【摘 要】
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铜精炼反射炉是铜冶炼过程中的重要设备,其主要缺点是燃料消耗量较大,且热效率较低,一般只有15%~30%。尽管国内外对铜精炼反射炉进行过许多改进,比如采用打眼放铜、选择加料
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铜精炼反射炉是铜冶炼过程中的重要设备,其主要缺点是燃料消耗量较大,且热效率较低,一般只有15%~30%。尽管国内外对铜精炼反射炉进行过许多改进,比如采用打眼放铜、选择加料系统自动控制以及采用富氧熔炼等技术,但是仍然不能满足日益增长的节能环保的要求。故准确认识铜精炼反射炉热工行为,可为铜精炼反射炉性能的改善指明方向,对其生产实践具有一定的指导意义。在全面了解铜精炼反射炉热工行为的前提下,自行设计年产3.2万吨铜精炼反射炉,并进行了铜精炼反射炉燃烧空间的数值模拟,模拟结果表明炉内的温度场和速度场分布不均匀,且炉膛平均温度也不高。此外,由于燃烧器间的火焰互相干扰,阻碍了炉膛温度的升高。为了考察不同因素对铜精炼反射炉炉内热过程的影响,选取燃烧器倾角(燃烧器气流喷出方向与炉墙的夹角)、燃烧器间距、熔池深度和空气预热温度四个影响因素进行模拟分析,并以炉膛温度为目标,进行正交试验,找出了最优组合方案并进行了优化分析。结果表明:1)随着燃烧器倾角的增加,炉膛温度升高;空气预热温度越高,炉膛温度越高;随着熔池深度的增加,炉膛温度降低;随着燃烧器间距的增大,炉膛温度先升高后降低。2)正交优化得出的最佳工况为:熔池深度为600mm、燃烧器倾角为25°、燃烧器间距为600mm、空气预热温度为550K。经过优化,炉膛温度由最初的1339K上升到1499K,与基础工况相比有了明显改善。通过极差分析,影响因素的重要程度依次为空气预热温度、燃烧器倾角、燃烧器间距和熔池深度。为了考虑装入量对铜精炼反射炉内流场和温度场的影响,根据装入量的不同设计三种模型,并对其进行数值模拟,最后得出:随着装入量的增加,炉膛温度先升高后降低,而铜料温度随着装入量的增加而降低。
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