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1、阳极焙烧炉的燃烧计算与分析第24卷第1期2004年2月湛江海洋大学JournalofZhanjiangOceanUniversityVo1.24No.1Feb.2Oo4阳极焙烧炉的燃烧计算与分析姚成军,徐明厚(1,湛江海洋大学iV_程学院,广东湛江5240252.华中科技大学煤燃烧国家重点实验室,湖北武汉430074)摘要:采用计算燃烧学的原理和模型以及CFD软件对以重油作为燃料的阳极焙烧炉炉内的流动,燃烧过程进行了模拟计算,讨论了炉内温度场,流场和各组分浓度场的分布规律,分析了这些因素对碳阳极焙烧质量的影响.研究表明,在设计阳极焙
2、烧炉结构时应考虑火道中挡板对气流分布的影响.关键词:阳极焙烧炉;数值模拟;温度场;流场;浓度场中图分类号:TF061.26文献标识码:A文章编号:1007-7995(2004)2-0057-06NumericalSimulationandAnalysisontheCombustionofAnodeBakingFurnaceYAOCheng-jun,XUMing—hou(1.EngineeringCollege,ZhanjiangOceanUniversity,Zhanfiang524025,China2.NationalLabora
3、toryofCoalCombustion.HuazhongUnwemityofScience&Technology,Wuhan430074,China)Abstract:Thefluidflowandcombustionprocessinaheavyoilburninganodebakingfur-naceissimulatedbymeansoftheprincipleandmodelsofcomputationalcombustionandrelativeCFDsoftware.Thecalculateddistribut
4、ionofthetemperaturefield,fluidflowfield,andconcentrationfieldintheanodebakingfumaceiSpresentedanddiscussed.Theeffectsofdifierentfactorsonthequalityofbakedanodiccarbonareanalyzed.Theresultsshowthattheeffectsofthefluebafflesonthedirectionofthegasdistributionshouldbeconsi
5、deredinthedesignofthefumace.Keywords:anodebakingfumace;numericalsimulation;temperaturefield;flowfield;concentrationfield随着现代铝工业,碳素焙烧工业的发展,人们对阳极焙烧炉结构设计的研究日益重视.阳收稿日期:2003.10—15第一作者:姚成军(1976一),男,硕士研究生,助教,研究方向为热能与动力工程.58湛江海洋大学第24卷极焙烧炉火道内的气流分布状况会影响炉内燃烧过程与温度分布,而焙烧温度是否均匀和稳定对阳
6、极的焙烧质量有至关重要的影响.因此,提高阳极质量和尽量减少阳极焙烧过程中的能量消耗是进行阳极焙烧炉设计研究的重要目的,而实现这个目的的最有效办法就是减小火道内的温差?.阳极的焙烧过程是一个包含许多热工现象的复杂热工过程,包括燃料(煤气或重油)的燃烧,热量的传递(辐射,对流和传导)与损失,挥发分的逸出与燃烧,填充焦的燃烧,烟气的流动以及空气渗漏等,加上焙烧炉炉型庞大,焙烧周期长(1个月左右),依靠试验测试工作来研究各焙烧参数对阳极质量的影响是十分有限的.因此,全面观察和直接测量阳极焙烧炉火道内的气体流动场和温度分布是非常困难的.利用C
7、FD软件,以阳极焙烧炉火道作为研究对象建立模型,可以预测火道内气流分布,合理设计火道内挡板的数量和位置,优化炉内燃烧情况.这种方法有助于使焙烧炉装置设计最佳化,在更大程度上依靠合理的计算,能够减少实验工作的盲目性和工作量J.国外早在2O世纪8O年代初就已经开始了这方面的工作J,并在近二十年来发展了两类模型,一类是火道模型,这类模型主要侧重于对焙烧炉的火道结构进行研究优化;另一类是热工过程模型,这类模型侧重于对焙烧的整个过程进行研究.我国在这方面的工作起步较晚.通过对模型的研究,可以使我们了解焙烧炉火道内部气流分布,气体各组分分布和温
8、度分布规律,从而为提高阳极碳块的质量,稳定燃烧场与温度场,保证铝的生产质量提供依据?,引.1研究对象及物理模型研究对象为国内某大型铝厂阳极车间的敞开式环形焙烧炉的火道,图1为一个火焰的系统图,图2为该火道燃烧段剖面示意图(截面沿宽度方
