镁熔坨余热回收系统设计及分析

论文摘要

电熔镁生产是高耗能产业,生产过程中有诸多能量白白浪费。生产过程的节能,特别是镁熔坨内余热利用的潜力巨大。做好镁熔坨余热回收工作是改善我国能源结构,发展镁产业,是实现国家提倡的节能减排方针的重要战略举措。本课题来源于国家高技术研究发展计划(863计划)资源环境技术领域的主题项目——“低品位菱镁矿高效制备电熔镁砂的节能减排技术与装备”下的小课题四——“菱镁矿熔炼过程余热综合回收关键技术与装备”。针对现己提出的电熔镁系统节能工艺路线不成熟,镁熔坨余热回收系统中部分环节能量回收难以实现,依照系统节能和热平衡理论,提出了镁熔坨余热回收新工艺,完成了新工艺的能量循环热平衡计算,并将新旧工艺进行了对比分析。对镁熔坨余热回收新工艺中的关键热回收装置——余热回收窑提出了整体的结构设计方案。供风方式采用间歇式吹风控制方式与连续式吹风并用方案获取到了较高温风；对摆渡小车的应用,使多个镁熔坨进入余热回收窑的方式更加规范化,合理化；窑车与窑体间采用砂封,窑车之间曲封的密封方式,使余热回收窑中的散热损失达到最低。对破碎前的镁熔坨在余热回收窑中的通风冷却及余热回收过程进行了数值模拟与分析,得到了不同吹风位置情况下速度场分布,指导了吹风方案的设定；并得到了不同通风速度,通风温度下回收热量关系及合理的供风制度；与此同时,对余热回收窑中温度场进行了分析,所得结果对余热回收窑的设计起到了理论指导作用。分析表明镁熔坨余热回收系统的关键难题已经基本得到解决,对工艺中的实际设备——余热回收窑的研发将为接下来的工业化实验以及整个电熔镁系统节能新工艺的实现提供了重要的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 电熔镁产业概述
• 1.2.1 现有电熔镁生产工艺介绍
• 1.2.2 我国电熔镁生产现状分析
• 1.2.3 国外电熔镁装备发展状况
• 1.3 现已提出电熔镁系统节能工艺介绍
• 1.4 亟待解决的问题
• 1.5 研究工作基础
• 1.6 课题来源及主要研究内容
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 本文主要研究内容
• 第2章 镁熔坨余热回收新工艺概述及新旧工艺对比分析
• 2.1 镁熔坨余热回收新工艺概述
• 2.1.1 镁熔坨余热回收新工艺流程
• 2.1.2 新工艺能量循环估算
• 2.2 镁熔坨余热回收新旧工艺比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 镁熔坨余热回收窑结构设计方案概述
• 3.1 镁熔坨余热回收窑简介
• 3.1.1 用途及要求
• 3.1.2 设计要求及设计思路
• 3.2 余热回收窑结构设计
• 3.2.1 窑体及窑衬结构
• 3.2.2 窑门结构
• 3.2.3 供风系统
• 3.2.4 供风制度
• 3.2.5 管道系统
• 3.3 摆渡小车设计及轨道的布置
• 3.3.1 摆渡小车的设计
• 3.3.2 轨道的布置
• 3.4 密封问题的解决
• 3.4.1 窑车密封
• 3.4.2 窑门密封
• 3.5 本章小结
• 第4章 强制通风冷却及余热回收过程数值模拟
• 4.1 数学物理模型的建立
• 4.1.1 物理模型的建立
• 4.1.2 数学模型的建立
• 4.1.3 热物性参数的处理
• 4.1.4 相变潜热的处理
• 4.1.5 边界条件
• 4.2 强制通风冷却及余热回收过程数值模拟结果及分析
• 4.2.1 吹风口位置的对比
• 4.2.2 通入风温对热量回收的影响
• 4.2.3 入口速度对热量回收的影响
• 4.2.4 供风制度的确定
• 4.2.5 镁熔坨温度场分析
• 4.2.6 误差分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢