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中国有色冶金2025年第06期:铜闪速炉余热锅炉高温腐蚀及其仿真优化研究

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作者:张家元;陈卓;罗晓倩;王国珍;丁洋东;和玉椿;万兴邦;

单位:中南大学能源科学与工程学院;江西铜业股份有限公司贵溪冶炼厂;

摘要:铜闪速炉余热锅炉的高温腐蚀常发生在余热锅炉辐射部前墙至挡板之间的顶棚处,其始终制约着余热锅炉的安全高效运行。本文以降低铜闪速炉余热锅炉高温腐蚀、规避水冷壁局部高温为目标,通过构建辐射部三维模型,研究炉内烟气流动与传热规律,并对锅炉结构进行优化设计以改善腐蚀问题。研究发现:烟气冲顶现象是导致锅炉辐射部发生高温腐蚀的主要原因;增大锅炉入口尺寸、调整锅炉挡板结构和位置均可以有效地通过控制烟气流速和温度来减轻锅炉顶棚的高温腐蚀;盐化风各项参数对炉内烟气温度场影响则可忽略。采用数值模拟结果对锅炉入口尺寸及挡板位置、结构进行优化,将前墙入口横截面增至4.1 m×4.5 m(宽×高)后,烟气平均速度降低了14%,最大速度降低了21%,锅炉腐蚀温度区(1 467~1 531 K)与顶棚间距增加了2.6 m,说明优化后的锅炉结构能够有效抑制冲顶趋势,并通过降低顶棚温度来减轻锅炉腐蚀。

关键词:铜闪速炉;;余热锅炉;;高温腐蚀;;多物理场;;数值模拟;;烟气冲顶;;锅炉入口尺寸;;挡板结构