硅热法炼镁还原炉及其设备的设计

摘要

镁冶炼的能耗高极大地限制了镁合金的推广应用，节能降耗已成为事关镁产业发展的关键。
　　本论文在比较分析各种燃料的能耗构成的基础上，指出在满足环保要求的前提下，煤粉作为一次能源用于燃烧加热，具有能量利用率高、成本低的巨大优势。因此，本文专注于：
　　1、研发连续煤粉蓄热直燃技术，达到将煤粉高效清洁直燃用于镁热还原炉加热的目的；
　　2、以镁热还原炉对燃烧的工艺要求为准则，提出了适合煤粉直燃的竖式还原炉结构；并对炉内还原罐排布进行设计与优化；
　　3、通过理论分析和计算机辅助设计，得到了具有连续换热功能的蓄热式热交换器；
　　4、确定了与还原炉配套的主要设备，并完成了选型及优化成套设计；其中，重点关注煤粉燃烧烟气处理设备选型及配套设计。
　　通过上述努力，实现了粉煤在竖罐镁热还原炉中的连续蓄热燃烧技术与装备的初步设计，为降低镁热还原炉加热成本、提高能源利用率奠定了基础。
　　本论文的主要结论有：
　　①对可直燃不结焦无烟煤、贫煤或长焰煤的对比研究表明，烟煤类的燃烧均温效果稍好；
　　②在对现有各种蓄热换热装置的效能分析基础上，计算并设计了工作原理类似GGH、采用蜂窝蓄热体做蓄热介质、兼具连续蓄热特点的煤粉蓄热燃烧器及其技术参数；
　　③在煤粉蓄热燃烧还原炉原型基础上，用流体力学软件fluent对炉内燃烧过程进行了分析和炉型优化，最终确定了还原罐圆形排布在圆形炉膛内的竖炉结构最合理；
　　④初步选用旋风除尘器和旋汇耦合脱硫塔这两大燃煤烟气处理设备，并对旋风除尘器进行数值仿真辅助设计。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 原镁冶炼的工业发展现状

1.2 硅热法炼镁的相关设备

1.3 课题的背景及本设计方向

1.4 本设计主要内容及目的

2 还原炉燃烧用燃料

2.1 炉内燃烧用燃料

2.2 本章小结

3 蓄热燃烧装置的结构设计

3.1 蓄热燃烧(HTAC)技术

3.2 蓄热燃烧装置设计参数的计算

3.3 蓄热燃烧装置的设计

3.4 本章小结

4 新型炼镁还原炉的开发

4.1 新型炼镁还原炉体的设计

4.2 立式镁还原炉的数值模拟

4.3 设计用流体软件Fluent及相应数学模型

4.4 竖式镁还原炉的仿真分析

4.5 本章小结

5 还原炉附属烟气处理设备

5.1 还原炉附属烟气除尘设备

5.2 还原炉附属烟气脱硫设备

5.3 本章小结

6 结 论

6.1 本文的设计成果

6.2 设计成果的意义

致谢

参考文献

附录