胡道和水泥工程科研論文集

前言

20世紀70年代，世界水泥生產(chǎn)方法由濕法、半干法轉向預分解窯新型干法。這是水泥生產(chǎn)技術一次劃時代的進步，由工業(yè)化提升到新型工業(yè)化水平。為了適應生產(chǎn)方法的轉變，水泥行業(yè)的教育、科研、地質、設計、裝備、施工和生產(chǎn)企業(yè)等方面都必須提升到相應水平，其中教育水平的提升尤為重要。為使水泥教育工作適應新型工業(yè)化需要，胡道和教授及由她帶領的團隊，在政府有關部門和南京化工學院（現(xiàn)名南京工業(yè)大學）的支持下，創(chuàng)建了中國第一個“硅酸鹽工程”專業(yè)和相應的實驗室。“硅酸鹽工程”專業(yè)是包含了工程數(shù)學、化學反應工程、冶金反應工程、傳熱學、流體力學、計算機原理與應用等多種學科的一個科學體系。胡教授按這個體系培養(yǎng)出了工程院院士，設計大師，博士生導師，科研、設計、教育和企業(yè)的技術骨干等眾多高級科技人才，取得了良好效果，獲國家優(yōu)秀教學成果一等獎。這些成果已在建材高等院校推廣。現(xiàn)代高等教育的特點之一是教學與科研相結合，世界各國都流行創(chuàng)辦研究型大學。教學需要科研，科研促進教學。胡教授按這個原理，在教學的同時開展大量科研工作。本論文集匯集了她在水泥領域所取得的主要科研成果，這些成果為我國水泥新型干法技術開發(fā)提供了理論支撐，具體表現(xiàn)為：（1）運用反求工程方法，從原理上消化、吸收、引進技術，并對各類分解爐進行分析評議，深化對水泥新型干法生產(chǎn)技術的認識。（2）運用系統(tǒng)診斷法，剖析運行中的新型干法生產(chǎn)過程存在的優(yōu)缺點，從而明確改進方向。（3）運用測試和計算方法，掌握預熱器和分解爐內(nèi)三維流場、溫度場、濃度場和粉料停留時間等參數(shù)，深入認識爐內(nèi)傳熱、分解（反應）、燃燒過程和相互影響規(guī)律，為設計創(chuàng)新指明方向。（4）運用數(shù)值模擬方法，為掌握設備內(nèi)在運行規(guī)律、優(yōu)化系統(tǒng)、開發(fā)新工藝和新裝備提供了最先進的科學手段。本論文集是水泥行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、科研和設計工程技術人員，以及高等院校師生必備的參考書。當前，我國水泥新型干法正在蓬勃發(fā)展，水泥行業(yè)在新型工業(yè)化道路上已跨出重要一步。這是業(yè)內(nèi)廣大干部、職工和學校老師所創(chuàng)造的巨大業(yè)績，其中包含著胡道和教授所做出的重要貢獻。她的論文集在水泥工業(yè)新型工業(yè)化過程中將不斷發(fā)揮重要作用。

內(nèi)容概要

《胡道和水泥工程科研論文集》是胡道和教授和她的學生們多年來在各類學術期刊、國際、國內(nèi)學術會議上公開發(fā)表的科學研究成果匯編，介紹了胡道和教授從事現(xiàn)代水泥工程技術，特別是新型干法預分解窯技術、磷石膏分解技術，以及工程測試技術和研究方法等領域的主要科研見解、認識與創(chuàng)新性成果。這些知識教育了一代人，影響了一代人，甚至更久遠。《胡道和水泥工程科研論文集》中提出的許多真知灼見對目前工作在水泥工業(yè)領域的工程技術、科研、管理人員、研究生，甚至一線的生產(chǎn)操作人員在深層次上理解水泥工程技術，增強創(chuàng)新意識，創(chuàng)造性地開展工作都有指導意義。

作者簡介

胡道和，女，生于1931年7月，1952年畢業(yè)于南京大學化工系，畢業(yè)后在南京化工學院師從時鈞教授，主要從事水泥工業(yè)技術開發(fā)、研究和教學工作，籌建了“硅酸鹽工程”新專業(yè)，先后承擔“六五”、“七五”、“八五”國家科技攻關任務，開展了一系列有關窯外分解、磷石膏聯(lián)產(chǎn)水泥和硫酸新技術的基礎研究和開發(fā)創(chuàng)新性研究。1986年獲得化學工業(yè)部頒發(fā)的“立筒預熱器工作原理”科技進步二等獎；1993年3月獲得原國家建材局頒發(fā)的“我國現(xiàn)有四種預分解窯型分析研究與改進”科技進步一等獎；1993年9月年獲得國家教育委員會頒發(fā)的“面向經(jīng)濟建設建立學科體系改革專業(yè)教學模式”國家級優(yōu)秀教學成果一等獎。主編《水泥工業(yè)熱工設備》、《氣固過程工程學及其在水泥工業(yè)中的應用》、《硅酸鹽熱工工程》等圖書。

書籍目錄

第一部分 新型干法水泥煅燒技術的研究　第一篇 新研究方法與測試技術的移植與開發(fā)　　反求工程方法在水泥工業(yè)中的應用　　窯外分解窯系統(tǒng)技術參數(shù)的反求　　窯外分解煅燒系統(tǒng)診斷學　　窯外分解煅燒系統(tǒng)診斷學的應用　　水泥生料停留時間分布的測定　　利用光纖儀測定水泥生料懸浮體濃度的新方法　　五孔探針測速微機處理程序設計及其應用　　新型氣固反應試驗裝置的開發(fā)和應用　　研究分解爐內(nèi)煤粉燃燒特性的新方法　　預分解窯系統(tǒng)的計算機模擬數(shù)學模擬和最優(yōu)化方法在水泥工業(yè)中的應用　　CFD技術與工程應用　　預分解系統(tǒng)單體模擬與實踐應用　　 第二篇 預熱器的研究　　立筒預熱器內(nèi)氣固相逆流運動規(guī)律的探討　　立筒預熱器粉料運動特性指標的分析　　立筒預熱器工作原理的研究　　克虜伯（Kmpp）型立筒預熱器結構改進的冷模試驗　　噴射氣流中粉料逆向運動的物理模型　　稀相輸送床中氣固兩相運動及換熱特征　　各級預熱器特性對系統(tǒng)熱效率影響的計算與分析　　臥式旋風預熱器的性能研究　　旋流板分離器的三維流場測定及結構改進　　中國水泥工業(yè)的暢想曲　第三篇 分解爐的研究　　對懸浮式分解爐熱工特性的初步分析　　原、燃料特性與分解爐設計　　高溫、懸浮態(tài)氣固反應試驗臺的開發(fā)及水泥生料分解動力學的研究　　水泥生料在模擬分解爐內(nèi)分解特性的研究　　滇西廠RSP分解爐氣固兩相運動規(guī)律　　RSP分解爐SC室湍流流動特性對煤粉燃燒的影　　淺析RSP分解爐二次燃燒工藝　　江西水泥廠RSP預分解系統(tǒng)的綜合研究與改進　　NKSV分解爐氣固兩相運動模式的研究　　NKSV分解爐運行機理及其改進　　NKSV分解爐工作原理與特性的研究　　SLC-S分解爐氣固兩相運動規(guī)律研究　　NSF型分解爐工作原理的研究與分析　　RFC分解爐的性能研究　　4000t／d MFC分解爐綜合分析與評價　　陜西耀縣水泥廠DD型分解爐反求研究　　Pyroclon分解爐的特性研究　　高效噴旋分解爐SWC的開發(fā)研究　　新型高效同線型分解爐（SWS）的開發(fā)研究　　離線型分解爐內(nèi)燃燒氣氛對碳酸鈣分解的影響　　再循環(huán)式分解爐的生料分解率　第四篇 新型干法窯的研究　　窯用新型四通道煤粉燃燒器的初步研究　　三通道煤粉燃燒器湍流場熱線測試研究　　三通道噴煤管內(nèi)外風量對火焰形狀影響規(guī)律的研究　　PYRO-JET燃燒器冷模特性的模擬試驗研究　　空氣過剩系數(shù)對窯內(nèi)煤粉燃燒的影響預測研究　　不同煤質對窯內(nèi)煤粉燃燒狀況的影響　　預分解窯系統(tǒng)在穩(wěn)定運行條件下的用風　　淺議預分解窯系統(tǒng)的窯頭用風　　窯爐用風量的合理匹配　　回轉窯內(nèi)生料反應動力學的實驗研究　　預分解窯熟料熱耗的影響因素和降低的途徑　　新型干法窯煅燒系統(tǒng)運行檢測　　滇西水泥廠1窯系統(tǒng)運行預測綜合研究　第五篇 數(shù)學模型的應用　　用高新技術武裝傳統(tǒng)（水泥）工業(yè)　　噴騰分解爐內(nèi)熱態(tài)過程的數(shù)值模型　　SLC分解爐內(nèi)燃燒、分解的數(shù)值模擬研究　　噴旋管道式分解爐內(nèi)燃燒、分解過程的CFD模擬　　噴煤燃燒器煤粉燃燒過程的數(shù)值模擬研究　　窯內(nèi)多通道噴煤燃燒器的旋轉射流場的數(shù)值模擬　　水泥窯噴煤燃燒過程的數(shù)值預測_　　氣固多相雙通道同軸射流湍流場的數(shù)值模擬（1）　　氣固多相雙通道同軸射流湍流場的數(shù)值模擬（2）　　軸對稱型立筒預熱器內(nèi)湍流場的數(shù)值方法研究　　葉輪式顆粒流量計工作過程的數(shù)值模擬　　數(shù)值模擬分析葉輪式顆粒流量計的工作機理第二部分 磷石膏聯(lián)產(chǎn)水泥與硫酸生產(chǎn)技術　　磷石膏分解爐的研究與開發(fā)進展　　磷石膏分解新技術進展　　磷石膏分解反應機理及影響因素淺析　　磷石膏分解工業(yè)反應動力學的研究　　懸浮狀態(tài)下磷石膏分解規(guī)律的研究　　磷石膏在還原.氧化雙氣氛下的分解反應　　磷石膏還原分解動力學研究　　循環(huán)流化床新型分料器的性能　　旋流粉料器的結構與性能研究　　第三部分 其他　　淺談“硅酸鹽工程學”與“硅酸鹽工程專業(yè)”　　窯外分解是水泥煅燒技術的一大突破　　用摻有混合材的水泥制造石棉水泥制品的研究　　硅酸鹽水泥礦物組成對石棉水泥制品產(chǎn)質量的影響　　高溫懸浮態(tài)氣固反應試驗臺的開發(fā)及含硫銅精礦氧化焙燒動力學的研究　　第四部 分外文　　NUMERICAL SIMULATION OF BURNING AND DECOMPOSITION IN THE SLC PRECALCINER　　　　

章節(jié)摘錄

插圖：一般來說，冷態(tài)模型試驗主要解決氣、固兩相運動的規(guī)律問題，包括氣流運動類型，氣固混合、分散、分離過程和動力消耗之間的關系，以及分析其對換熱、反應速率的影響等。熱態(tài)模型試驗是研究換熱過程、能量利用和反應動力學的實際規(guī)律。所有的模型試驗都要求盡可能模擬實際生產(chǎn)條件，但這是有一定困難的。經(jīng)驗表明，對于水泥生料預熱器（SP）系統(tǒng)和預分解（NSP）系統(tǒng)來說，多數(shù)情況下用與實物設備幾何相似模型，在自模化區(qū)域內(nèi)模擬實物的流動狀態(tài)和壓力損失，有相當?shù)目尚哦?，而熱態(tài)模型對研究換熱能力也很有參考價值。據(jù)報道，最近已設計出能完全模擬分解爐反應過程的試驗裝置。據(jù)說所得數(shù)據(jù)與生產(chǎn)實際吻合得很好，即能表達生料和燃料的反應動力學特征，有很大實用價值。據(jù)此均可說明，隨著模型試驗方法、裝置和手段的不斷改進，模型試驗的可靠性將更進一步提高。3.建立子系統(tǒng)乃至全系統(tǒng)的數(shù)學模型進行運行參數(shù)的反求根據(jù)系統(tǒng)繁簡程度和人們對過程認識的深度，可以分別建立經(jīng)驗模型、半經(jīng)驗模型和理論模型。純經(jīng)驗模型局限性大。理論模型適應性強，但難度大。水泥工業(yè)窯爐系統(tǒng)至今還未建立器完備的能實際應用的理論模型，大多還需要輔以實物模型試驗或給以必要的約束條件來推導出半理論模型。對于復雜的工程問題，在建立數(shù)學模型時往往需要根據(jù)實際情況作必要的簡化假設，這種假設既要使模型簡化可解，又要盡可能不失真，因此是很重要的。對于硅酸鹽窯爐系統(tǒng)來說，數(shù)學模型一般是建立在現(xiàn)代化工理論（包括傳遞工程、反應工程、化工熱力學與動力學的理論）指導之下。最通用的方法是確定物料平衡、能量平衡、動量平衡的關系以及某些特殊的關聯(lián)式或反應動力學關聯(lián)式等。聯(lián)立方程可求得相應未知數(shù)，如系分區(qū)或組合系統(tǒng)，則可構成矩陣方程，利用在線顯示或易測參數(shù)為已知值，在計算機上求解。反算出大量“隱參數(shù)”（指不能在線測量或難于測定的重要參數(shù)），作為分析討論、評議對比工作狀態(tài)、設備性能和技術水平的科學依據(jù)，深化對新技術的再認識。當然，很多情況下某些關聯(lián)式的系數(shù)和指數(shù)待定，則需要通過物理、化學的模型試驗來加以確定。4.計算機數(shù)學模擬試驗利用經(jīng)過校驗修正、比較完善的數(shù)學模型可以進行計算機數(shù)學模型試驗，即人為輸入給定的主變量，計算出相應參數(shù)的變化值，從而找出變量波動造成的后果，推算出各項指標可能的變化。它可以對全部可變量進行大范圍的試驗，可取代費時費資、甚至不可能進行的中間試驗和生產(chǎn)試驗，還可進行參數(shù)尋優(yōu)、事故預測、報警、調(diào)試、控制以及系列化設計等一些極為有用的工作。

編輯推薦

《胡道和水泥工程科研論文集》：領軍水泥工程研究，彰顯技術創(chuàng)新意識，致力窯外分解探究及，研究平臺建設，育人與成果雙豐收。

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