新型蓄熱立式鎂還原爐設(shè)計(jì)開發(fā)及關(guān)鍵問題研究.pdf

1、近年來，我國煉鎂行業(yè)得到迅速發(fā)展，各種新工藝和新技術(shù)層出不窮。但目前的首要問題是:生產(chǎn)企業(yè)眾多但規(guī)模都很小，且盲目建設(shè);部分企業(yè)能耗高、污染嚴(yán)重、技術(shù)管理差等。因此，改造鎂還原系統(tǒng)，縮短還原時(shí)間，提高還原效率，以求達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保要求，是實(shí)現(xiàn)我國鎂產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。
　　本文在探討金屬鎂還原原理的基礎(chǔ)上，對(duì)應(yīng)用高溫空氣燃燒技術(shù)的鎂還原爐進(jìn)行了熱力學(xué)分析，包括流場分析和溫度場分析。為了提高金屬鎂還原爐的熱利用率，并到達(dá)節(jié)能

2、減排的環(huán)保效果，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了新型蓄熱立式錯(cuò)排鎂還原爐，并對(duì)影響其熱效率的因素以及還原罐內(nèi)導(dǎo)熱問題進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)方案。
　　本文選用湍流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε方程模型和非預(yù)混燃燒模型等模型，采用Gambit和Fluent模擬軟件，研究高溫空氣燃燒技術(shù)在鎂還原爐上應(yīng)用，分析了不同空氣預(yù)熱溫度、空氣煤氣絕對(duì)速度、空氣煤氣相對(duì)速度等三個(gè)變量下，還原爐內(nèi)各流場分布情況，同時(shí)，分析了還原罐內(nèi)的溫度隨時(shí)間和位置的分布規(guī)律，提出了還原罐內(nèi)導(dǎo)熱

3、問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　空氣預(yù)熱溫度對(duì)還原爐內(nèi)溫度場和速度場影響很大，當(dāng)空氣預(yù)熱溫度增加時(shí)，空氣和煤氣的均勻性提高，火焰前鋒面積增大。還原罐間存在渦旋，對(duì)燃料和空氣進(jìn)行稀釋效應(yīng)，使高溫低氧燃燒成為可能。同時(shí)，煙氣回流對(duì)火焰偏墻性加劇，豎直方向上火焰對(duì)稱性減小。空氣和煤氣的絕對(duì)速度對(duì)爐內(nèi)溫度場和速度場影響較小，而相對(duì)速度有很大影響。射流速度比增大時(shí)，空氣和煤氣混合提前，爐溫分布更加均勻，火焰外沿有增大趨勢(shì)，但空氣速度過小時(shí)，空氣動(dòng)能減

4、小，火焰長度減小。爐膛與還原罐熱量傳遞主要以輻射換熱為主，對(duì)流換熱為輔，當(dāng)外圍溫度達(dá)到工藝要求時(shí)，爐膛與還原罐之間的輻射換熱很小，還原罐內(nèi)傳熱系數(shù)很小，成為影響還原效率的主要因素。在還原罐內(nèi)添加一種非還原料的耐高溫材料，使得還原時(shí)間減少，提高了還原效率，還原罐內(nèi)溫差較小，提高了還原產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量。
　　結(jié)合對(duì)本課題的總體研究，確定最佳工藝參數(shù)，即空氣預(yù)熱溫度為1000℃，空氣煤氣射流速度比為1∶2，改進(jìn)后的還原罐，單罐還原料質(zhì)量