阳极焙烧炉火道的数值模拟与优化设计

发布时间：2020-03-29 01:11

【摘要】：预焙阳极是电解铝工业中最主要的耗材之一,其质量对阳极的消耗,电能的利用效率等产生直接的影响,而焙烧是决定预焙阳极质量的重要环节。其中,火道结构以及操作参数是影响预焙阳极的质量的重要因素,利用数值模拟和正交试验等方法对阳极焙烧炉的火道进行优化研究具有重要的意义。本文根据焙烧设计要求完成了年产量为4万吨54室的阳极焙烧炉的火道结构设计,并以火道为研究对象,对其进行数值模拟,发现火道内的温度场分布不均,火道内的平均温度较低等问题。为了提高火道内的平均温度和温度均匀性,提出了三种火道的结构优化方案,并对各个优化方案进行模拟分析,获得了较优的火道结构。为了得到最优操作工况,通过正交实验的方法,对空气的预热温度、空气消耗系数和燃料的分配比例的工况组合进行数值模拟,得到:当预热空气的温度和燃料分配比例越高,空气消耗系数越低时,火道内的平均温度越高。根据极差分析得到,操作参数对平均温度的影响的主次排序为:空气预热温度、空气消耗系数和燃料分配比例,并且获得了以火道平均温度为因变量,空气预热温度、空气消耗系数和燃料分配比例为自变量的拟合公式。
【图文】：

第一章 文献综述第一章 文献综述1.1 研究背景目前，我国是全球最大的铝用品消费国家，在 2013 年，我国消耗的铝材大约有 2500 万吨。为了满足铝制品的消费需求，我国的电解铝的生产量也保持了很大的增长率，在 2003 至 2013 年的十年中，一直保持着比较明显的增长[1-2]，如图 1-1 所示。

阳极焙烧炉火道的数值模拟与优化设计1.2 敞开式阳极焙烧炉简介1.2.1 阳极的生产工艺流程工业生产中，将预先利用石油焦和沥青制造完成的生阳极安置在阳极焙烧炉料槽内，加入填充料，具体流程如图 1-2 所示。填充料的主要作用是用来隔绝极与外界空气的接触，同时也可以作为阳极与炉墙之间的传热介质。之后，会照一定的升温制度对生阳极进行间接加热焙烧，在加热期间，生阳极内会发生系列的理化反应，，形成具有良好的物理以及机械性能的焦炭整体，即熟阳极[5-6]
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF806.1

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本文编号：2605198