水泥回转窑物料流动与传热特性数值模拟

针对回转窑煤粉燃烧过程中物料运动和传热特性难以仿真分析的问题,将回转窑看作是由高温烟气流域和物料流域组成且相互耦合的计算域。在壁面传热的基础上,利用热传导方程描述不同区域物料经窑壁向外散热的热流密度,并提出一种带传热补偿的物料和高温烟气的换热模型。采用此模型数值模拟回转窑内的煤粉燃烧、物料流动和烧结等,研究不同工况下物料流动和温度分布情况。研究结果表明:所建模型可以较准确地反映物料在回转窑内的传热和运动情况;回转窑转速的升高会增大物料沿轴向运动的加速度;增加回转窑内物料流量会降低物料温度,并加剧物料表层和内部的温度差;物料填充率的增加会扩大外回流区的范围,升高冷却带的温度;当物料填充率达到12%时会引发康达效应,使回转窑火焰在靠近物料区域向物料方向发生偏移。

水泥回转窑传热特性数值模拟

回转窑是水泥生产过程中能耗最高的装置,回转窑内气固两相流、煤燃烧与传热等的数值模拟研究,对提高回转窑的能源利用率有重要意义。以装备四通道旋流燃烧器的回转窑作为研究对象,建立符合回转窑内部流体特性的计算流体力学模型以及不同斜度的燃烧器-回转窑三维模型,利用FLUENT软件对回转窑内的热辐射和煤粉燃烧等进行数值模拟,研究不同回转窑斜度和燃烧器工况对回转窑内流场分布、温度分布以及熟料表面空气温度分布的影响。结果表明,当回转窑斜度为0.035时,熟料平面上的烧成带范围达到最大;旋流风速选择90m/s为宜,过低的旋流风速会使火焰不稳定,而过高的旋流风速会引起煤粉的扩散,不利于火焰温度的升高;提高轴流风速可以缩短黑火头的长度,但这会导致火焰峰值温度降低,且当轴流风速达到200m/s时,回转窑火焰出现紊乱。

基于速度交流的共生多种群粒子群算法

为了提高粒子群算法的求解精度,改善算法的搜索性能,提出一种基于速度交流的共生多种群粒子群算法(SMPSO)。该算法采用速度交流机制划分整个从种群为多个子种群,负责解空间的全局搜索,将获得的最优信息分享给主种群;主种群综合从种群与自身最优经验,负责局部深度优化,获得最优信息反馈给从种群,从而建立主从群间的共生关系,实现解空间的充分搜索。迭代后期,在主种群中引入自适应变异策略,提高算法跳出局部最优的能力。将提出的SMPSO算法应用于基准测试函数中,与其它改进的PSO算法进行比较。实验结果表明,SMPSO算法在求解精度、搜索能力、稳定性等方面均有较大的提高。