基于两种烧嘴型式的阳极炉内燃烧过程数值仿真与优化

发布时间：2024-02-02 23:34

　　摘要：阳极炉是铜精炼过程中的主要设备。在阳极炉不同的操作阶段,使用不同结构的烧嘴,对炉内的燃烧情况有很大影响。本论文以使用不同型式烧嘴条件下阳极炉内的燃烧过程为对象开展数值仿真研究,对比两种烧嘴在阳极炉不同操作阶段的燃烧过程特点,探寻烧嘴优化结构及合理的燃烧组织方式,为实现阳极炉气相空间温度均匀稳定、进而为阳极炉科学高效的精炼生产过程提供科学理论指导和有力技术支持。 本文以商业软件Fluent6.3为计算平台,建立了阳极炉气相空间的物理模型,以阳极炉生产现场数据为仿真条件,选用基本守恒方程以及标准k-ε模型、组分传输模型与P-1辐射模型实现了对阳极炉内气相燃烧过程的数值模拟,论文主要工作及结论如下。 (1)对阳极炉实际生产工况进行了温度测试,数值仿真结果与测试结果相比误差小于7%。 (2)当采用Ⅰ型烧嘴：在保温期时,阳极炉炉膛内部烧嘴两侧区域均存在较大的回流,该区域内的烟气回流有效地加强了炉内气体的循环与混合,炉内最高温度为2311K；在氧化期时,烧嘴右侧形成回流,火焰出现向右偏转的现象,阳极炉内最高温度2506K；整个燃烧集中在距离烧嘴2R内；天然气与氧气均完全消耗。 (3)当采用Ⅱ...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-丨Cu-0系相图

中南人学硕士论文 2BI极炉粘炼过程机理及数值仿哀.模细而从Cu-0系相图（图2-1)看出，反应产生的Cu20溶于铜液中，图（2)为图（1)局部放大图，将CU20含量换算02含量，其溶解度随温度变化见表2-1。

图2-a阳极炉网格示意图

分氧气简称侧氧。天然气、环氧与侧氧的不同配比将直接影响着天然气在炉膛内部的燃烧过程和炉内温度分布状况。某铜冶炼公司精炼阳极炉曾先后装配有两种不同类型的燃烧器，本文中将其命分别名为I型烧嘴和II型烧嘴。其中I型烧嘴和II型烧嘴的天然气枪长度与直径尺寸相同；不同的是，I型烧嘴中仅在天....

图3-1丨型烧嘴结构示意图

3.1阳极炉不同工况的仿真条件I型烧嘴主要由1根天然气枪与I根氧枪构成，如图3-1所示，氧枪位于天然气枪的正上方。两者轴间距离为0.1R，与水平成一定角度。0⑩。八图3-1丨型烧嘴结构示意图本文将以阳极炉精炼过程不同阶段命名相应的工况，其中工况1-1指的装配I型烧嘴阳极炉的保温期....

图3-2工况丨-1截面位置示意图

仿真结果分析中用到的各截面位置如图3-2所示。截面z/R=0为过烧嘴中心的纵截面，称之为阳极炉中心面。截面y/R=2/3为过天然气枪的横截面。由图可知，从烧嘴到烟道为X轴的负方向，为描述方便，X取绝对值。如x/R=3为沿阳极炉长度方向距离烧嘴入口3R长的横截面。其中y为阳极炉高....

本文编号：3893332