《大数据-算法在水泥分解炉结构参数优化与煤粉燃烧数值模拟中的应用》
本文主要探讨了大数据技术和算法在水泥工业中，特别是水泥分解炉结构参数优化与煤粉燃烧过程的数值模拟方面的重要作用。分解炉作为新型干法水泥生产的核心设备，其结构参数的优化对提高能源效率和降低环境污染具有重要意义。随着我国煤炭资源日益紧张，低挥发分无烟煤和低挥发分高灰分劣质煤的使用成为必须解决的关键问题。
本文采用了数值模拟的方法，结合定性与定量分析，深入研究了分解炉内的流场结构及其优化设计。通过对气相停留时间、固相停留时间、固/气停留时间比以及煤粉的烬化时间等关键参数的研究，旨在改善炉内流场结构，以适应低挥发分无烟煤的高效燃烧。作者选取了喷腾式、旋流式和旋一喷结合式三种典型结构的水泥分解炉进行数值模拟研究。
1. 对于SLC-S型喷腾式分解炉，研究表明，气流场简单，但在炉下部有回流现象。通过增加一个与原生料进口成135°以上角度的新进料口，可以改善生料分散不均匀的问题，最佳角度为157.5°。对于煤粉燃烧，该炉型表现出对煤质的强适应性，特别适合燃烧劣质煤，且煤粉燃烬率高。优化设计表明，当三次风速为30m/s，煤粉喷射角度向下，两煤粉进口水平夹角为180°时效果最佳。
2. NST-I型旋流式分解炉的气流呈螺旋上升，形成一系列围绕中心轴旋转的涡。生料分散情况良好，有效容积高。生料进口与三次风进口之间的水平夹角在45°至135°，以135°为最优。然而，煤粉燃烬率受到进煤管位置的显著影响，靠近三次风进口的煤粉流燃烬率高，而远离的煤粉流燃烬率低。优化设计建议将煤粉进口避开三次风初始运动方向。
3. TDF型旋一喷结合式分解炉的下半部分以旋流为主，上半部分以喷腾为主。生料主要集中在下半部分，而高速气流中心区生料浓度较低。优化气固两相流场的方案包括保持烟气速度不变，调整三次风速，或保持三次风速度不变，调整烟气速度，同时生料入射角度在24°至34°之间最佳。该炉型对煤质适应性良好，优化设计表明，同侧两进煤管之间形成96°夹角时，煤粉燃烧效果最佳，且随着三次风速的增加，燃烧更充分，以24m/s为理想状态。
对比研究发现，喷腾式和旋一喷结合式分解炉都具有良好的煤质适应性，尤其适用于低挥发分高灰分劣质煤的燃烧，通过参数调整可以进一步提高煤粉在炉内的燃烬率，从而实现更高效的燃烧和资源利用。
总结来说，本文通过大数据分析和算法模型，为水泥分解炉的结构优化和低挥发分煤的高效燃烧提供了理论依据和实际操作建议，对提升水泥工业的节能降耗具有深远的实践价值。
