氧化鋁管道化溶出熔鹽爐仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、熔鹽爐系統(tǒng)是氧化鋁管道化溶出工藝的關鍵設備,但一直以來對熔鹽爐系統(tǒng)熔鹽加熱段和換熱段的熱工過程缺乏系統(tǒng)研究和分析,以致對該系統(tǒng)的操作和改進主要依靠經(jīng)驗,缺乏相應的理論指導。因此,依據(jù)實際生產(chǎn)設備,建立并求解熔鹽爐系統(tǒng)各部分的物理數(shù)學仿真模型,深入了解熔鹽爐系統(tǒng)熔鹽加熱段和換熱段的熱工過程,獲得熔鹽爐系統(tǒng)運行的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各項運行參數(shù)成為亟待解決的新課題。
　　 本文以中鋁河南分公司氧化鋁廠管道化溶出熔鹽爐系統(tǒng)為研究對象,選擇

2、ControlBuild軟件為平臺,以熱平衡測試數(shù)據(jù)為邊界條件及初始條件,對管道化熔鹽爐系統(tǒng)加熱段和換熱段的熱工過程進行了仿真及優(yōu)化研究。本研究采用模塊化建模思路,在大量實測數(shù)據(jù)的基礎上,利用MATLAB擬合出各物料的動態(tài)物性參數(shù)公式,同時將各子模塊連接起來并結(jié)合ControlBuild的設備監(jiān)控編輯功能搭建熔鹽爐全流程仿真系統(tǒng)。
　　 本論文的主要工作與結(jié)論有:
　　 1)對熔鹽爐進行了系統(tǒng)測試與研究,詳細分析了熔鹽爐

3、系統(tǒng)的物料及能量平衡,并進行了熱工測試,發(fā)現(xiàn)空氣過量系數(shù)過大,制約了熔鹽爐性能的進一步提高;
　　 2)使用fluent軟件對熔鹽爐系統(tǒng)的熔鹽換熱段進行數(shù)值仿真,得出了熔鹽和礦漿在管道出口的溫度分布;
　　 2)鑒于ControlBuild在全流程仿真的優(yōu)勢,選取ControlBuild對熔鹽爐系統(tǒng)進行全流程仿真。基于物料平衡與能量平衡方程,建立了熔鹽加熱段、空氣預熱器等熔鹽爐系統(tǒng)主要部件的物理數(shù)學仿真模型,由于熔鹽換熱

4、段工況受熔鹽及礦漿溫度、流量和礦漿的化學反應等因素影響,使得該部分模型具有反應復雜、參數(shù)多等因素,所以選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立熔鹽換熱段模型。
　　 4)在建立整個熔鹽爐系統(tǒng)各部分數(shù)理模型的基礎上,通過混合編程建立ControlBuild和Matlab協(xié)作平臺,并應用ControlBuild平臺開發(fā)了管道化溶出熔鹽爐工藝流程仿真系統(tǒng);
　　 5)利用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)以及工藝系統(tǒng)運行監(jiān)控數(shù)據(jù),對熔鹽爐ControlBuild仿真系

5、統(tǒng)進行驗證,結(jié)果表明,該仿真系統(tǒng)能正確模擬熔鹽爐系統(tǒng)的運行過程,不僅可滿足操作人員離線工藝培訓的需要,而且可以用于實驗研究。
　　 6)應用所開發(fā)的仿真系統(tǒng),進行了仿真優(yōu)化試驗,得出了更加合理的熔鹽爐空氣過量系數(shù),找出了空氣預熱器漏風系數(shù)變化對換熱器效率的影響規(guī)律,同時通過研究熔鹽換熱段的礦漿溶出溫度與溶出量的變化關系,發(fā)現(xiàn)將管道化系統(tǒng)的溶出負荷增加40m3/h可使得整個系統(tǒng)的效率更高。
　　 7)綜合利用Control