项目名称有色冶金炉窑强化供热关键技术及应用.PDFVIP

项目名称：有色冶金炉窑强化供热关键技术及应用 推荐单位:云南省 推荐奖种:科技进步奖 主要完成人：王华，王冲，刘日新，刘玉强，施哲，孔徳颂，王仕博，杨伟，张博亚， 徐建新 主要完成单位：昆明理工大学，云南铜业股份有限公司，北京赛维美高科技有限公司， 金川集团股份有限公司 推荐单位意见: 强化供热技术是冶金炉窑节能增效的核心技术，该项目以有色金属熔池熔炼炉和有色金 属工件热处理用加热炉为代表，针对现有的冶金炉窑强化供热一般是采用加大富氧/燃料供 应量的方式，熔池熔炼炉加大富氧供应量存在搅拌过度喷溅冲刷导致炉体寿命短、搅拌不均 匀导致炉渣中有价金属含量高和金属直收率低，而加热炉加大燃料供应量存在炉内燃料燃烧 不完全、炉温不均匀导致被加热的金属工件过热过烧及产品成材率低等问题，该项目进行了 长达24 年的持续科技攻关，基于混沌数学和拓扑学，提出了旋流混沌强化方法和最低燃耗 供热法则、建立了有色冶金炉窑最低燃耗供热理论模型、成功研发了以熔池熔炼炉强化动量 传递的富氧旋流混沌搅拌供热技术和加热炉旋流混沌燃烧及强化供热制度调控技术为代表 的有色冶金炉窑强化供热关键技术，突破了搅拌过度或不均匀、喷溅冲刷严重、燃烧不完全、 加热不均匀的技术瓶颈，实现了冶金炉窑节能增效的显著提高。先后分别推广应用于云铜、 金川等有色冶炼企业及中信戴卡等113 家车轮制造企业，取得了显著的经济社会及环保效益。 部分技术和设备已出口到德国、澳大利亚、日本、加拿大、俄罗斯等21 个国家，全球累计 用户达到1608 家。有力推动了我国有色金属工业装备的升级发展与技术进步。 符合国家科学技术进步奖申报条件，推荐该项目申报2017 年度国家科学技术进步奖二 等奖。 项目简介: 有色冶金炉窑主要有冶炼炉和加热炉，其中熔池熔炼炉和热处理用加热炉由于供热的复 杂性最为典型。强化供热技术是决定冶金炉窑节能增效的关键，现存在以下主要问题：1、 搅拌过度或不均匀导致炉渣中有价金属含量高，喷溅冲刷导致炉体寿命短；2、加热炉炉温 不均匀导致金属工件过热过烧及产品成材率低。针对此问题，进行了长达24 年的持续科技 攻关，建立了最低燃耗供热理论模型，研发了基于旋流混沌强化的有色冶金炉窑强化供热系 列技术和设备，突破了喷溅冲刷严重、加热不均匀的技术瓶颈，实现了节能增效的显著提高， 促进了我国有色冶金炉窑的技术升级与发展。取得的创新成果如下： 1、建立了有色冶金炉窑最低燃耗强化供热理论模型。针对传统的强化供热是用增大热 负荷的方式来实现因而导致能耗高等问题，基于混沌数学和拓扑学提出了旋流混沌强化方法 和最低燃耗供热法则，建立了有色冶金炉窑最低燃耗强化供热数学模型。并用于指导技术研 发，以实现用最小的搅拌动能达到充分搅拌熔池、减小喷溅，氧气与矿中硫的放热反应彻底、 实现自热熔炼或用最低的燃料消耗达到均匀加热、提高产品质量。 2、研发了熔池熔炼炉强化动量传递的富氧旋流混沌搅拌供热技术及装备。针对熔体喷 溅导致设备寿命短的难题，提出了旋流混沌搅拌方法，开发了富氧浸没式顶吹旋流混沌搅拌 强化供热技术、炉膛底部富氧旋流脉动振荡混沌搅拌强化供热技术、富氧侧吹射流泉涌混沌 搅拌强化供热技术、全氧超音速旋转射流顶吹混沌搅拌强化供热技术和富氧旋流混沌搅拌效 果测控技术。 3、研发了加热炉旋流混沌燃烧及强化供热制度调控技术与装备。针对金属工件加热均 匀性难以精准化的难题，提出了旋流混沌燃烧方法，开发了最佳加热制度精准调控技术、火 焰旋流混沌燃烧效果测控技术和绝热耐高温并能在高温炉膛内保存记录同时向炉外无线传 送数据的智能“黑匣子”温度检测技术及设备。 该项目获授权专利20 项，发表论文84 篇，出版专著1 部，获中国有色金属工业技术发 明一等奖和云南省科技进步一等奖；已培养硕士、博士生46 人及一批企业专业技术人员。 推动了我国有色冶金炉窑的科技进步。先后应用于云铜、金川等有色冶炼企业及中信戴卡等 车轮制造企业，产业化应用表明：实现了用最小的搅拌动能达到充分搅拌熔池、减小喷溅， 炉体寿命提高了 42.8% ，喷枪寿命提高了 120%，渣中金属含量降低了22.4%，金属直收率 提高了0.68%，炉窑产能提高了44.3%、能耗下降了55.7%；实现了用最小的燃料消耗均匀 加热，达到金属工件的实际加热温度曲线与理论值的精确匹配，保证了加热质量，铝合金轮 毂的热处理温度可精确到1～3℃，成材率提高了8.3% ，产能提高了18.3%、能耗降低了15.2% 。 近三年取得了显著的经济与社会效益。部分技术已出口德国、澳大利