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基于数值模拟的锌精矿流态化焙烧余热回收系统结构优化研究

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基于数值模拟的锌精矿流态化焙烧余热回收系统结构优化研究

作者：孙津中南大学

学位级别：硕士

锌是我国国民经济建设中重要的金属材料之一,在有色金属中其消费量仅次于铝和铜。当前我国锌冶炼的主要方法为焙烧-浸出式的湿法炼锌,其中锌精矿焙烧过程中的反应热有70%以上进入了烟气,其可回收余热资源丰富,但目前对这一余热资源的利... 详细信息

锌是我国国民经济建设中重要的金属材料之一,在有色金属中其消费量仅次于铝和铜。当前我国锌冶炼的主要方法为焙烧-浸出式的湿法炼锌,其中锌精矿焙烧过程中的反应热有70%以上进入了烟气,其可回收余热资源丰富,但目前对这一余热资源的利用水平还较低,加强其余热回收技术的研究有助于提高湿法炼锌工艺的能源利用效率,对实现我国锌冶炼工业“节能降碳”目标具有重要意义。本文采用数值模拟方法,以湿法炼锌工艺中锌精矿流态化焙烧炉余热回收系统的两大组成部分——炉内埋管与炉后余热锅炉为研究对象,详细计算和研究了埋管与余热锅炉的的换热能力及其影响因素,并为生产实践中余热回收系统的结构优化提供了参考性建议,论文的主要内容及结论如下所述。(1)建立了流态化焙烧炉内焙烧过程及余热锅炉内烟气传热过程的数值模型,将数值模拟结果与实际监测数据中的温度数据进行对比,在焙烧炉及余热锅炉中的相对误差分别低于6%与4%,验证了数值模型的准确性。(2)完成了典型工况下焙烧炉内锌精矿流态化焙烧过程的数值模拟,结果表明埋管所在沸腾层底部的多物理场分布极不均匀,造成位于炉内不同位置的埋管换热能力存在明显差异,最高换热量为540k W,最低为229k W,全部埋管的总换热量可达到4809k W。(3)完成了典型工况下余热锅炉内烟气流动与传热过程的数值模拟,结果表明烟气流经余热锅炉后其平均温度由1247K下降至617K,余热锅炉内部不同位置换热面的热流密度在36.94k W/m至2.03k W/m范围内变化,虽然其单位面积换热能力低于埋管,但由于换热面积大,余热锅炉总换热量可达到18812k W。(4)基于增加换热面积的方法对埋管及余热锅炉换热管束进行了结构优化研究,本文最终选用的优化方案将埋管组数增加为5组,将余热锅炉的凝渣管屏换热管束增加至18组,将第一、第二、第三对流管束组的换热管束增加至36组。采用优化方案后,余热锅炉出口烟道的烟气平均温度下降至576K,相比原始结构减小了6.79%;余热回收系统总换热量提高至24747k W,相比原始结构增加了4.77%。图49幅,表17个,参考文献70篇

关键词：流态化焙烧埋管余热锅炉数值模拟结构优化

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提高流态化焙烧烟气中砷回收率的方法

云南冶金 2023年第4期52卷 74-78页

作者：严航白金龙袁海滨邱文顺云南锡业股份有限公司锡业分公司云南个旧661000

针对锡精矿在流态化焙烧炉焙烧过程中烟尘收砷率较低的情况,从配煤比、焙烧温度、布袋温度等方面做了探讨并提出了改进措施。结果表明:烟尘含砷由10%~20%提高到55%,较好地实现了砷与烟气的分离,提高了焙烧烟气中砷的回收率。

关键词：流态化焙烧布袋除尘器配煤比焙烧温度布袋温度烟尘含砷

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初论氢氧化铝流态化焙烧技术与国内应用

轻金属 1997年第11期 13-16页

作者：王剑锋周爱萍山西铝厂

分析了广泛应用于工业生产的三种流态化焙烧炉各自的特点和不足，认为流态闪速焙烧炉和循环流态焙烧炉技术成熟、生产稳定性强，气体悬浮焙烧炉能耗指标先进。并提出了引进以流态闪速焙烧炉稍优，消化创新应以气体悬浮焙烧炉为基础。

关键词：氢氧化铝流态化焙烧氧化铝流态化焙烧炉

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氧化铝流态化焙烧炉内衬设计及材料的国产化

轻金属 2005年第1期 17-21页

作者：曹广和沈阳铝镁设计研究院辽宁沈阳110001

介绍和分析了氧化铝流态化焙烧炉内衬的引进技术、材料 ,介绍了在引进的基础上开发和研制的具有独立知识产权的焙烧炉内衬设计技术和新材料的使用经验。

关键词：流态化焙烧耐火材料锚固件

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精矿焙烧用卧式流态化焙烧炉的研发及设计

稀有金属与硬质合金 2014年第1期42卷 20-21,45页

作者：李阳白桦长沙电力职业技术学院湖南长沙410131 长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410011

根据辉钼精矿、石煤钒矿的焙烧特性,研发设计了卧式流态化焙烧炉,解决了传统流态化焙烧炉在应用上的局限性问题。

关键词：卧式流态化焙烧炉流态化焙烧辉钼精矿石煤钒矿研发设计

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石煤流态化焙烧—酸浸提钒工艺研究

有色金属（冶炼部分） 2014年第12期 19-23页

作者：黄献宝陈铁军张一敏马浩李道汪劲鹏武汉科技大学资源与环境工程学院武汉430081 湖北省页岩钒资源高效清洁利用工程技术研究中心武汉430081

采用流态化焙烧—酸浸工艺从某含钒石煤中提钒,考察了流态化焙烧参数和浸出参数对钒浸出率的影响。结果表明,在焙烧温度750℃、焙烧时间15min、助浸剂氟化钙用量5%、硫酸体积浓度15%、浸出温度98℃、浸出时间6h、液固比1.5∶1的条件下,... 详细信息

采用流态化焙烧—酸浸工艺从某含钒石煤中提钒,考察了流态化焙烧参数和浸出参数对钒浸出率的影响。结果表明,在焙烧温度750℃、焙烧时间15min、助浸剂氟化钙用量5%、硫酸体积浓度15%、浸出温度98℃、浸出时间6h、液固比1.5∶1的条件下,钒的浸出率可达83.90%。

关键词：石煤提钒流态化焙烧酸浸

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石煤流态化焙烧机理研究

石煤流态化焙烧机理研究

作者：黄献宝武汉科技大学

学位级别：硕士

石煤是我国重要的含钒资源，储量极为丰富，从石煤中提钒是开发利用钒资源最为重要的手段。现阶段较为常见的石煤提钒工艺尚存在着许多问题，较为突出的主要有成本高、回收率低和环境污染等，为进一步提高提钒的效率、降低提钒的成本以... 详细信息

石煤是我国重要的含钒资源，储量极为丰富，从石煤中提钒是开发利用钒资源最为重要的手段。现阶段较为常见的石煤提钒工艺尚存在着许多问题，较为突出的主要有成本高、回收率低和环境污染等，为进一步提高提钒的效率、降低提钒的成本以及实现清洁提钒，本文基于湖北某地石煤原矿性质，对其进行了流态化焙烧，研究了焙烧过程的反应机理，并对比了静态焙烧对焙烧效果的影响。研究表明：对于试验所用的流态化焙烧中试系统而言，0mm的石煤原矿粒度范围较为合适。该石煤最佳的焙烧提钒工艺参数为：流态化焙烧时间为10min，焙烧温度为800℃，焙烧样在助浸剂CaF2用量为5%，硫酸浓度为15%(v/v)，浸出温度98℃，液固比(mL/g)为1.5:1条件下浸出6h，钒的浸出率较高，达到75.18%。同时流态化焙烧过程钒的损失率仅为1.23%。焙烧过程中碳的存在会抑制钒的氧化，但碳燃烧产生的热量促进了焙烧过程的进行。且流态化焙烧过程碳的脱除时间较短，钒的氧化所需时间也较短。流态化焙烧能够在相对较短的焙烧时间，较低的焙烧温度条件下，对含钒云母结构的破坏程度不低于长时间、高温度的静态焙烧。流态化焙烧过程中有机质中的钒转变为游离氧化物中的钒，大部分的钒仍存在于云母类硅酸盐矿物中，焙烧过程使硅酸盐矿物结构得以破坏，在酸浸出的作用下钒被浸出到浸出液中，但由于云母结构并未完全破坏，少量的钒在酸浸后仍存在于云母类硅酸盐矿物中难以回收。

关键词：石煤钒流态化焙烧静态焙烧机理

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多级循环流态化焙烧炉的两相流模拟

化工机械 2012年第4期39卷 471-474,486页

作者：冯志力余永富刘根凡陈雯华中科技大学能源与动力工程学院长沙矿冶研究院

利用湍流模型和颗粒轨道模型对多级循环流态化焙烧装置预热段内部的流场、温度场和颗粒停留时间参数进行了数值模拟。结果表明:烟气流在旋风筒内呈现近壁流和中心流两个区域,近壁流区域的较高温度有利于菱铁矿粒物的预热升温;平齐式料... 详细信息

利用湍流模型和颗粒轨道模型对多级循环流态化焙烧装置预热段内部的流场、温度场和颗粒停留时间参数进行了数值模拟。结果表明:烟气流在旋风筒内呈现近壁流和中心流两个区域,近壁流区域的较高温度有利于菱铁矿粒物的预热升温;平齐式料管入口处存在的狭长涡旋迟滞颗粒流的下滑并可能诱发料管的堵塞,改进后的插入式料管则完全消除了上述缺陷和隐患;颗粒在高温区域的滞留时间约5s。

关键词：多级循环流态化焙烧气-固两相流菱铁矿

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循环流态化焙烧技术在氧化铝业的应用研讨

新疆有色金属 2003年第4期26卷 27-28页

作者：孙克萍先晋聪宋强贵州工业大学冶金工程系贵阳550003

着重分析了循环流态化焙烧新技术在焙烧氧化铝业上的应用能耗状况。

关键词：流态化焙烧能耗氧化铝回转窑