液態(tài)高鉛渣還原爐內(nèi)多相流數(shù)值模擬與優(yōu)化.pdf

1、液態(tài)高鉛渣還原爐是直接煉鉛過程中還原工序的主要設(shè)備，其運行過程受爐內(nèi)高溫熔體與混合氣體、煤粉顆粒間的多相流動過程的影響較為明顯。深入了解還原爐關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)、操作參數(shù)對爐內(nèi)多相流流動過程的影響規(guī)律，對強化冶金還原反應(yīng)強度，提高能源利用效率，促進液態(tài)高鉛渣的直接還原技術(shù)進步具有重要的理論與實踐意義。
　　本文通過對高鉛渣還原過程及爐體設(shè)備的詳細研究，綜合利用工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)及計算流體力學(xué)等理論，構(gòu)建了液態(tài)高鉛渣還原過程的多相流物理模型

2、和數(shù)學(xué)模型，對液態(tài)高鉛渣還原爐內(nèi)多相流動過程進行非穩(wěn)態(tài)數(shù)值計算，比較了無量綱直徑（氣泡直徑/噴槍直徑）和噴槍根部氣泡頻率的數(shù)值模擬結(jié)果與水模型實驗結(jié)果，兩結(jié)果吻合較好，驗證了模型的可靠性。
　　基于數(shù)值模擬的方法，研究了還原爐內(nèi)氣—液兩相流過程中各物理場的分布及氣—液—固三相中煤粉顆粒在熔池中的分布，結(jié)果表明:爐內(nèi)壓力整體呈層狀分布;氣相主要集中在噴槍區(qū)域附近的熔體中，熔池氣含率為1.2％，熔體平均流速為0.05m/s;熔池攪動過

3、程中伴隨有噴濺現(xiàn)象，掛渣區(qū)域集中在噴槍上方的爐頂壁面;噴入的煤粉顆粒主要分布在熔池的中上部及煙氣區(qū)域。
　　采用單因素方法，確定了還原爐噴槍傾角、熔池深度、噴槍直徑及噴槍間距等參數(shù)的最優(yōu)操作區(qū)間:噴槍傾角為10°～20°、熔池深度為0.8m～1m、噴槍直徑為40mm～60mm、噴槍間距為0.83～1.04m。
　　設(shè)計正交試驗方案，通過矩陣分析的方法對試驗結(jié)果加以分析討論，在各因素中，對液態(tài)高鉛渣還原爐流動過程影響大小順序依