基于CO2循环的低碳高效白云石煅烧新工艺

白云石是一种广泛应用的冶金、建材和化工原料。针对白云石煅烧过程中CO₂排放严重等问题，构建了基于CO₂循环载热与资源化回收的白云石低碳煅烧竖窑新工艺。通过白云石（CaCO₃·MgCO₃）煅烧过程的Gibbs自由能变计算，发现提高煅烧温度（50~100 K）可有效克服CO₂对反应的抑制作用；通过纯CO₂环境中CaCO₃分解过程的热重实验分析，验证了CO₂循环煅烧白云石煅烧的可行性；通过化学反应动力学计算，解析了全CO₂组分环境下CO₂压力对CaCO₃·MgCO₃高温分解过程的影响，并发现提高CO₂压力可促进气固传热，从而提升分解速率和改善矿料分解均匀性；对CO₂循环煅烧工艺系统能-质平衡计算表明：该工艺理论能耗仅为140 kg/(t 煅白)，且煅烧过程的CO₂排放降低70%以上，环境效益显著。     

钛渣熔分电炉冷凝式耐火材料炉衬的研究

由于钛渣熔体活泼的化学活性导致目前冶炼钛渣时无论采用何种材质的耐火材料,都会遭受严重损坏。为了延长钛渣熔分电炉炉衬的使用寿命,结合生产工艺的要求,本文设计了以镁碳砖为耐火材料工作层的部分冷凝式炉衬结构。分析计算了炉衬耐火材料与钛渣熔液发生化学侵蚀起始临界反应温度、镁碳材质炉衬温度梯度及热流密度,并给出了确定合理的钛渣渣壳层厚度的方法。目前钛渣熔分电炉的工业化应用仍处于探索阶段,强化换热的冷凝式炉衬结构的应用也处于起步阶段。在采用冷凝式炉衬的钛渣熔分电炉工业化试生产经验总结的基础上,提出了将来冷凝式炉衬技术的研究方向。     

大型金属镁还原炉专用蓄热燃烧器的开发

分析单预热和双预热燃烧方式适用不同燃料的情况,同时针对两种燃烧方式,分别开发了适用于大型金属镁还原炉的蓄热燃烧器.实践表明,该燃烧器能较好地实现高温低氧燃烧,提高能源利用率和炉温均匀性,减少污染物的排放,延长还原罐的使用寿命,在实际应用中取得了良好的效果.     

电阻式加热炉温度控制数理模型研究

首先,在电阻式加热炉热平衡方程的基础上,采用拉氏变换及无量纲化的方法,建立了适用于温度控制的数理模型。其次,在三区控温的电阻式加热炉温升数据的基础上,回归获得模型的基本参数,使得加热炉热工参数在连续控制系统中有更明确的物理含义。最后,提出了模型在高控制精度、防超调系统中的应用方式,可满足特殊加热制度的要求。同时,基于数理模型的计算结果可使控制前的测试工作保持在最小限度。对电阻炉温度控制方式的改进具有重要的理论价值和实际意义。     

难处理金矿石氧化焙烧新工艺的开发

针对目前黄金矿石氧化焙烧工艺存在的金回收率低以及污染严重的问题，基于焙烧机理，开发了一种新型焙烧工艺，并分析了其优势。在此基础上，设计了原矿处理能力为2000t／d的含砷金矿石焙烧系统。该系统采用竖炉进行原矿焙烧，缩短了工艺流程；采用高温空气焙烧克服了沸腾炉焙烧系统中氧浓度低导致的焙烧不充分问题；采用蓄热室换热技术，提高能源利用率；并减少了污染物排放。     

紧凑型蓄热式热风炉的开发

针对目前热风炉系统复杂及热风温度低等问题,基于蓄热式技术原理开发了一种紧凑型蓄热式热风系统,并分析了其优势.该系统采用单燃烧室对应多蓄热室的形式使得系统结构紧凑;采用蜂窝式蓄热体作蓄热介质使得设备结构紧凑,提高了换热效率,解决了风温低的问题;将燃烧室与蓄热室独立砌筑,整个工作周期内燃烧室稳定燃烧,蓄热室周期切换,使得控制系统紧凑.并在此基础上,设计了应用于竖炉焙烧系统的风量为30000m3/h,风温为900℃的紧凑型蓄热式热风炉.     

低氧燃烧技术研究

HTAC技术的核心内容之一是低氧燃烧.文章分析了在工业应用中实现低氧燃烧的几种有效途径和各自的优缺点,同时结合几种低氧燃烧的实现方式,开发出一种可以卷吸烟气的低氧燃烧器,并在熔化保温炉上进行了应用实践,取得了节约能源、降低氧化烧损的效果.     

连续式高温空气燃烧技术的开发

针对频繁换向的蓄热燃烧技术存在的不足,探讨了一种可实现连续燃烧的集中式蓄热燃烧技术并分析了其优势,同时开发出了一种连续式的高温烟气余热回收装置,该装置结合了换热器和蓄热室的优点,可以实现高温烟气余热的"极限稳定回收"以及高温空气的"连续燃烧".     

自身蓄热燃烧器的模拟与结构优化

为了解决自身蓄热燃烧器的煤气"短路"问题,将收缩-扩张结构用于燃烧器空气通道对燃烧器进行了优化,并借助fluent软件对优化前后燃烧器的燃烧过程进行了模拟,计算结果表明:优化后的燃烧器能克服煤气"短路"问题,火焰体积扩大,炉膛的平均温度升高而局部高温区域减少,氮氧化物的生成量大幅降低,减少了污染.