天然气铝熔炼炉内料堆熔化过程数值模拟与堆料高度优化研究

以天然气铝熔炼炉中铝料的熔化过程为研究对象,通过VOF模型捕捉气液界面,采用EnthalpyPorosity模型描述固液相变过程,对二维截面铝料熔化的非稳态过程进行数值模拟,研究铝料在熔化过程中的流动与传热行为,并对堆料方式单因素的影响进行分析。研究结果表明:在熔炼过程的前中期,熔化后的铝液累积在熔池烟气入口侧,导致已熔融铝液凝固;在铝料高度分别为2.94、2.64、2.34和2.04 m时,熔化速率随时间均呈现先减小后增大的规律;当料堆高度为2.64 m时,熔化时间最短,为3199 s,铝料平均温度最低,比基准工况下的平均温度低50 K,可以有效防止上层铝液过热,减少氧化造成的铸损。

铝熔炼炉内衬局部修复工艺研究及应用

铝熔炼炉内衬小面积破损,若继续使用破损将进一步扩大,安全风险增高,最终被迫停炉中大修,针对该问题,采取了内衬局部修复工艺,有利于炉内衬整体使用寿命延长,可使工期缩短33%以上,内衬检修项目同比减少30.1%。

铝熔炼炉用耐火材料的现状和发展

简要介绍了铝熔炼炉的主要类型和冶炼工艺,分析了使用条件,讨论了炉衬耐火材料的使用要求,重点阐述了铝熔炼炉用耐火材料的研究开发和应用情况。

铝熔炼炉炉衬组合的优化模拟

为了减少炉衬的热损失和节约投资成本,针对铝熔铸行业广泛使用的反射式铝熔炼炉,以三层平壁炉衬结构为研究对象,计算分析隔热方式对炉衬传热影响。以经济厚度法为依据,推导出炉衬的经济厚度计算公式,并通过编程实现炉衬组合的计算机优化。同时以蓄热式铝熔炼炉热平衡测试为例,建立铝熔炼炉数学模型,运用计算流体力学软件FLUENT对炉窑工作制度为40周的优化前后的炉衬组合进行仿真。结果表明:炉衬组合的计算机优化结果可获得比较理想的经济效益:炉墙采用40 mm黏土质浇注料+300 mm硅藻土砖+120 mm硅酸铝纤维毡;炉顶采用220 mm普通耐火混凝土+150 mm黏土质浇注料+80 mm硅酸铝纤维毡;炉底采用200 mm高铝质浇注料+300 mm硅藻土砖+50 mm黏土质浇注料。

蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟

为了更好地研究和优化铝熔炼炉的性能,针对现有的蓄热式圆形铝熔炼炉,在建立合理的铝熔炼炉基本模型的基础上,通过耦合用户自定义熔化模型和氧化烧损模型,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。着重研究不同固液区和不同孔隙率对铝及铝合金熔炼过程的影响。结果表明,该模型较好地反映铝熔炼炉的熔炼现象,可运用该模型进行铝熔炼炉熔炼过程工艺参数的优化研究。同时获得了固液区和孔隙率对熔炼参数影响规律:铝液温度在固液区上升缓慢,而离开固液相线时,铝液温度上升速度加快,炉膛温度和氧化层质量随着熔炼时间分别呈周期性增加和呈抛物线增加;随着氧化层厚度的增加,铝液温度随着孔隙率的增加而增加变得缓慢。

铝熔炼炉内电磁搅拌磁场的数值模拟

针对某厂50 t铝熔炼炉与电磁搅拌器,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,对熔炼炉内电磁搅拌磁场进行数值模拟。研究结果表明:电磁搅拌器在其周围空间产生交变磁场,其变化周期等于加载的低频交流电周期;磁场向右呈波浪式移动,当加载电流频率为0.4 Hz时,行波移动速度为1.44 m/s;磁感应强度在铝液水平层内由边缘向中部逐渐增大,并沿铝液高度方向迅速衰减;铝液底层的电磁搅拌器垂直投影区域磁感应强度较大,为搅拌作用的核心区域;磁感应强度的仿真结果与实测结果基本吻合。

基于UML的蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件的开发与实例分析

为了快速方便地获得蓄热式铝熔炼炉的热效率及其他技术指标,评价其热工特性,以期找出进一步加强热能利用管理和提高热能利用率途径,利用面向对象的思想,以统一建模语言UML为建模工具,建立了蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件的用户需求模型、静态模型、动态模型和物理模型,最终开发了蓄热式铝熔炼炉热平衡计算软件。并以某厂的蓄热式铝熔炼炉热平衡测试为实例进行热平衡计算,分析其计算结果,提出了提高铝熔炼炉热效率的有效措施。结果表明,该系统可为铝熔炼炉生产提供一种有效的辅助决策手段。采用这种方式开发软件,优化了开发过程,提高了软件的稳定性。

铝熔炼炉煤气系统改造

介绍了东北轻合金有限责任公司能耗高、污染大、陈旧老化的铝熔炼煤气反射炉的改造过程,新建节能、环保的蓄热式天然气铝熔炼炉,实现多项技术创新,在铝熔铸产能略有增加的同时,取得了很好的经济效益和社会效益。

铝熔炼炉熔炼技术评述及其研究展望

能源的紧张、环境污染的严重性和优质铝合金铸件的需求对熔炼炉的热效率、污染物排放和熔体质量提出了更高的要求。本文针对目前广泛使用的反射式铝熔炼炉,从铝熔炼的基本原理及其熔炼过程特点出发,介绍了熔体净化处理技术、电磁搅拌技术、高温空气燃烧技术、耐火材料抗侵蚀技术等熔炼技术,同时提出了改善铝熔炼炉性能的研究展望,最终达到节源(资源与能源)减排和优质熔体的多重目的。

旋流数对铝熔炼炉熔炼过程的影响

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。

田口方法在优化铝熔炼炉工艺参数中的应用

为提升铝熔炼炉热效率、降低污染物排放和提高熔体质量,根据影响熔炼性能的特性要因,运用正交表安排数值模拟方案,通过田口方法进行铝熔炼炉的工艺参数优化,得到最优的铝熔炼炉工艺参数组合,并对最优参数进行验证,结果表明达到了节源减排的目的。

分离式三室再生铝熔炼炉技术探讨

尽管传统反射炉在国内占主导地位,但传统反射炉的诸多问题也一直在困扰着该行业的发展。本文介绍了传统反射炉亟需解决的技术问题以及国内多室反射炉研究和应用情况,并在此基础上提出了建设分离式三室反射炉的技术方案。采用分离式三室反射炉之后,如果按照提高5%的回收率计算,一个年产万吨铝合金的企业,每年可以多回收500吨铝合金,无疑是解决烧损和提高企业经济效益的捷径。

一起铝熔炼炉爆炸事故分析

对某工厂一起铝熔炼炉加料时发生的爆炸事故进行了分析，结果表明这次爆炸是由可燃混合物浓度进入爆炸限引起的化学爆炸，而不是因水瞬间过热引起的物理爆炸、提出了预防此类事故的建议，对熔铸过程的安全操作具有一定的实际指导意义。

一起铝熔炼炉爆炸事故的原因分析与对策

对某厂一起铝熔炼炉加料时发生的爆炸事故进行分析,结果表明这次爆炸是由混入可燃混合物发生裂解反应,达到爆炸极限引起的化学爆炸,而不是因水瞬间过热引起的物理爆炸。提出了防止此类事故重复发生的措施和建议。

圆形铝熔炼炉内非稳态热工过程数值模拟

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。

PLC在铝熔炼炉控制系统中的应用

介绍一种用以美国ＳＴＲＵＴＨＥＲＳ—ＤＵＮＮ，ＩＮＣ公司的Ｄｉｒｅｃｔｏｒ ４００１可编程序控制器为控制中心的铝熔炼炉控制系统，分析了系统原理、炉子特性和以ＰＬＣ构成此系统的独到之处及优越性。重点介绍在该类系统当中难以达到较高要求的炉温控制系统控制原理。该控制系统所体现的控制方案和设计思想。

铝熔炼炉用连续回转式换热器及其主要参数分析

将脉冲式蓄热燃烧技术和连续式蓄热燃烧技术进行对比,多方面分析了各自的优缺点。针对连续回转式换热器,给出了其主要技术参数的计算方法,并对连续回转式换热器漏风量的计算作了简单的分析。列举了目前铝熔炼炉使用连续回转式换热器需解决的问题。

圆形蓄热式铝熔炼炉炉内流场数值模拟研究

铝熔炼炉是典型的周期式高温熔炼设备,通过数值模拟软件,对圆形蓄热式铝熔炼炉炉内流场进行了模拟计算,分析了炉膛内的气流分布情况。铝熔炼炉4种烧嘴组合工作方式下,均能在炉内形成循环方向一致的气流,铝液表面气流平均速率在6.8 m/s^8.2 m/s范围内;相对2个烧嘴工作时气流高速区范围较大,有利于炉内气体对铝料的传热。

再生铝熔炼炉尾气热能回收装置设计

针对现有铝合金再生熔炼炉高温烟气排放造成极大能量损失的问题,设计了一种新型烟气热能回收装置。该装置将组合蓄热加热对流和除尘技术结合,在蓄热式换热器的下级串联了1个间壁式换热器,可以将烟气温度从传统蓄热式排烟温度150~300 K降低至60 K以下,有效对高温烟气进行吸热降温。试验表明,该换热除尘组合集成装置可处理再生铝熔炼烟气6000 m3/h。