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紅星機器回轉(zhuǎn)窯在自動控制應用研究項目的背景下，以我公司生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)窯為研究對象開展回轉(zhuǎn)窯熱工過程的仿真研究，主要開展了如下工作并得到相關結(jié)論:
1.在回轉(zhuǎn)窯熱平衡計算的基礎上，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)截面上的傳熱過程進行了分析，建立了回轉(zhuǎn)窯筒體傳熱過程的二維模型，計算了窯壁溫度沿徑向的分布情況和窯內(nèi)表面溫度隨時間的變化情況，結(jié)果表明，當窯正常操作時，窯筒體外表面的散熱損失基本不變，如果將窯筒體的蓄熱、放熱周期過程作為整體來考慮，窯內(nèi)的換熱過程可以簡化為穩(wěn)態(tài)換熱。這一結(jié)果為簡化回轉(zhuǎn)窯的傳熱數(shù)學模型提供了理論基礎。
2.運用多相流理論對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體、壁面對物料的傳熱進行數(shù)值模擬，計算了入窯顆粒直徑均勻時，物料在截面上的二維溫度分布情況。數(shù)值模擬結(jié)果表明，在各種工況條件下，物料在截面上的溫度分布均趨于一致，僅外表面上與氣體和壁面接觸的極少部分物料顆粒的溫度比內(nèi)部的溫度高。這一結(jié)果為建立一維傳熱模型計算窯內(nèi)氣體和物料的溫度分布提供了理論依據(jù)。
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3.建立了回轉(zhuǎn)窯一維在線仿真模型，以熱平衡測試為基礎，以現(xiàn)場在線檢測參數(shù)為邊界或初始條件，計算了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體、物料溫度沿窯軸向的分布情況，分析了過?？諝庀禂?shù)、燃煤量和摻煤量等參數(shù)變化對溫度分布的影響規(guī)律，并運用現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)對模型進行了校驗。
4.將在線仿真結(jié)果應用于生產(chǎn)現(xiàn)場，建立了回轉(zhuǎn)窯在線仿真系統(tǒng)，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燒結(jié)狀況進行診斷，為回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)化操作提供依據(jù)。
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紅星專家對于回轉(zhuǎn)窯熱工過程仿真的研究所做的工作還十分有限，在此特提出進一步工作的建議如下：
1.在對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)多相流動及傳熱進行研究時，為計算方便而作了一定的假設，建議在以后的研究中逐步考慮各種因素的影響。
2.進一步完善回轉(zhuǎn)窯內(nèi)多相流動的數(shù)值模擬研究。建議對物料顆粒直徑不一致的情況下對物料溫度分布進行數(shù)值模擬研究，以及計算不同轉(zhuǎn)速和填充率條件下物料的溫度分布情況。
3.建議在對一維仿真模型進行計算時，考慮窯壁周向溫度變化對物料溫度分布的影響。
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2012-09-12