A dynamic model of a cement kiln

Spang, H. A.

doi:10.1016/0005-1098(72)90050-7

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“…initial gas temperature, gas velocity and solids flow rate [3]. A steady state mathematical model for different zones inside the kiln has been used to predict the temperature distribution in the solid and gas phases, and also the composition of former phase [4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

CFD Modeling of Meat and Bone Meal Combustion in a Rotary Cement Kiln

Ariyaratne¹,

Malagalage²,

Melaaen³

et al. 2014

IJMO

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Abstract-This paper presents a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) modeling study carried out for a rotary cement kiln withal multi-channel burner with swirl and high momentum air components. The simulations are performed using the commercial CFD software ANSYS FLUENT, version 13.0, and are carried out for coal as well as for meat and bone meal (MBM) combustion using the eddy-dissipation model for combustion. Steady-state solutions are obtained using the Lagrangian approach for the particle phase and the Eurasian approach for the continuous phase. The turbulence is modeled by the RNG k-ε model, and gas-phase radiation is modeled by the P1 radiation model. The effect of MBM fuel properties on combustion characteristics such as temperature, fuel devolatilization, volatiles and char burning, in comparison with coal, are presented and discussed. It was found that MBM combustion products temperatureis300K lower than that of coal, and the char burnout of MBM is 83%. This poor burnout is mainly due to bigger MBM particles.Index Terms-CFD, combustion, meat and bone meal, rotary cement kiln.

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Section: Introductionmentioning

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CFD Modeling of Meat and Bone Meal Combustion in a Rotary Cement Kiln

Ariyaratne¹,

Malagalage²,

Melaaen³

et al. 2014

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“…O forno rotativo de via seca pode ser dividido em cinco zonas: zona de aquecimento, zona de calcinação, zona de transição, zona de queima e zona de resfriamento [18,19]. A posição das zonas ao longo do forno depende da temperatura e das reações químicas sendo efetuadas nos sólidos [20]. O perfil de temperatura ao longo do forno rotativo usualmente não pode ser medido diretamente, uma vez que tradicionalmente não há sensores instalados no interior do equipamento [18].…”

unclassified

“…No trabalho de Spang [20] foi desenvolvido um modelo dinâmico composto por equações diferenciais parciais, que descrevem os balanços de massa e energia do sistema. Este modelo é capaz de predizer os perfis de concentração e temperatura ao longo de um forno rotativo de via seca que opera em contracorrente [20].…”

unclassified

“…Este modelo é capaz de predizer os perfis de concentração e temperatura ao longo de um forno rotativo de via seca que opera em contracorrente [20]. Um modelo de chama do combustível também foi desenvolvido objetivando quantificar a quantidade de energia fornecida ao sistema [20].…”

unclassified

“…As equações que compõe este modelo são apresentadas no Anexo pelas Equações 1 a 29. Os resultados obtidos mostraram-se qualitativamente adequados ao comportamento de fornos reais, porém o estado de regime permanente não foi atingido em [20]. O presente trabalho tem como principal objetivo desenvolver um modelo matemático que apresente uma facilidade de adaptação à realidade industrial.…”

unclassified

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Modelagem matemática dos perfis de temperatura do gás, do sólido e da parede do forno e dos perfis de concentração das principais espécies químicas presentes no interior do forno rotativo empregado na produção de clínquer

et al. 2016

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Resumo O cimento é um dos materiais de construção mais utilizados no mundo, sendo o tipo mais comum conhecido como cimento Portland. O processo de fabricação do cimento envolve numerosas e complexas reações endotérmicas e exotérmicas que ocorrem a diferentes temperaturas, o que o torna não trivial. Dessa forma, há um grande interesse na otimização do processo de produção de cimento. A clinquerização é uma das principais etapas da fabricação de cimento e ocorre dentro de forno rotativo. Neste estudo, o processo de produção de clínquer é analisado em um forno rotativo de via seca que atua em contracorrente. Os principais fenômenos envolvidos na obtenção do clínquer são: evaporação da água livre residual da matéria-prima; decomposição do carbonato de magnésio; descarbonatação; formação da fase líquida composta por C3A e C4AF; formação do silicato dicálcico e silicato tricálcico. O principal objetivo deste estudo é a proposta de um modelo matemático que descreve de forma realística o perfil de temperatura e de concentração dos componentes do clínquer ao longo do forno rotativo, desenvolvido a partir de mudanças propostas a um trabalho da literatura. O modelo, composto por equações diferenciais parciais, foi adaptado e implementado em linguagem computacional no programa Mathcad. O modelo proposto foi satisfatório para a descrição do perfil de temperatura e concentração dos componentes do clínquer ao longo de um forno rotativo.

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