本案例對象為水泥行業預熱器C5旋風筒，離心力主導：含塵氣流沿切線進入旋風筒后形成強烈旋轉運動，粉塵顆粒在離心力作用下被甩向器壁，與氣體分離。離心力可達重力的5~2500倍（取決于結構及流速）；二次流影響：內旋氣流（向下）與外旋氣流（向上）形成雙渦結構，細顆?？赡鼙粖A帶逃逸；三維強旋流：切向速度主導，最大速度位于筒體半徑的0.6~0.7倍處。

   在該旋風筒上設置氨水噴槍，位置在旋風筒錐段處，共4把，且在圓周上每隔90°均勻布置，但每把噴槍高度略有差異，見圖1（b），噴槍伸入筒壁深度約1000mm（含壁厚）；經現場反應，該噴氨點氨耗過高，初步分析懷疑，由于旋風筒的離心作用，粉塵顆粒會在筒壁附近形成粉塵層，若噴槍的插入深度處于該粉塵層內，當噴槍噴氨水后，還未完全霧化蒸發成氨氣，就被大量粉塵物料吸附，并隨粉塵沉積到灰斗內排除，從而影響后續的氨氮反應，為保證反應效率，只能大量噴氨水，造成氨水耗量大，針對該初步分析情況，經過對C5旋風筒進行建模流場分析，判斷該處噴槍處的煙氣及物料分布情況。

圖1 三維模型

網格劃分

網格類型選擇結構型網格，保證很好的收斂性。

網格質量與細化：

   邊界層網格 (Y+): 最關鍵的區域管道壁面必須施加邊界層網格，以保證精確捕捉靠近筒壁的粉塵的分布

邊界條件

   單筒內煙氣量為100000Nm3/h，煙氣溫度約為850℃，工況下，煙氣量約411356m3/h，進口邊界條件為速度進口（Velocity-inlet），進口風速約24.03m/s,出口邊界條件為壓力出口（Pressure-outlet），壓力值為0Pa。湍流模型采用標準k-ε模型，壁面函數為標準壁面函數，固壁面設置為無滑移壁面；旋風筒內顆粒假設為以碳酸鈣顆粒為主的粉體，采用DPM模型，其粉塵粒徑分布服從Rosin-Rammler分布，顆粒進料量為12.1kg/s；4把噴槍的噴射方向均為圓心方向。

模擬結果

經CFD模擬，旋風筒內的煙氣及粉塵運動狀態如下所示：