煤炭学报

作者：赵楠, 刘鹏, 马梓舰, 胡仁国, 刘安洲,

关键词：回转窑–矿热炉工艺(RKEF), 烟气回收, 混合燃烧, NO_<i>x</i>排放, 燃烧器, 数值模拟,

为了解决矿热炉冶炼过程中存在排放大量高温烟气造成能源浪费、环境污染的问题，提出回收矿热炉烟气中CO等可燃成分作为回转窑辅助燃料的工艺，并设计了一款新型5通道燃烧器，以此实现回转窑内煤粉–烟气燃料的混合燃烧，利用CFD(Computational Fluid Dynamics)理论，建立了煤粉–烟气混合燃烧的数学模型，数值模拟了回转窑中气固两相燃料混合燃烧的过程，分析了气固两相燃料不同混合比时，回转窑内温度场、燃烧特性(组分场)以及NOx的变化情况。结果表明：回转窑内存在内外循环区，可加速燃料与空气的混合，提高窑内换热量。烟气燃料的加入有助于改善煤粉的燃烧特性，当烟气燃料发热量占总发热量的比值由20%增至40%，窑内温度场均呈现轴对称分布，黑火头的长度逐渐由4.51 m减小至2.32 m，火焰峰值温度逐渐降低，挥发分的燃烧速率逐渐由4.21 mol/(m3&#183;s)提高至7.33 mol/(m3&#183;s)，炉窑出口处NOx的质量浓度逐渐降低，由1 013 mg/m3下降至677 mg/m3。当烟气燃料发热量占总发热量的比值由20%增至30%时，火焰形状由“球团状”逐渐变长变窄，煤粉的燃烧位置由X=4.68 m前移至X=2.26 m，回转窑焙烧带长度由18.50 m增至20.50 m。但随着烟气燃料发热量占总发热量的比值由30%增至40%时，火焰形状逐渐向“棒槌状”转变，煤粉的燃烧位置无明显变化，焙烧带长度由20.50 m降至16.43 m。综合分析焙烧带长度、燃料燃烧等特性，确定当烟气燃料发热量占总发热量的比值为30%时为最佳掺混比。

来源：2025年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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