銅閃速爐無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣數(shù)值模擬.pdf

1、無磚反應(yīng)塔是閃速熔煉爐反應(yīng)塔的最新進(jìn)展,其特點是采用主動掛渣手段,在反應(yīng)塔內(nèi)壁形成一定厚度的掛渣,取代傳統(tǒng)的磚質(zhì)內(nèi)襯。無磚反應(yīng)塔塔體由鋼板爐殼構(gòu)成,鋼殼內(nèi)壁焊接鋼釘,用于支撐掛渣層;塔外采用噴淋方式進(jìn)行冷卻。無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣狀況直接影響到爐體壽命的長短、熱損失的大小以及生產(chǎn)作業(yè)的安全。因此,開展閃速爐無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣數(shù)模仿真研究,揭示內(nèi)壁掛渣形成規(guī)律,對促進(jìn)該項國際先進(jìn)技術(shù)的國產(chǎn)化以及推進(jìn)閃速冶金的節(jié)能降耗,具有現(xiàn)實的理論意義和應(yīng)用

2、價值。
　　論文基于傳熱學(xué)理論,研究建立了閃速爐無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣數(shù)學(xué)模型,并采用COMSOL仿真平臺,對閃速爐無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣進(jìn)行仿真,探索了各種工藝參數(shù)對內(nèi)壁掛渣形成的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　基于質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律,構(gòu)建了閃速爐無磚反應(yīng)塔物料衡算和熱量衡算模型,根據(jù)熔煉物料組成和工藝條件計算閃速爐反應(yīng)塔煙氣溫度,并借助COMSOL化學(xué)反應(yīng)工程模塊,將其以熱源形式添加到無磚反應(yīng)塔溫度場計算模型,為考察物料組

3、成對閃速爐無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣的影響奠定基礎(chǔ)。
　　基于COMSOL仿真平臺,利用傳熱模塊和動網(wǎng)格功能,實現(xiàn)了無磚反應(yīng)塔爐內(nèi)煙氣、掛渣、爐壁及噴淋冷卻水等傳熱介質(zhì)之間的熱量傳遞,構(gòu)建了無磚反應(yīng)塔熱-流-固三場耦合模型,成功實現(xiàn)了閃速爐無磚反應(yīng)塔溫度場和內(nèi)壁掛渣的實時動態(tài)展現(xiàn)。
　　對無磚反應(yīng)塔內(nèi)壁掛渣形成規(guī)律進(jìn)行了研究,考察了掛渣熔化溫度、煙氣溫度、物料組成、噸礦氧量、噴淋冷卻水溫度以及無磚反應(yīng)塔結(jié)構(gòu)參數(shù)(爐壁厚度,鋼釘長度、

4、粗細(xì)及間距)對內(nèi)壁掛渣厚度的影響,結(jié)果表明:
　　1、內(nèi)壁掛渣和爐外冷卻水噴淋是保護(hù)閃速爐無磚反應(yīng)塔壁不受高溫侵蝕的主要舉措,具有一定厚度的掛渣和強烈流動的冷卻水是無磚反應(yīng)塔安全生產(chǎn)的重要保障。
　　2、掛渣熔化溫度對掛渣厚度的影響顯著,在其他條件不變的情況下,掛渣厚度隨掛渣熔化溫度的升高而增厚。
　　3、配備組成合理的物料、控制合理噸礦氧量,避免反應(yīng)塔煙氣溫度過高,對獲得一定厚度的掛渣很重要。
　　4、無磚反應(yīng)