论文部分内容阅读
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型烧嘴：在保温期时,阳极炉炉膛内部烧嘴两侧附近区域也存在较大的回流区域,炉内最高温度为2610K；在氧化期时,烧嘴右侧形成一大回流,火焰出现向右偏转的现象,阳极炉内最高温度达到2800K；炉内燃烧过程集中在距离烧嘴1.5R范围内；燃烧反应完,剩余氧气浓度在5%左右。(4)基于Ⅰ型烧嘴,论文中对烧嘴参数配比及结构进行了仿真优化研究。研究结果表明：环氧流量为天然气流量0.1倍时,炉内燃烧效果较好,温度分布较均匀且无局部热点；当将烧嘴中氧枪调整置于天然气枪下方时,其数值模拟结果表明无火焰偏转现象；进一步减少烧嘴与水平位置的夹角,炉内温度场分布更加均匀。