锌精馏工艺中铅塔燃烧室内温度场研究

论文摘要

钢铁是世界上产量最大、应用范围最广的金属材料,但其最突出的弱点是在低温时易受到潮湿空气的侵蚀。近年来,随着工业化的发展,环境污染逐步加剧,钢铁材料的腐蚀问题越来越严重。热镀锌是目前世界上钢铁材料保护中最基本、最广泛、最有效的防腐方法。而金属锌最大的消费领域是镀锌工业,其消费量约占锌消费总量的40%。由于镀锌工业的快速发展,产生的锌渣量也会急剧增加。目前我国热镀锌渣的年产出量达10万吨左右。热镀锌渣是锌含量极高的金属锌可再生资源。锌渣的回收与利用可以延长锌资源的使用寿命,同时降低生产能耗,减少对环境的污染,增加社会和经济效益。本文借用目前行业内关于塔式锌精馏炉处理粗锌的成熟技术,同时针对传统换热室换热效率较低、漏风问题严重、占地面积大等缺点,将成熟的蓄热式燃烧技术应用在塔式锌精馏炉设计中,极限回收利用烟气余热,降低炉子排烟温度,提高炉子热效率,减少燃料消耗。针对新的工艺方案,模拟过程中使用Gambit软件对计算区域进行结构化六面体网格划分,应用Fluent商用软件对锌精馏炉铅塔燃烧室的热工工况进行模拟,通过对不同的空气消耗系数、空气入口速度和一、二次风比例来确定燃烧室内温度场的均匀性。结果表明：在空气消耗系数n取1.3时,空气入口速度取10m/s,一二次风量比例为0.4：0.6时,温度场最能满足工艺生产要求,即燃烧室内靠近塔盘壁面和塔盘四周区域的温差较小。依据模拟分析结果来看,采用蓄热室取代传统陶土换热器是可行的,能产生一定的经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容和研究方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第2章 热镀锌渣工艺分析
• 2.1 回收工艺简介及选择
• 2.2 回收工艺流程
• 2.3 回收工艺设备
• 2.4 蓄热燃烧技术
• 2.5 铅塔型号及工艺要求
• 2.5.1 铅塔型号
• 2.5.2 工艺要求
• 第3章 铅塔燃烧室的热工计算
• 3.1 燃烧室的热工计算
• 3.1.1 燃烧计算
• 3.1.2 燃烧室热平衡计算
• 第4章 Fluent求解方法与步骤
• 4.1 Fluent软件介绍
• 4.2 几何模型的建立
• 4.3 计算区域网格的划分
• 4.4 模拟中运用的控制方程
• 4.4.1 连续性方程
• 4.4.2 动量守恒方程
• 4.4.3 能量方程
• 4.4.4 k-ε双方程
• 4.5 燃烧—非预混燃烧模型
• 4.6 辐射传热—P1模型
• 4.7 选择求解器
• 4.7.1 pre-PDF模型的生成
• 4.7.2 求解器参数的选择
• 4.8 定义边界条件
• 4.9 求解参数的设定及求解过程的控制
• 4.9.1 松弛因子和离散格式的设定
• 4.9.2 残差的设定
• 4.10 初始化及迭代计算
• 第5章 数值模拟结果与分析
• 5.1 不同空气消耗系数的数值模拟结果及分析
• 5.2 不同空气入口速度的数值模拟及分析
• 5.3 不同一、二次风量比例的数值模拟及分析
• 5.4 传统换热器时燃烧室内温度场模拟结果与分析
• 第6章 结论
• 6.1 温度场分析
• 6.2 存在的问题
• 6.3 进一步研究的意义
• 参考文献
• 致谢