-矿热炉工艺中存在工业炉窑的能耗与废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,利用其炉内烟气的余热、余能对提升RKEF工艺的能源利用效率以及削减污染气体排放等均具有举足轻重的意义.研究设计1 款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程进行数值研究,分析炉气燃料的加入对回转窑内温度场、燃烧特性以及NOx排放的影响.研究发现:在煤粉中混入气体燃料,鉴于轴流风与二次风之间存在显著的速度差,致使高温二次风被轴流风裹挟卷入,进而形成外循环区,能够显著提升煤粉的燃烧速率,同时优化回转窑内部的温度分布格局;采用炉气-煤粉混合燃料进行燃烧时,回转窑内的峰值温度以及焙烧区温度均呈现下降趋势,即由于气体燃料的掺入促使煤粉燃烧进程提前启动,使得黑火头的长度明显缩短,焙烧带位置也更靠近燃烧器,致使火焰呈现出稳定的"棒槌状"外观;随着炉气燃料的加入,回转窑内的峰值温度和焙烧区温度均有所下降,有助于缓解结圈现象的发生;加入炉气燃料还能有效降低NOx 的排放,回转窑出口处的NOx质量浓度从655 mg/m3降至327 mg/m3,NOx排放量减少了50.1%.