u形炉操作参数正交试验法优化

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1、U形炉操作参数正交试验法优化艾元方1，周睿1，帕提玛·柯孜尔亚1（1.中南大学能源科学与工程学院，湖南长沙，410083）摘要：为提高U形废线路板焚烧冶炼炉作业强度，并防止大量污染物生成、排放，针对炉内焚烧冶炼过程建立数值模型，提出U形废线路板焚烧冶炼炉操作参数优化方案，采用4因素4水平L16(44)正交试验法分析炉内空气预热温度、空气含氧量、过剩空气系数和颗粒粒径对出口烟气含氧浓度、焦炭燃烬率、CO燃烬率和污染物排放的影响程度。研究结果表明：U形废线路板焚烧冶炼炉最优操作参数的特点为高温、低氧、小过剩空气系数和小粒径。关键词：U形焚烧冶炼炉；数值仿真；正交试验；参数优化中图分类

2、号：TF811文献标志码：AOptimizationofoperationalparametersforU-ShapedfurnacebasedonorthogonalexperimentAIYuanfang基金项目：浙江省2009年重大科技专项和优先主题项目：废线路板超高温资源化处置系统研究与产业化（2009C03007-5）通讯作者：艾元方(1968-)，男，湖南邵阳人，博士，副教授，从事可控燃烧反应技术研究；电话：13574170397；E-mail：yfai@csu.edu.cn,ZHOURui1,Patima·Kezierya1(1.SchoolofEnergyScie

3、nce&Engineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China）Abstract:InordertoincreasethesmeltingintensityoftheU-shapedwastecircuitboardsincinerationsmeltingfurnaceandpreventthemassofpollutants,thepaperbuiltthesimulationmodelaccordingtothesmeltingprocess,optimizedtheoperationalparametersofthe

4、U-shapedwastecircuitboardsincinerationsmeltingfurnace,designeda4factors4levelsL16(44)orthogonalplan,thesimulationstudyiscarriedouttoinvestigatetheeffectsoftheoperationalparameters(i.e.thepreheatingtemperature,theairoxygenconcentration,theexcessairratioandthewastecircuitboardsparticlesize)onga

5、soxygenconcentration、Cburningrate、COburningrateandpollutantemissions.ThesimulationresultsshowthatthebestfeaturesoftheU-shapedwastecircuitboardsincinerationsmeltingfurnacearehightemperature、lowairoxygenconcentration、smallexcessairratioandsmallwastecircuitboardsparticlesize.Keywords:U-shapedinc

6、inerationsmeltingfurnace;numericalsimulation;orthogonalexperiment;parameteroptimizationU形废线路板焚烧冶炼炉采用高温空气燃烧、分级燃烧和旋流燃烧技术，通过炉内高温焚烧冶炼，将废线路板颗粒转化为粗铜合金和无毒炉渣[1-3]。随着产量提高，冶炼强度和污染物排放量都会增加[4]。通过多年技术研究和现场实践，技术人员意识到这些问题与炉内的操作参数具有重要关联，相关学者便对炉内气、粒两相流的部分参数进行试验验证。对多参数的试验验证，可选择正交试验法，这种方法的试验次数和方案科学、合理，能够简化影响因素组

7、合[5-6]。ZHOUTian等[7]设计5因素5水平的L25(55)正交试验方案，采用FLUENT仿真软件对不同结构参数组合的沉降槽数值模拟，探究沉降槽中心桶结构参数规律，并通过极差法和方差法分析5个因素对考察指标的敏感性。GAOJie等[8]采用正交试验法分析液相流速、气相流速和温度对吸收塔内CO2吸收效率的影响，发现影响CO2吸收效率最大的因素是温度，影响最小的因素是气相流速。彭其春等[9]按正交表L16(45)分析相同燃烧条件下，CaCO3、MnO2和CeO2含量与燃烧率