数值模拟在反应塔冷却系统设计中的应用.pdf

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1、第325卷期有色冶金设计与研究2014往4月数值模拟在反应塔冷却系统设计中的应用熊宗维(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330031)[摘要]通过对闪速炉反应塔冷却系统的冷却单元建立三维模型，并利用计算流体动力学软件FLUENT进行了数值模拟研究得出：冷却单元的冷却效果良好产生的低温区域容易促进反应塔内壁挂渣的形成：冷却系统主要的散热损失由冷却水带走，且冷却单元的冷却强度与冷却水的进水温度及进水量关系不Jk；冷却系统的总循环水量及温升可以通过分别计算各不同冷却单元的冷却水量和温升得到等结论。[关键词]闪速炉；反应塔；冷却系统；三维建模；数值模拟；散热损失中图分类号：TF806文献标识码：B

2、文章编号：1004—4345(2014)02—0015—03ApplicationofNumericalSimulationintheDesignofCoolingSystemofReactionShaftX10NGZong—Wei(ChinaNerinEngineeringCo．，Ltd．，Nanchang，Jiangxi330031，China)Abstract3Dmodelisestahhshedoncoolingunitofcoolingsystemofflashfurnacereactionshaft，fluiddynamicssoftwareFLUENTisusedforstud

3、yofnumericalsimulation，itshowsthatcoolingeffectofcoolingunitisgood，lowtemperatureareahelpstoformslagcoatingoninnerwallofreactionshaft；mainheatlossofcoolingsystemistakenawaybycoolingwater；coolingintensityofcoolingunitandinlettemperatureofcoolingwaterhavelittletodowithwaterinflow；totalcirculationwate

4、randtemperatureriseofcoolingsystemcanbeobtainedbycalculationofcoolingwateramountandtemperatureriseofthedifferentcoolingunits．Keywordsflashfurnace；reactionshaft；coolingsystem；3Dmodeling；numericalsimulation；heatloss1研究背景升的计算。但由于反应塔炉体是立体冷却系统，结构以及换热机理比较复杂。冷却系统一般依据经验设闪速炉是处理粉状硫化矿物的一种强化冶炼设计，对上述问题难以得到很好地解决

5、。鉴于整个反应备，一般由精矿喷嘴、反应塔、沉淀池及上升烟道4塔冷却系统由多个包括单个冷却元件及其作用区域个主要部分组成。反应塔位于沉淀池上方，熔炼过程的单位冷却系统f以下简称冷却单元)组成。本研究拟主要化学反应在反应塔内进行l11。反应塔炉体由于长通过数值模拟的方法对冷却单元建模研究，以指导期经受高温烟气和高温熔体的冲刷，腐蚀严重。为了反应塔冷却系统的设计。提高炉体寿命，目前国内外的反应塔冷却系统一般都是采用内置冷却铜管的铜水套作为冷却元件对反2数值模型的建立应塔炉体进行立体冷却J。反应塔内高温烟气、反应塔炉体以及炉外空气在反应塔冷却系统的设计中，主要有3个方面之间的热传递过程较为复杂，主要

6、包括：高温烟气与需要考虑：1)冷却元件的冷却强度以及反应塔炉体炉体内壁的对流、辐射换热，炉体内部的换热，炉体与热损失的计算；2)冷却系统的温度场分布，分析该温炉外空气的对流、辐射换热。而炉体内部的换热又包度场是否利于内壁挂渣的形成：3)冷却元件冷却水括炉体内部各材料自身内部的导热以及各材料之间水量以及冷却水温升，以及整个炉体循环水量和温的导热。以及冷却水与冷却元件之间的对流换热。由收稿日期：2013-10—21基金项目：国家高技术研究发展计划863计划课题(2013AA064001)。作者简介：熊宗维(1984一)，男，丁程师，主要从事于有色冶金炉的设计与数值仿真T作。第2期数值模拟在反应塔

7、冷却系统设计中的应用．17．建模计算，分别得到各冷却单元的用水量及冷却水图5为冷却水带出热量与冷却水进水温度的关的温升．最终根据热量守恒原理能够得到整个反应系，由计算结果可知，随着冷却水进水温度的增大，冷塔冷却系统的总循环水量及温升。却水带出热量减小，但是减小的幅度非常小，几乎没本研究中冷却水进口的尺寸保持不变，所以冷有变化，即冷却单元的冷却强度随着冷却水进水温却水量与冷却水进水速度成正比．图3为冷却水带度的