氧化铝回转窑热工仿真的研究及应用

摘要

烧结法生产氧化铝工艺技术在我国氧化铝生产中占有重要的地位，采用回转窑进行熟料烧结是烧结法工艺技术的核心，但由于烧结过程的复杂性和检测手段的不完善，回转窑内的热工信息难以通过有效的测量方法获得。随着我国氧化铝工业产量的不断增加，对产品质量的要求也越来越高。因此，深入了解氧化铝回转窑热工过程中的各个影响因素，掌握熟料烧结中最为关键的温度参数，对提高熟料的质量具有重要的理论与实践意义。 本文在热平衡计算的基础上，对回转窑内的传热过程进行分析，建立了窑筒体传热过程的二维模型，针对该模型利用有限差分法进行求解，得到了窑壁温度沿径向的分布情况和内壁表面温度随时间变化的规律。 运用多相流理论对回转窑内气体、壁面与物料的传热过程进行数值模拟，在假设入窑颗粒大小一致的情况下，计算了不同颗粒直径时物料在不同截面上的二维温度分布情况，通过对数值模拟结果的分析，讨论了建立一维传热模型对窑内气体、物料温度分布进行计算的可行性。 从应用的角度出发，建立了回转窑内气体、物料传热过程的在线仿真模型，以热平衡计算为基础，以现场在线检测参数为边界或初始条件，运用计算机仿真技术对回转窑内气体、物料温度沿窑轴向的分布进行了计算，并对结果进行了分析；根据实际的生产情况，对仿真模型进行不同工况的计算，通过对计算结果的分析比较，得到了过剩空气系数、燃煤量和掺煤量等重要参数对窑内温度及各带长度分布的影响规律。 将在线仿真结果应用于生产现场，建立了回转窑在线仿真系统，实现了回转窑各带长度和温度分布的在线显示和窑内烧结状况的在线诊断等功能，为回转窑的优化操作提供了依据。应用结果表明，该系统能较好的实现对窑况的诊断，窑内热工制度稳定，达到了提高熟料质量、降低生产成本的目的。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1氧化铝生产方法与工艺流程

1.2烧结法生产氧化铝的工艺流程及烧结设备

1.2.1烧结法生产氧化铝的工艺流程

1.2.2熟料烧结过程概述

1.2.3熟料烧结设备及其技术特点

1.3熟料烧结过程的机理

1.4.1国外的研究现状

1.4.2国内的研究现状

1.5本文研究的意义和内容

1.5.1研究意义

1.5.2研究内容

第二章回转窑内传热过程及窑筒体传热模型分析

2.1热平衡计算

2.2回转窑内传热过程分析

2.3窑筒体传热模型分析

第三章回转窑内气粒两相流动及传热的数值模拟

3.1回转窑内气粒两相流动的物理模型及网格划分

3.1.1流动及传热机理

3.1.2物理模型

3.1.3网格划分

3.2回转窑内气粒两相流动的数学模型

3.3边界条件及物性参数

3.4截面上物料温度数值模拟的结果与分析

3.4.1颗粒直径为40mm时不同截面上物料温度分布的数值模拟

3.4.1改变入窑颗粒直径时同一截面上物料温度分布的数值模拟

3.5数值模拟结果小结

第四章回转窑温度在线仿真模型

4.1回转窑温度在线仿真的一维数学模型

4.2模型求解及运行参数影响分析

4.2.1参数预处理

4.2.2计算流程及结果

4.2.3运行参数影响分析

4.3仿真模型的校验与修正

第五章回转窑温度在线仿真模型的应用

5.1仿真系统结构

5.2仿真系统主要界面介绍

5.3系统应用效果

第六章结论与建议

参考文献

致谢

发表论文和参加科研情况