电熔镁砣余热回收过程温度场的数值模拟及分析

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目前,我国电熔镁产业存在能耗高、污染高、品位低、资源能源浪费严重等问题。菱镁矿经过熔炼后形成了高温的镁熔砣,目前还没有有效的方法回收利用这些大量的余热资源,造成资源能源的极大浪费。阻碍镁熔砣余热回的两个关键问题,一是镁熔砣的比表面积较小,二是镁熔砣表面上的砂皮导热系数小。  基于以上两个问题,本文提出在余热回收室内添加翅片,增强换热效果,并设计计算了翅片尺寸和数量。镁熔砣余热回收方式,采用间断供风间断取热的方式来获得300℃热风,供风使用循环风。本文主要研究镁熔砣在带翅片的余热回收室内的余热回收过程,通过研究镁熔砣在凝固结晶过程中的温度场变化,回收室内空气流场的变化,与无翅片的回收情况进行对比。从而为带翅片镁熔砣余热回收方法的确定提供理论依据,解决高温镁熔砣余热回收技术的关键难题。  利用FLUENT软件,对普通的余热回收室和带有翅片余热回收室内的余热回收过程进行数值模拟。通过翅片蓄热升温过程、余热回收室内布风情况、余热回收时间、风温变化等方面的对比,分析得到翅片对镁熔砣余热回收的影响,得出结论将用于指导实际生产。  通过对两种余热回收室的模拟结果进行对比分析,得到如下结论:  1、带翅片的余热回收室,回收周期平均较长,最长周期与最短周期之差远小于无翅片的余热回收室的二者之差。回收周期平均长有利于实际生产,不需要频繁的切换保温和冷却;  2、两种余热回收室回收热风总量基本相同,带翅片的热风平均温度309℃,而无翅片的热风平均温度282℃;  3、带翅片的热量回收速率为2.093×106kJ/h,无翅片的热量回收速率为1.767×106kJ/h,带翅片的热量回收速率快于无翅片15.57%;  4、加翅片影响余热回收室的布风方式,使余热回收室内流场分布不均匀;  5、本文所使用的余热回收方法以及余热回收利用方式,实现了镁熔砣余热资源余热回收率达到53.20%,镁熔砣单耗降低130kWh/t。
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