气态悬浮焙烧炉主炉温度场模拟分析.pdf

万方数据 2 0 1 2 年9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 6 1 1 模型的建立 等嚣麓器凳募昙等蔷翟箕鬻徽薹 图l a 是气态悬浮焙烧炉主焙烧炉P 0 4 的模型图。 图，因为只需进f 确 j 1 1 { j 场的恢拟，所以J ‘以将外嗣；叻 图lP 0 4 原模型图 a 和简化后的模型图 b F i g ．1O r i g i n a lm o d e lo fP 0 4 a a n ds i m p l i f i e dm o d e l b 焙烧炉由内到外为分别为耐火内衬、耐火保温 砖、纤维毡、炉壳。炉身的浇注内衬厚度为2 0 0 m m ，耐火砖为6 5m m ，纤维毡为1 0m m ，炉壳厚度 为6m m 。 2 边界条件 温度场计算就是求解在一定边界条件和载荷下 的温度场分布[ 5 ] 。焙烧炉温度场分析主要涉及三类 边界条件定温边界条件、对流换热边界条件、辐射 边界条件。 2 ．1 定温边界条件 定温边界条件即确定焙烧炉耐火内衬的内表面 温度，可以等同于焙烧炉内气流的温度。根据连续 7 天对焙烧炉内气流温度的测定结果，P 0 4 人口温 度平均10 7 4 ℃，出口温度平均10 4 4 ℃。所以焙烧 炉的定温边界条件如图2 所示。 2 ．2 辐射边界条件 炉顶纤维毡和顶盖之间存在空隙，在炉顶纤维 毡和顶盖之间建立辐射边界条件，主面为炉顶纤维 毡上表面，从面为顶盖下表面。其中纤维毡发射率 黑度 取0 ．9 ，顶盖发射率取为0 ．8 [ 6 ] ，如图3 所示。 2 ．3 对流换热边界条件[ ‘1 在炉壳的外表面建立对流换热边界条件，环境 大气温度定为2 0 ℃。对流换热系数取值如表1 所 示。 图2焙烧炉定温边界条件 F i g ．2 F i x e dt e m p e r a t u r eb o u n d a r y c o n d i t i o n so fc a l c i n a t o r 表1 炉壳对流换热边界条件 T a b l elC o n v e c t i o nh e a tt r a n s f e r b o u n d a r yc o n d i t i o n so fs h e l l 万方数据 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 图3焙烧炉辐射边界条件 F i g ．3 R a d i a t i o nb o u n d a r yc o n d i t i o n s o fc a i c i n a t o r 3 温度场模拟 焙烧炉稳态温度场计算涉及的参数是热传导系 数，各种材料的热传导系数为 W ／m 2 K [ 67 | 耐 火内衬0 ．8 8 9 、耐火砖1 ．7 5 、纤维毡0 ．1 7 、钢材4 8 。 3 ．1 总体温度场分布 焙烧炉温度场分布见图4 和图5 。焙烧炉最高 温度为l0 7 4 ℃，即施加在焙烧炉下部的定温边界 条件。最低温度1 15 ℃．佗置存卜部炉壳的外侧 图4 温度场分布图 F i g ．4 ’l e m p e r a t u r ef i e l dd i s t r i b u t i o n 除托板附近位置，其余地方温度变化比较规 则，图5 所示炉顶和炉身各层温度值见表2 。 3 ．2 托板处温度分布 在炉身大部分地方，温度分布都很均匀，温度从 内到外变化比较规则。但从图5 可看出，托板附近 的温度分布显然不同，这是因为托板深入到砖体里 图5温度场分布剖面图 F i g ．5T e m p e r a t u r ef i e l dd i s t r i b u t i o no f v e r t i c a ls e c t i o n 面，由于托板为钢材，热传导系数比砖体大很多，内 部砖体的热量通过托板往外传递，导致附近温度分 布不再均匀。其中中部肋板分布情况基本相同，如 图6 a 所示，锥体上部托板的温度分布图见图6 b 。 表2 不同位置温度值 T a b l e2 T e m p e r a t u r ea td i f f e r e n tl o c a t i o n ／℃ 3 ．3 炉壳温度对比 表3 是对焙烧炉进行的为期1 周的炉壳测温结 果。为尽量确保所测量温度的准确性，采用每一部 分划分3 个测量点，一天2 次，采用固定时间固定点 的测量方法。 由有限元分析软件模拟的温度场得出的炉顶、 圆筒和锥体的温度分别为1 3 4 ℃、1 3 4 ℃和1 2 2 ℃， 与实际测量值非常吻合。说明整体分析情况较理 想。 4结论 1 在炉身径向方向，除托板附近位置外，焙烧炉 温度变化基本一样，无明显的局部高温现象。 2 在托板附近出现局部高温且温度分布不均 匀，造成材料膨胀不均，容易出现应力集中的现象， 建议在托板周围添加一层纤维毡，以减少应力集中 对炉衬的损坏。 万方数据 2 0 1 2 年9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 6 3 I a 1 1 】 托板外 托板外 删温度 f I ；J 温度 I “l 1 I } { j 1 } 1二 _ 一 __ 糕暌黑隅删 翟l 口’⋯。 嘲 鲤絮甏。匿攀鬻’￡澎3 嚣 黪霉蚕 ；覆鬻黔 妻砭 甄懋鞭臻哩畦 I g - L “●r 图6中部肋板 a 和锥体肋板 b 的温度分布 F i g ．6T e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o no fc e n t r a ls u p p o r t i n gp l a t e a a n dc o n e s u p p o r t i n gp l a t e b 表3 焙烧炉炉壳温度测量结果 T a b l e3S h e l lt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n tr e s u l to fc a l c i n a t o r ／4 时间 12 炉顶3 平均 12 圆筒3 平均 12 锥体3 平均 万方数据