Page 52 - 水泥科技2022-1

分解炉三次风与生料相对位置对预分解炉影响的数值模拟
来看可以满足生料分解，针对这里生料管的排布，选择 A 中的分级排布较为合理，

但对于 D、E 两种情况下的，可以分别调整煤粉分级及生料分级的投放进一步研究

其可行性，这在以后的工作中会进一步研究。

图 4 预分解炉内 XY 截面 CO2 摩尔分数等高线云图

为了保证研究的唯一性，五种情况下的边界条件保持不变，预分解炉在水泥

生产中的主要作用是分解生料，因此需要关注炉内生料及其分解产物的分布情况。

图 5 是预分解炉内沿炉高方向 CaCO3和 CaO 的平均质量分数分布线图，分析可知 A、

B、C 三种情况下，在 Y=3 m 和 Y=7.5 m 处 CaCO3 的平均浓度曲线出现极大值点，

D、E 则在 Y=8.3m 和 Y=9.3m 时取得极大值点，这是由于此处都是生料管分布的位

置，生料进入则 CaCO3浓度迅速升高。CaCO3分解产物为 CaO 和 CO2且该反应为吸热

反应，生料进入预分解炉后在三次风及烟气形成的热流场的输运作用下与周围的

物料迅速换热分解生成 CaO 并释放出大量 CO2，从图 3 可知在生料进入的地方都有

一个明显的低温区域，在上部生料管以上温度也随之下降，这说明生料分解吸热

效应明显。结合图 4 分析上部生料管以上区域，发现 B 和 D 情况下的 CO2摩尔质量

都小于 0.2，近出口处的 CO2摩尔浓度最高也只有 0.16，这相比其他情况下小的多。

由于煤粉投入量是一定的，炉内 CO2的主要来源为炉内 CaCO3的分解，因而 CO2浓

度低说明了生料分解不充分，分解率达不到生产的要求，这可以从图 5 的 CaO 平

均质量浓度得到证明，所以在实际生产中不推荐 B、D 这两种方案。根据炉出口处

的 CaCO3 和 CaO 质量浓度分布计算了 A、C、D 三种情况下的生料分解率，只有 A

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