u形爐操作參數(shù)正交試驗法優(yōu)化

1、U形爐操作參數(shù)正交試驗法優(yōu)化艾元方艾元方1，周睿，周睿1，帕提瑪帕提瑪柯孜爾亞柯孜爾亞1（1.中南大學能源科學與工程學院，湖南長沙，410083）摘要：要：為提高U形廢線路板焚燒冶煉爐作業(yè)強度，并防止大量污染物生成、排放，針對爐內(nèi)焚燒冶煉過程建立數(shù)值模型，提出U形廢線路板焚燒冶煉爐操作參數(shù)優(yōu)化方案，采用4因素4水平L16(44)正交試驗法分析爐內(nèi)空氣預熱溫度、空氣含氧量、過?？諝庀禂?shù)和顆粒粒徑對出口煙氣含氧濃度、焦炭燃燼率、CO燃燼率和

2、污染物排放的影響程度。研究結果表明：U形廢線路板焚燒冶煉爐最優(yōu)操作參數(shù)的特點為高溫、低氧、小過剩空氣系數(shù)和小粒徑。關鍵詞：關鍵詞：U形焚燒冶煉爐；數(shù)值仿真；正交試驗；參數(shù)優(yōu)化中圖分類號：中圖分類號：TF811文獻標志碼：文獻標志碼：AOptimizationofoperationalparametersfUShapedfurnacebasedonthogonalexperimentAIYuanfang1ZHOURui1PatimaKez

3、ierya1(1.SchoolofEnergySciencenumericalsimulationthogonalexperimentparameteroptimizationU形廢線路板焚燒冶煉爐采用高溫空氣燃燒、分級燃燒和旋流燃燒技術，通過爐內(nèi)高溫焚燒冶煉，將廢線路板顆粒轉化為粗銅合金和無毒爐渣[13]。隨著產(chǎn)量提高，冶煉強度和污染物排放量都會增加[4]。通過多年技術研究和現(xiàn)場實踐，技術人員意識到這些問題與爐內(nèi)的操作參數(shù)具有重要關聯(lián)

4、，相關學者便對爐內(nèi)氣、粒兩相流的部分參數(shù)進行試驗驗證。對多參數(shù)的試驗驗證，可選擇正交試驗法，這種方法的試驗次數(shù)和方案科學、合理，能夠簡化影響因素組合[56]。ZHOUTian等[7]設計5因素5水平的L25(55)正交試驗方案，采用FLUENT仿真軟件對不同結構參數(shù)組合的沉降槽數(shù)值模擬，探究沉降槽中心桶結構參數(shù)規(guī)律，并通過極差法和方差法分析5個因素對考察指標的敏感性。GAOJie等[8]采用正交試驗法分析液相流速、氣相流速和溫度對吸收塔

5、內(nèi)CO2吸收效率的影響，發(fā)現(xiàn)影響CO2吸收效率最大的因素是溫度，影響最小的因素是氣相流速。彭其春等[9]按正交表L16(45)分析相同燃燒條件下，CaCO3、MnO2和CeO2含量與燃燒率的關系，發(fā)現(xiàn)CaCO3對燃燒率具有顯著性影響。周俊等[10]采用正交試驗法，研究閃速爐3基金項目：浙江省2009年重大科技專項和優(yōu)先主題項目：廢線路板超高溫資源化處置系統(tǒng)研究與產(chǎn)業(yè)化（2009C030075）通訊作者：艾元方(1968)，男，湖南邵陽人

6、，博士，副教授，從事可控燃燒反應技術研究；電話：13574170397；Email：ent[L2]:不清楚請修改.（已修改）(a)俯視圖(b)剖視圖圖1計算域網(wǎng)格視圖Fig.1Gridviewofthecomputationaldomain1.2數(shù)學模型1.2.1燃燒機理廢線路板顆粒由噴嘴進入焚燒塔后不斷受熱升溫，發(fā)生異相多表面燃燒反應，主要反應機理如表3。表3廢線路板粉料焚燒反應機理Tab.3Reactionmechanismofth

7、ewasteprintedcircuitboardspowder反應名稱反應方程揮發(fā)分燃燒22224air0.0640.4420.0020.0482.160.659Br0.028SO0.002N0.024H0.638CH0.221CO0.438BrOSNHC????????熱解氣燃燒H20.5O2=H2O、CO0.5O2=CO2、CH42O2=2H2OCO2、CO2=CO0.5O2焦炭燃燒C0.5O2=CO、CCO2=2CO2Al粉表面