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，本研究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，并设计了一款新型五通道燃烧器，以此实现回转窑内煤粉-烟气燃料的混合燃烧。然后利用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例时，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，当烟气燃料比例由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·s)提高至7.33 mol/(m3·s)，炉窑出口处NOx的浓度逐渐降低，由1013 mg/m3下降至677 mg/m3。当烟气燃料比例由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18.5 m增至20.5 m。但随着烟气燃料比例由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20.5 m降至16.43 m。综合分析焙烧带长度、燃料燃烧等特性，确定当烟气燃料比例为30%时为最佳掺混比。

1 几何模型
2 数学模型
2.1 气固流动模型
2.2 燃烧模型
2.3 NOx生成模型
2.4 边界条件
2.5 实验数据验证
3 结果与分析
3.1 速度场
3.2 温度场
3.3 组分浓度场
3.4 NOx浓度
4 结论

赵楠,刘鹏,马梓舰,等.回转窑内煤粉-烟气混合燃烧特性[J/OL].煤炭学报,1-8[2024-12-04].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.0331.