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国家高技术研究发展计划(2010AA065201)

作品数：25 被引量：146H指数：6
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排序方式：
高密度阳极铝电解槽电-热场耦合仿真研究
2023年
在铝电解槽中,阳极炭块内存在的气孔会降低炭块的导电和导热性能,并且增加炭渣,降低电流效率,导致炭耗和直流电耗升高。通过浸渍工艺得到的高密度阳极可以有效地降低炭块的气孔率。为了探究高密度阳极铝电解槽的电-热场变化和影响,基于ANSYS软件建立高密度阳极铝电解槽的电-热场耦合计算模型。研究结果表明:铝电解槽高密度阳极炭块的平均温度上升8.73℃,热应力增加,但形变量减小;侧部槽壳的平均温度下降28.59℃,热应力和形变量均降低,有利于保持槽膛内形稳定;热场变化主要与阳极炭块物性改变有关;槽电压降低49.16 mV,主要与炭块物性改变和电解质电阻率降低有关;高密度阳极电流全导通时间缩短3.39 h,可有效减弱换极产生的负面影响,阳极使用寿命可延长4 d,炭耗降低10.3 kg/t;铝电解槽反应能耗占比增加0.62%,电流效率提高1.69%,直流电耗降低270 kW·h/t。
魏兴国廖成志侯文渊段鹏李贺松
关键词：铝电解槽
铝电解槽熔体内氧化铝浓度分布的数值模拟被引量：14
2014年
应用欧拉双流体模型和氧化铝组分输运模型相结合的方法,考虑阳极气泡影响的修正k–ε湍流模型,并引入合适的氧化铝溶解和消耗函数,对铝电解槽熔体内氧化铝输运过程中的阳极气体–电解质气液两相流进行数值模拟。结果表明:气体作用力和电磁力共同作用对电解质流场有重要影响;气体作用在局部位置对氧化铝浓度的均匀分布有一定的效果,而电磁力作用可以更好地将氧化铝快速输运到全槽区域;氧化铝浓度分布呈周期状态变化,且该周期状态变化与初始浓度无关;下料点位置应布置在阳极间缝与中缝的交叉位置以及流场大漩涡流线的边缘处,这将有利于氧化铝快速溶解,并随电解质运动将氧化铝输运到全槽区域,使氧化铝浓度快速达到均匀。
詹水清李茂周孑民周益文杨建红
关键词：铝电解槽气液两相流数值模拟
开孔阳极铝电解槽熔体中气液两相流数值模拟被引量：5
2013年
目前的电解铝生产工艺以氧化铝为原料，在直流电的作用下，熔融电解质中的氧化铝在高温环境下与碳阳极发生复杂的电化学反应，主要在阳极底掌析出二氧化碳L1J。二氧化碳气体从阳极底掌产生到逸出电解质表面的过程中，一方面会不断搅动电解质熔体，阳极气泡与电解质相互发生复杂的传热传质作用，有利于氧化铝颗粒在高温熔体中均匀快速地溶解和扩散运动；另一方面，
詹水清周孑民李茂董英刘志明周益文杨建红
关键词：铝电解槽气液两相流数值模拟
圆形铝熔炼炉内非稳态热工过程数值模拟被引量：3
2012年
针对铝熔铸过程中常用的圆形铝熔炼炉,利用FLUENT软件,根据能量守恒方程、动量方程建立铝熔炼炉内热工过程数学模型,采用标准k-ε湍流模型、P-1辐射模型对铝熔炼炉内非稳态传热及流动过程进行数值模拟研究。考虑到铝料熔化过程会消耗一部分能量,采用等效比热法将铝料的熔化潜热转换为相应的比热值进行计算。通过数值模拟得到了炉内流场、炉膛及铝料温度场分布情况。模拟结果与实际情况相符,为铝熔炼炉的设计与优化研究提供了理论依据。
王晓松谭易君周萍闫红杰
关键词：铝熔炼炉数值模拟温度场非稳态
机械式搅拌锌浸出槽内流场和停留时间的数值模拟被引量：3
2012年
采用标准的k-ε湍流模型、多重参考系稳态流动方法,对锌浸出槽内流动过程进行了数值模拟研究,并且采用示踪剂法,研究了流体在槽内停留时间的分布。模拟结果表明:浸出槽无阻尼板时槽内流体主要以周向流动为主,桨叶承受的压力较大,流体在槽内有局部"短路"现象出现。增加阻尼板后,流体在槽内由原来的周向流动为主转变为轴向流动为主,加速了槽内矿浆的混合,桨叶承受的压力明显降低,其最大压力降低15%,平均压力降低57%,流体在槽内停留时间分布与无阻尼板基本相同,但平均停留时间略有增大,有利于浸出过程的进行。
李鹏肖功明周萍魏文武闫红杰
关键词：浸出槽数值模拟
不同进电方式对铝电解槽阳极电流非接触式测量的影响被引量：3
2013年
针对目前铝电解槽阳极电流在线测试方法的不足,基于铝电解槽电磁场的理论,借鉴国外学者通过测试导杆附近的磁场来得到阳极电流的思想,提出了一种阳极电流非接触式测试方法,并着重针对铝电解槽不同的进电方式分析了阳极电流的测量误差,并对误差进行了修正,对测试方案进行了优化,旨在实现阳极电流的实时监测和在线控制。研究结果表明,300kA大面五点进电槽的阳极电流测量误差可以控制在±0.25%之内,而400kA大面六点进电槽、200kA大面四点进电槽的阳极电流测量误差分别达到了±0.8%和±3%;可见不同进电方式对阳极电流的测量误差有较为明显的影响,但最大误差均不超过3%。因此,对于不同进电方式及结构的铝电解槽阳极电流的在线监测,该非接触式测试方法均具有较好的适用性。
董英周孑民李茂周益文杨建红
关键词：铝电解槽非接触式测量磁场
旋流数对铝熔炼炉熔炼过程的影响
2012年
针对现有的圆形铝熔炼炉,结合铝熔炼炉熔炼过程的特点,在铝熔炼炉热平衡测试的基础上,建立了合理的铝熔炼炉数学模型,并运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。同时分析了不同旋流数对铝熔炼炉熔炼过程的影响,依据提出的优化准则,确实旋流数大于0.6时能够获得最佳的熔炼性能。
王计敏闫红杰周孑民李世轩贵广臣
关键词：铝熔炼炉熔炼过程数值模拟
300 kA铝电解槽中氧化铝颗粒的溶解模拟被引量：5
2017年
在铝电解下料过程中,氧化铝颗粒吸热、结块、溶解并受到传热与传质溶解机制的综合作用。基于Open FOAM计算平台,有效区分主导颗粒溶解的控制机制,考虑气泡作用和下料后的电解质温度响应,开发铝电解槽中氧化铝颗粒传热、传质耦合溶解计算模型;利用Rosin-Rammler分布函数计算下料后电解质中氧化铝颗粒粒径分布,对实际300 k A铝电解槽中氧化铝溶解过程进行数值模拟。结果表明:前18 s氧化铝溶解50%(质量分数),属于快速溶解阶段;一个下料周期144 s结束后,剩余约1.5%(质量分数)的氧化铝未溶解,未溶解颗粒聚集,并在电解槽底部形成沉淀;仅考虑氧化铝溶解吸热的情况下,下料区位置电解质温度在前1 s快速下降,随后,电解质温度快速回升并在60 s之后呈现震荡趋势。
李茂高玉婷白晓李远侯文渊王玉洁
关键词：结块传热传质粒径分布
高炉下部气固湍流和煤粉燃烧的数值模拟与优化研究被引量：4
2012年
高炉喷吹煤粉时,由于煤粉的不完全燃烧,在回旋区处会产生未燃煤粉,影响高炉的透气性。建立了气固两相湍流和煤粉燃烧的三维数学模型,并且验证了该模型的可靠性。用所建模型对由直吹管、风口、回旋区和焦炭床构成的高炉下部区域进行了喷吹煤粉流动与燃烧现象的模拟研究。模拟结果揭示了高炉炉内气固流动和煤粉燃烧的基本性质和特点;通过正交试验方法研究不同操作因素对评价指标煤粉燃尽率的影响,得到4个操作因素对燃尽率的影响程度依次分别为喷煤量、富氧率、鼓风量和鼓风温度。而工况(喷煤量1 25kg/t,鼓风量1 950m3/min,鼓风温度1 523K,富氧率5.0%)为最佳优化工况,可实现提高喷煤量和煤粉燃尽率的效果。
梁健国闫红杰张家元
关键词：煤粉燃烧数值模拟
铝电解槽协同处置废耐火材料的工业试验研究
2023年
为了实现废耐火材料的无害化、减量化和资源化利用,采用铝电解槽协同处置废耐火材料的方法制取Al-Si中间合金,并进行工业化应用试验,系统验证和研究废耐火材料的添加对铝电解工艺的影响规律。研究结果表明:废耐火材料的添加对铝电解槽内的物质的量比、炉底压降、电解质温度以及烟气成分的影响不大,不会对电解槽的运行稳定性、热稳定性及烟气处理设备造成影响;同时,废耐火材料中的氟化物回收有利于保持电解质水平的稳定性,并对提高电解槽的热稳定性有积极作用;添加废耐火材料后,铝电解槽的电流效率为89.54%,较正常电解还原氧化铝的电流效率降低1.53%,但生产1 t Al-Si中间合金可节约51 kg冶炼级氧化铝。
侯文渊侯文渊李茂
关键词：铝电解固废处理资源回收
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