銅閃速爐無磚反應塔內(nèi)壁掛渣數(shù)值模擬.pdf

1、無磚反應塔是閃速熔煉爐反應塔的最新進展,其特點是采用主動掛渣手段,在反應塔內(nèi)壁形成一定厚度的掛渣,取代傳統(tǒng)的磚質內(nèi)襯。無磚反應塔塔體由鋼板爐殼構成,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行冷卻。無磚反應塔內(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,對促進該項國際先進技術的國產(chǎn)化以及推進閃速冶金的節(jié)能降耗,具有現(xiàn)實的理論意義和應用

2、價值。
　　論文基于傳熱學理論,研究建立了閃速爐無磚反應塔內(nèi)壁掛渣數(shù)學模型,并采用COMSOL仿真平臺,對閃速爐無磚反應塔內(nèi)壁掛渣進行仿真,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:
　　基于質量守恒定律和能量守恒定律,構建了閃速爐無磚反應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塔煙氣溫度,并借助COMSOL化學反應工程模塊,將其以熱源形式添加到無磚反應塔溫度場計算模型,為考察物料組

3、成對閃速爐無磚反應塔內(nèi)壁掛渣的影響奠定基礎。
　　基于COMSOL仿真平臺,利用傳熱模塊和動網(wǎng)格功能,實現(xiàn)了無磚反應塔爐內(nèi)煙氣、掛渣、爐壁及噴淋冷卻水等傳熱介質之間的熱量傳遞,構建了無磚反應塔熱-流-固三場耦合模型,成功實現(xiàn)了閃速爐無磚反應塔溫度場和內(nèi)壁掛渣的實時動態(tài)展現(xiàn)。
　　對無磚反應塔內(nèi)壁掛渣形成規(guī)律進行了研究,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塔結構參數(shù)(爐壁厚度,鋼釘長度、

4、粗細及間距)對內(nèi)壁掛渣厚度的影響,結果表明:
　　1、內(nèi)壁掛渣和爐外冷卻水噴淋是保護閃速爐無磚反應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