نام پژوهشگر: حبیب اله فاتح نوبندگانی
حبیب اله فاتح نوبندگانی کیومرث مظاهری
کوره های دوار سیمان به طور گسترده برای تبدیل مواد خام به کلینکر مورد استفاده قرار می-گیرند. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیدههای گوناگونی است که مهمترین آنها جریان واکنشی مواد بستر، احتراق آشفته سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار و اندرکنش حرارتی و جرمی بین بخشهای مذکور هستند. در تحقیق حاضر برای تحلیل رفتار فرآیندهای درون کوره، در ابتدا یک مدل یکبعدی بر اساس مدل اِسپنگ توسعه داده شد. نتایج نشان دادند که % 20 حرارت به طور مستقیم از گازهای داغ حاصل از احتراق و % 28 از بدنه به مواد بستر انتقال مییابد، % 12 حرارت نیز از بدنه وارد محیط میشود. از 40 % حرارت باقیمانده بخشی از جریان گاز به بدنه کوره انتقال یافته و بخش دیگر با کلینکر از کوره خارج میشود. در این حالت بازده حرارتی کوره % 48 است. در ادامه تأثیر سیستم زنجیری بر بهبود انتقال حرارت درون کورههای دوار تر بررسی شد. در نتیجه با استفاده از سیستم زنجیری ، بازده حرارتی کوره 6 % افزایش یافت. بررسی انجام شده همچنین نشان داد که تقریباً نیمی از co2 تولیدی از واکنشهای مواد بستر و نیمی دیگر از احتراق حاصل میشود. در گام بعد، شبیهسازی دو بعدی کوره دوار سیمان برای بررسی ساختار دمایی و ابعادی شعله و تولید گونه co2 با استفاده از یک شبکه محاسبات موازی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی مدلهای احتراقی نشان داد که از لحاظ زمان اجرا، مدل pasr زمانبرترین و مدل کسر مخلوط سریعترین مدل میباشد (که هر دو فیزیک جریان را نیز به خوبی پیشبینی میکنند). نتایج همچنین نشان دادند که افزایش دمای هوای ثانویه از 300 به 800 کلوین، باعث افزایش 1 متری طول شعله می شود. این افزایش طول منجر به بهبود انتقال حرارت در منطقه پخت نهایی مواد بستر و البته افزایش 12 درصدی تولید co2 شد. با افزایش 25 درصدی مقدار هوای اولیه ورودی، طول شعله 5/0 متر و دمای بیشینه درون کوره 150 کلوین کاهش یافتند. بنابراین نتایج نشان میدهند که برای بهبود انتقال حرارت به مواد، کارکرد بهتر کوره در کمترین مقدار ممکن هوای اولیه به دست میآید. همچنین با افزایش زاویه نازل هوای اولیه نسبت به حالت افقی به 20 درجه، دمای بیشینه شعله210 کلوین و تولید گاز گلخانهای co2 19 درصد کاهش یافت. نتایج همچنین نشان دادند که با افزایش زاویه، دمای قسمتهایی از بدنه داخلی بیش از حد افزایش مییابد، بنابراین محدودیت متالورژیکی لایه دیرگداز بدنه داخلی در انتخاب زاویه نازل باید در نظر گرفته شود.