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1、第30卷第6期工业炉Vol.30No.62008年11月IndustrialFurnaceNov.2008阳极焙烧炉三维仿真模拟11112康智强，陈文仲，冯明杰，王春华，杨光华（1.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2.沈阳铝镁设计研究院，辽宁沈阳110001）摘要：根据敞开式阳极焙烧炉的热工原理，建立了质量、动量、能量和组分传输等守恒方程的数学模型。采用CFD商业软件耦合求解了阳极焙烧炉火道、火道墙和料箱的三维数学模型的温度场、流场及浓度场，为阳极焙烧炉优化设计与操作提供较为准确、可靠的依据和方法。关键词：阳极焙烧炉；仿真；优化中图分类号：T
2、F806.1文献标识码：A文章编号：1001-6988（2008）06蛳0026蛳05ThreeDimensionSimulationofAnodeBakingFurnace11112KANGZhi-qiang,CHENWen-zhong,FENGMing-jie,WANGChun-hua,YANGGuang-hua（1.CollegeofMaterialandMetallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China;2.ShenyangAluminiumandMagnesiumEngineeringan
3、dResearchInstitute,Shenyang110001,China）Abstract:Accordingtothermalworkingprincipleofthehorizontalanodebakingfurnace,themathematicalmodelofmass,momentum,energyandspeciestransferconservationequationsetcisdeveloped.ByusingcommercialCFD,thetemperaturefield,fluidfieldandconcentrationf
4、ieldofflue,firewallandpitwith3Dcomputationalmodelaresimalated,whichprovidearelativeaccurateandcredibilityreferenceandmethodforoptimizingdesignandoperationofanodebakingfurnace.Keywords：anodebakingfurnace；simulation；optimization所谓焙烧，就是将生阳极在隔绝空气的情况量等技术经济指标，改进焙烧炉工艺过程，寻求增下，采用间接加热的方法使其按
5、规定的加热曲线升产、降低能耗和提高质量的有效途径，有必要对阳温到一定温度的热工过程。目前，国内应用最广泛极焙烧炉内的燃烧状况、流场和温度场进行模拟计的阳极焙烧设备是敞开式环形焙烧炉。本文所研究算。阳极焙烧炉的焙烧包括多种复杂热工过程，其的焙烧炉共有34个炉室，每个炉室包括9个火道中燃料的燃烧、热量的传递、挥发分的逸出与燃烧、和8个料箱，每个料箱分三层装料，可装21块预焙填充焦的燃烧、烟气的流动以及空气渗漏等诸多热阳极。该焙烧炉共分2个火焰系统，每个火焰系统工现象都影响着阳极产品质量和能耗。为此，国内通常有9个炉室运转(3个预热炉室、3个加热炉室、众多学者在
6、焙烧炉改进和数值模拟计算方面作了[1-4]3个冷却炉室)。深入研究，但受各种因素的影响，其模拟计算长敞开式阳极焙烧炉结构复杂，炉体庞大，运行期以来一直以二维火道内三场计算为主，没有反映参数繁多，并且在加热段炉内温度较高，这都增加出料箱内的温度场情况，对阳极制品的最终焙烧温了测试工作的难度和复杂程度。因此，对焙烧炉进度场缺乏直观的了解。行全过程的综合性热工测试，再现炉内整体热工参本文的工作是将焙烧炉内火道、火道墙、料箱和数的具体情况几乎是不可能的。为了提高焙烧炉产阳极制品整体作为研究对象，耦合模拟出火道内温度场、浓度场和流场对料箱内温度场的影响，并根据收稿日
7、期：2008-07-17；修回日期：2008-09-23模拟结果对阳极焙烧炉的热工状况进行分析，提出作者简介：康智强（1980—），女，博士研究生，主要从事热能工程理论及应用技术的研究工作.改进方案。26工业炉第30卷第6期2008年11月μeff—混合气体的黏性系数，其定义式为1物理模型和数学模型μeff=μt+μ（5）1.1物理模型式中：μ—层流黏性系数研究对象为以重油为燃料的阳极焙烧炉的火道、μt—湍流黏性系数火道墙、料箱及阳极块所组成的能够显现完整焙烧炉k-ε方程：热工过程三场情况的综合体，即由一个炉室纵向具有div（ρuk）=div[（μ+μt）
8、·gradk]+Gk-ρε（6）σk代表性的火道中心线和料箱中心线
