閃速爐余熱鍋爐多場耦合數(shù)值模擬及結構優(yōu)化.pdf

1、閃速爐余熱鍋爐是銅閃速熔煉過程中的重要設備，其運行狀況直接影響著閃速爐的正常運行，而余熱鍋爐普遍存在結渣、磨損等問題。為此，本文采用CFD數(shù)值模擬方法對余熱鍋爐內熱工過程進行數(shù)值模擬，分析上述問題出現(xiàn)的原因，為其結構優(yōu)化設計提供理論指導。
　　 根據(jù)余熱鍋爐的運行特點，應用標準k-ε湍流模型、DO輻射模型、離散相模型(DPM)實現(xiàn)了余熱鍋爐內氣-固兩相流的多場耦合數(shù)值模擬。主要研究內容及結論如下:
　　 (1)對余熱鍋爐

2、設計工況流動、傳熱過程運行了數(shù)值模擬，分析了余熱鍋爐內流場、溫度場及顆粒軌跡的分布特性，并將數(shù)值模擬結果與測試結果進行了對比分析，相對誤差小于10％，考慮到測試帶來的誤差，認為所建立的數(shù)學物理模型是可靠的。
　　 (2)余熱鍋爐設計工況下溫度場、流場的數(shù)值模擬結果表明:煙道的固有結構導致輻射室內存在煙氣沖頂現(xiàn)象，且煙塵溫度較高，處于熔融狀態(tài)。這些煙塵與溫度較低的水冷壁接觸，便形成了結渣，結渣位置與實際運行相符。
　　 (

3、3)對企業(yè)提出的余熱鍋爐兩種改造方案進行了數(shù)值模擬，通過比較兩種改造方案的優(yōu)缺點，綜合考慮閃速熔煉不斷強化對余熱鍋爐換熱量的需求，確定方案一作為研究對象，并對鹽化風噴嘴位置進行了調整。
　　 (4)基于均勻試驗設計方法對新增擋板1位置、擋板2位置以及入口水平段加長長度三個因素進行了優(yōu)化研究;根據(jù)逐步回歸分析方法建立了以輻射室出口溫度為目標的各因素的回歸方程;在所考慮的約束條件下，其優(yōu)化解為:擋板1距前墻距離12m，擋板2距前墻距