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(guān)鍵設(shè)備,但一直以來(lái)對(duì)熔鹽爐系統(tǒng)熔鹽加熱段和換熱段的熱工過(guò)程缺乏系統(tǒng)研究和分析,以致對(duì)該系統(tǒng)的操作和改進(jìn)主要依靠經(jīng)驗(yàn),缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)。因此,依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備,建立并求解熔鹽爐系統(tǒng)各部分的物理數(shù)學(xué)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(guò)程,獲得熔鹽爐系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各項(xiàng)運(yùn)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(duì)象,選擇

2、ControlBuild軟件為平臺(tái),以熱平衡測(cè)試數(shù)據(jù)為邊界條件及初始條件,對(duì)管道化熔鹽爐系統(tǒng)加熱段和換熱段的熱工過(guò)程進(jìn)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(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,利用MATLAB擬合出各物料的動(dòng)態(tài)物性參數(shù)公式,同時(shí)將各子模塊連接起來(lái)并結(jié)合ControlBuild的設(shè)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(duì)熔鹽爐進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試與研究,詳細(xì)分析了熔鹽爐

3、系統(tǒng)的物料及能量平衡,并進(jìn)行了熱工測(cè)試,發(fā)現(xiàn)空氣過(guò)量系數(shù)過(guò)大,制約了熔鹽爐性能的進(jìn)一步提高;
　　 2)使用fluent軟件對(duì)熔鹽爐系統(tǒng)的熔鹽換熱段進(jìn)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(shì),選取ControlBuild對(duì)熔鹽爐系統(tǒng)進(jìn)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(yù)熱器等熔鹽爐系統(tǒng)主要部件的物理數(shù)學(xué)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(xué)反應(yīng)等因素影響,使得該部分模型具有反應(yīng)復(fù)雜、參數(shù)多等因素,所以選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立熔鹽換熱段模型。
　　 4)在建立整個(gè)熔鹽爐系統(tǒng)各部分?jǐn)?shù)理模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)混合編程建立ControlBuild和Matlab協(xié)作平臺(tái),并應(yīng)用ControlBuild平臺(tái)開(kāi)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(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)以及工藝系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),對(duì)熔鹽爐ControlBuild仿真系

5、統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)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(yùn)行過(guò)程,不僅可滿足操作人員離線工藝培訓(xùn)的需要,而且可以用于實(shí)驗(yàn)研究。
　　 6)應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的仿真系統(tǒng),進(jìn)行了仿真優(yōu)化試驗(yàn),得出了更加合理的熔鹽爐空氣過(guò)量系數(shù),找出了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)變化對(duì)換熱器效率的影響規(guī)律,同時(shí)通過(guò)研究熔鹽換熱段的礦漿溶出溫度與溶出量的變化關(guān)系,發(fā)現(xiàn)將管道化系統(tǒng)的溶出負(fù)荷增加40m3/h可使得整個(gè)系統(tǒng)的效率更高。
　　 7)綜合利用Control