臥式精煉爐爐料熔化與側(cè)吹過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、浸入式熔池側(cè)吹技術(shù)在有色金屬、鋼鐵等冶煉領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。研究側(cè)吹爐內(nèi)熔體、氣流或混合流的流體力學(xué)行為、溫度及壓力場分布情況,對側(cè)吹爐結(jié)構(gòu)設(shè)計、側(cè)吹過程工藝條件的優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。
　　NGL爐是中國瑞林工程技術(shù)有限公司自主研究設(shè)計的大型銅精煉浸入式側(cè)吹爐。本研究采用FLUENT6.3仿真平臺,針對250噸NGL爐的預(yù)混燃燒熔化作業(yè)、氧化還原側(cè)吹作業(yè)過程開展仿真研究工作,為NGL爐的進一步優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)和指導(dǎo)。
　　

2、本研究采用Eulerian多相流模型、RNGΚ-ε湍流模型以及能量模型對氧化還原側(cè)吹過程進行數(shù)值模擬;采用預(yù)混燃燒模型(Premixed Combustion)、RNGΚ-ε湍流模型、能量模型、P1輻射模型,在非穩(wěn)態(tài)(Unsteady)方式下,對預(yù)混燃燒熔化過程進行了數(shù)值模擬計算。
　　通過分析數(shù)值模擬計算結(jié)果,得出以下主要結(jié)論:
　　1)在側(cè)吹總氣流量為1500Nm3/h條件下,氣流對熔體(Cu)的穿透力很弱,氣流在風(fēng)口附

3、近急速轉(zhuǎn)向,形成大致為垂直向上的流股,混合流股峰高約0.38m。熔體在流股中的體積分數(shù)沿流股中心向外逐漸增大,偏離流股區(qū)后,則迅速減小。這表明氣-液間的相互接觸以及化學(xué)反應(yīng)主要是在流股區(qū)進行(風(fēng)口區(qū)上方);
　　2)側(cè)吹8-9s后,流場基本充分發(fā)展,流股左右周期性擺動,熔體液面呈周期性小波浪起伏;
　　3)NGL爐熔體流動情況良好。在風(fēng)口區(qū)爐體徑向截面上的呈大旋渦狀,熔體上層(液面附近)向背離風(fēng)口的方向流動,熔體下層則向風(fēng)口

4、區(qū)加速流動,最低流速約在0.01m/s以上。爐體兩端的熔體同樣具有向風(fēng)口區(qū)流動的趨勢,且速度也在0.01m/s以上。
　　4)在最大燃料用量及最大裝入料量條件下,熔化作業(yè)時間約需11-12h,此時,最低熔體溫度為1366k,最高熔體溫度為1608k,出口煙氣溫度為1445k;
　　5)爐內(nèi)氣體溫度沿燃氣噴嘴到煙氣出口逐漸降低;在爐徑方向上,從中心到爐壁逐步降低。最高熔體溫度位于火焰區(qū)下方,煙氣出口端的熔體溫度最低,爐內(nèi)熔體溫