预分解窑分段烧成温度分布的研究
水泥是建筑工业三大基本材料之一,其应用范围广,使用量大,素有建筑工业的粮食之称。预分解窑生产在国内逐步取代了传统机械化立窑的地位成为未来水泥工业的发展方向。本文根据预分解窑的生产过程,着力改进水泥煅烧制度,降低熟料热耗,主要进行了两方面的研究工作。第一,将预分解窑烧成系统的热平衡和回转窑分段热平衡结合,运用计算机编程模拟的方法对预分解窑煅烧过程中回转窑内部气体和固体物料温度沿回转窑轴线方向的分布进行了推导研究。第二,利用化学反应工程学原理对水泥煅烧过程中出现的能量消耗远高于计算值等问题给予解释,并对生产过程中存在的问题给予探讨。
本文考虑了现实的生产技术和普遍采用的相关设备,兼顾普遍性和适应性来反映整个烧成系统的热工状况。本文利用分段热平衡法,以热平衡理论为基础,以水泥熟料煅烧过程中发生物理化学变化的若干特征温度为基础,推导计算出回转窑内烧成带的最高烧成温度,从而为回转窑内部煅烧热工制度建立起更加接近实际的数学模型,并对提高和预测熟料质量打下良好基础。
本文结合原有文献的原料、气体、混合物质等热力学数据和国内进行的多次热工标定数据,利用回归统计的方法,对现有的相关气体和固体的比热等物理化学性能参数进行回归分析,建立起比较准确的数学模型,并把这些数学模型应用于实际模拟计算过程中,提高了热平衡计算的精确度。
本文首次提出了分段烧成的概念,并首次利用数学模型对两只点短窑和分段煅烧进行了模拟,在分析影响普通预分解窑烧成带温度的因素基础上,详细研究了普通预分解窑、短窑和分段烧成的能量分布优势,为进一步提高回转窑内燃烧和传热效率开辟了一条新思路。
本文结合硅酸盐反应工程学原理,根据回转窑内物料发生的物理化学反应并考虑窑皮对烧成带温度的影响,结合液相量变化和烧成带’温度计算程序,通过微元法求得沿回转窑轴向温度变化,并进行了验证。结果表明:短窑的温度梯度是普通预分解窑的两倍,而分段烧成则比二者的烧成带温度高出约50℃。
本文利用Visual Basic语言编写出预分解窑内气体和固体物料温度场分布的模拟程序。研究了回转窑能量损失与转速、产量、窑的倾角和填充率间的关系,并利用计算机模拟了窑头用煤量的理论需求值,结果表明实际生产过程的消耗量是理论需求量4倍,这与分解率偏低,二次风温不高等因素有关,文中进一步分析了不同因素的影响程度并提出了节能改造的问题与措施。
预分解窑;分段热平衡;硅酸盐反应;温度分布;水泥熟料
西南科技大学
硕士
材料学
齐砚勇;汪澜
2011
中文
TQ172.62
175
2011-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）