閃速爐余熱鍋爐多場耦合數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)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(shè)備，其運(yùn)行狀況直接影響著閃速爐的正常運(yùn)行，而余熱鍋爐普遍存在結(jié)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(nèi)熱工過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析上述問題出現(xiàn)的原因，為其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供理論指導(dǎo)。
　　 根據(jù)余熱鍋爐的運(yùn)行特點(diǎn)，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型、DO輻射模型、離散相模型(DPM)實(shí)現(xiàn)了余熱鍋爐內(nèi)氣-固兩相流的多場耦合數(shù)值模擬。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 (1)對余熱鍋爐

2、設(shè)計工況流動、傳熱過程運(yùn)行了數(shù)值模擬，分析了余熱鍋爐內(nèi)流場、溫度場及顆粒軌跡的分布特性，并將數(shù)值模擬結(jié)果與測試結(jié)果進(jìn)行了對比分析，相對誤差小于10％，考慮到測試帶來的誤差，認(rèn)為所建立的數(shù)學(xué)物理模型是可靠的。
　　 (2)余熱鍋爐設(shè)計工況下溫度場、流場的數(shù)值模擬結(jié)果表明:煙道的固有結(jié)構(gòu)導(dǎo)致輻射室內(nèi)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(jié)渣，結(jié)渣位置與實(shí)際運(yùn)行相符。
　　 (

3、3)對企業(yè)提出的余熱鍋爐兩種改造方案進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過比較兩種改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮閃速熔煉不斷強(qiáng)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(fēng)噴嘴位置進(jìn)行了調(diào)整。
　　 (4)基于均勻試驗(yàn)設(shè)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(jìn)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(biāo)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