Proudění spalovacího vzduchu v hořáku rotační pece
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Predložená diplomová práca sa vo svojej väčšej časti zaoberá CFD simuláciami. Cieľom tejto práce bolo komplexne zmapovať správanie sa prúdenia spaľovacieho vzduchu v horáku rotačenej pece a jeho bezprostredne nadväzujúcej oblasti. Celý proces vypracovania tejto diplomovej práce prebiehal v spolupráci s cementárňou Českomoravský cement, a.s., lokácia Mokrá, ktorá slúžila ako primárny zdroj údajov a validácie výsledkov. Každá CFD simulácia potrebuje pre jej úspešné overenie porovnanie s experimentálnymi dátami, čo sa nám základe spolupráce podarilo splniť. V úvodných častiach práce bol popísaný proces výroby cementu a používaná technológia práve v cementárni Českomoravský cement, a.s., prevádzka Mokrá. Následne boli popísané základné teoretické a výpočtové princípy CFD analýz s doplnením popisu doležitých parametrov potrebných na posúdenie výsledkov. Kontkrétna príprava na simuláciu prebiehala najskôr prvotným meraním skutočného horáku rotačnej pece priamo v cementárni. Takéto merania sa uskutočnili dve, pretože cementáreň disponuje dvomi rôznymi pecnými linkami. Používané horáky v jednotlivých linkách sa trochu odlišujú vo svojej najpodstatnejšej časti, v špičke horáku. Cieľ práce bol zamerať sa na horák s modernejším usporiadaním pre maximalizáciu prínosu zistení do budúcnosti. Prvé meranie sa uskutočnilo na horáku so staršou konfiguráciou, pretože pre nás podstatný, modernejší horák bol v tej dobe stále v prevádzke. Na základe prvého merania spolu s dostupnou a vzhľadom na vek neúplnovou výkresovou dokumentáciou, bol vytvorený model pomocou programu SolidWorks. Po neskoršom druhom meraní bol tento model prakticky overený a následne upravený, aby odpovedal modernejšej verzii horáku. Skúsenými inžinieromi zvalidovaný model, slúžil ako základ pre následujúcu prípravu celej simulácie. Príprava simulácie pozostávala z tvorby optimálnej siete, ktorá tvorila približne 60 % náročnosti úspešného vykonania analýzy a vhodným nastavením použitých výpočtových metód. Vykonané simulácie boli zamerané na dva väčšie ciele. Najkôr bolo vyhodnodnotené správanie spaľovacieho vzduchu v horáku a tesne za ním. Odhalené nedostatky boli s cementárňou prediskutované a boli navrhnuté možné riešenia problému. Druhým cieľom bolo vyhodnotenie erózneho poškodenia uhoľného kanálu. Poškodenie uhoľného kanálu bol odpozorované pri pravidelných údržbách horáku. Pre všetky zistené nedostatky boli navrhnuté možnosti, kde by sa práca mohla do budúcnosti pokračovať. Pre prípad spaľovacieho vzduchu bol optimalizovaný stav aj simulovaný.
The presented master's thesis focuses on the computational fluid dynamics (CFD) simulation of combustion air within a cement rotary kiln burner and the area immediately behind the burner. The research was conducted in collaboration with the cement plant Českomoravský cement, a.s., facility location Mokrá. The initial sections of the thesis provide an overview of the current state of cement production. The subsequent part discusses the principles and calculations involved in CFD simulations, along with other important parameters necessary for a comprehensive and accurate presentation of the obtained results. The second part of the thesis focuses on the development and meshing of the burner model. Data for creating the model were collected during multiple visits to the cement plant, where real measurements of the burner were conducted. The simulations in this study aimed to comprehensively analyse the detailed behaviour of combustion air. Through these simulations, several areas requiring optimization were identified and subsequently improved. An additional simulation was conducted to evaluate the optimized state. Another significant aspect considered in this thesis is the erosion assessment of the pulverized coal channel. Multiple simulations were performed to determine the areas most affected by erosion. In the final section of the thesis, various approaches to address this issue are suggested.
The presented master's thesis focuses on the computational fluid dynamics (CFD) simulation of combustion air within a cement rotary kiln burner and the area immediately behind the burner. The research was conducted in collaboration with the cement plant Českomoravský cement, a.s., facility location Mokrá. The initial sections of the thesis provide an overview of the current state of cement production. The subsequent part discusses the principles and calculations involved in CFD simulations, along with other important parameters necessary for a comprehensive and accurate presentation of the obtained results. The second part of the thesis focuses on the development and meshing of the burner model. Data for creating the model were collected during multiple visits to the cement plant, where real measurements of the burner were conducted. The simulations in this study aimed to comprehensively analyse the detailed behaviour of combustion air. Through these simulations, several areas requiring optimization were identified and subsequently improved. An additional simulation was conducted to evaluate the optimized state. Another significant aspect considered in this thesis is the erosion assessment of the pulverized coal channel. Multiple simulations were performed to determine the areas most affected by erosion. In the final section of the thesis, various approaches to address this issue are suggested.
Description
Citation
DORNIAK, M. Proudění spalovacího vzduchu v hořáku rotační pece [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vítězslav Máša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vojtěch Turek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Martin Pavlas, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Skryja, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Lošák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-06-13
Defence
Student představil práci na téma Flow of Combustion Air in the Burner of a Rotary Kiln. Na úvod byly shrnuty cíle práce, konkrétní zaměření práce, přístup k vytvoření matematického CFD modelu. Popsána byla vytvořená síť důvody volby jejích parametrů. Prezentovány byly výsledky simulace průtoku spalovacího vzduchu a identifikovány pozorované nedostatky. Autor navrhl možné řešení pro dosažení vhodnějších průtoků a představil vytvořenou charakteristiku ventilu pro regulaci průtoků. Dále byla představena analýza příčin a návrh řešení eroze způsobené částicemi uhlí.
Otázky oponenta byly zodpovězeny uspokojivě
Komise položila následující doplňující otázky, které byly zodpovězeny uspokojivě:
Na jakém hardwaru byla prováděná simulace?
Jaké jsou aspekty použití průměrných parametrů sítě? Je toto posouzení dostatečné?
Doplňující otázka k uvedeným průtokům. Kde probíhá samotné spalovánní?
K čemu slouží hořák v rotační peci?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení