外循环式高固气比分解炉自设计研发到工程应用已经历经了20余年,接受了时间的检验。为更深入地分析高固气比系统内的气固相流场及温度场,本课题基于ANSYS CFX商用软件,通过数值模拟来更加仔细的研究炉内的流动和煤粉分散燃烧情况,所得主要结论如下:(1)气相流场中采用k-ε标准双方程湍流模型,通过气流流线图、压力云图以及速度矢量分布图说明了炉内的流动规律:分解炉上行管0m~11m区域为“喷腾上升区”,11m以上为“平推上升区”,分解炉下行管为“旋转向下区”。改变分解炉上行管的外形结构(增加5°倾斜角),分解炉“喷腾上升区”较原模型减少2m~3m。(2)气固两相流场中采用The Particle Transport模型主要研究了分解炉内物料颗粒的停留时间。结果表明:物料颗粒在分解炉内的平均停留时间约为7.63s,最大停留时间为15s。随三次风速的增大,物料颗粒在炉内的停留时间延长;随三次风管偏心距离de的增大,物料颗粒在炉内的停留时间也有所延长。改变分解炉上行管的外形结构(增加5°倾斜角)后物料颗粒在炉内的停留时间小于原模型。水泥生料特征粒径De分别等于10μm、30μm、50μm和80μm时物料颗粒在炉内的停留时间分别为6.97s、7.71s、7.85s和7.67s,水泥生料过细和过粗都不利于延长其在分解炉内的停留时间。(3)分解炉内煤粉分散燃烧过程采用了双挥发模型,通过O2浓度场、CO2浓度场、温度场和煤粉运动轨迹图等分析了炉内的燃烧过程,结果显示:分解炉上行管下端中心处CO2浓度高于其余部位,分解炉上行管上半段的CO2浓度高于下半段分;O2浓度分布与CO2浓度分布相反;温度场分布与CO2浓度场分布一一对应,即CO2浓度较高的区域温度也相对较高。随三次风速的增大,进入炉内的煤粉回流返混,分散性越来越好。随喷煤管入射角度α的增大,煤粉在炉内的分散性越来好,以45°~60°之间为宜。