澳斯麦特炉烟道流体有限元仿真探究及烟道优化

刘 磊 柳俊杰 丁 博

(大冶有色金属集团控股有限公司冶炼厂,湖北 黄石 435005)

0 前言

澳斯麦特炉(以下简称“澳炉”)熔炼技术的主要特点是富氧顶吹熔炼。由于这个工艺特点,精矿进料量和进风量较大,同时为了减少喷溅熔体进入烟道,设计了一个长达34.9 m 的垂直烟道。建炉至今,澳炉烟道结焦一直是生产工艺中比较突出的问题,影响较大,如降低热交换效率,影响收尘效果。结焦只能由人工清理,存在难度大、环境恶劣、劳动强度大等问题。

如对澳炉烟道进行优化,需花费较大改造成本和较长的时间,因此难以在实际中进行优化试验。有限元仿真成本低,周期短,十分契合澳炉烟道改进需要。首先,对烟道内的烟气进行有限元仿真,有助于提高冶化生产水平;仿真模型可以令冶金技术人员更直观地掌握烟道内的实际状态,在一定程度上实现对烟道内烟气的定量和定性分析,对前后工艺的优化具有重要指导作用。然后,通过对烟道优化方案进行初步验证,尝试寻找主要烟道结构的改进方向。

综上所述,对澳炉烟道进行有限元仿真非常有必要,是掌握烟气变化过程、预测工艺参数,乃至优化、创新烟道所需的基础研究工作之一。

1 澳炉烟道主要结构及烟气特性

1.1 烟道的主要结构

澳炉烟道的主要结构如图1 所示。冶炼产生的烟气从入口进入烟道,往上是长达34.9 m 的上升烟道(相应部分标高如图1 所示,从入口29.1 m 标高到炉顶64.0 m 标高),再经过长约10 m 的水平段后,接着经过40.0 m 长的下降烟道,最后从出口进入电收尘器中。……