石灰窯管路煙氣空氣換向閥流動特性模擬分析

張大飛，高 偉

（南京凈環熱冶金工程有限公司，江蘇 南京 210016）

在石灰窯項目設計過程中，對于氣體管路設計時，對于各種非標閥門的流動特性沒有直接的校驗數據進行查詢，需要通過模擬的手段對一些非標設備分析，獲得一些基本數據，讓設計人員在設計時有一定的技術數據支持，本文就對空氣管路中的煙氣空氣換向閥進行模擬分析。

根據設備部門提供的設備圖紙，提供UG軟件建立三維模型，ICEM進行網格劃分，FLUENT軟件進行分析模擬。獲得不同工況下的數據資料。

1 結構與工作條件

1.1 煙氣換向閥的工作方式

煙氣在換向閥管路中的流動方式如圖1所示。當換向閥閥蓋處在左端時，石灰窯內煙氣從換向閥下端入口流入，從上端出口排出；當閥蓋處于上端時，助燃空氣從換向閥左端入口流入，從下端入口進入窯體。

圖1 換向閥內氣體流動方式

1.2 煙氣的成分

根據石灰窯煙氣成分表查表可得，如表1所示。

表1 煙氣成分

煙氣在50℃時的熱物性參數如表2所示。

表2 煙氣在50℃時的熱物性參數

1.3 煙氣換向閥的結構

換向閥的三維結構如圖2所示。當換向閥內流體為煙氣時，其內部結構與閥蓋位置如圖3所示。

圖2 換向閥外觀圖

圖3 煙氣流動時的換向閥結構圖

1.4 算模型與邊界條件的設定

流量設定工作壓力為0.25MPa，如表3所示。

表3 進氣流量設置

計算網格與報告3中的相同。在邊界條件設置中，將material中流體air的熱物性參數改為表3中的值，來模擬煙氣的流動情況。進口為質量流量入口，出口為壓力出口，其余面均設置為絕熱、無滑移壁面；流體域為空氣，不可壓縮，常物性。整個流動狀態處于湍流狀態，湍流模型選擇k-ε模型。

2 計算結果及流動特性分析

煙氣流動的模擬計算結果與直通流動的空氣計算結果對比如表4所示。

表4 煙氣換向閥流動模擬計算結果

可以看出，煙氣的流動損失略大于空氣，壓差曲線如圖4所示。

圖4 壓差曲線

3 結論

通過對空氣換向閥與煙氣換向閥的數值模擬對比，可以得出。

（1）通過該閥時，空氣及煙氣的壓力損失值都很小，最大流量下15Pa。在管路設計中可忽略該部分的阻力損失。

（2）由于煙氣的粘度大于空氣的粘度，因此流動損失相比空氣略有提升。