DOC《新型竖置镁还原罐的设计》

新型竖置镁还原罐的设计 任玲,夏德宏,毕寒冰 (北京科技大学 热能工程系,北京 100083) 摘要:提出了外罐加内罐的竖置套罐结构.

应用FLUENT软件对罐体及内部物料的传热过程进行模拟分析.结果表明,新型竖置还原罐的加热速率较传统还原罐快.经实际工程应用验证,还原罐的使用寿命延长到5个月以上,且实现了机械装出料,提高了球团料加热速率,缩短了还原周期. 关键词:镁;

竖置还原罐;

机械装出料;

加热速率 中图分类号:TF822 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2012)02-0000-00 Design of New Type of Vertical Magnesium Reduction Jar REN Ling, XIA De-hong, BI Han-bing (Department of Thermal Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China) Abstract: A new vertical reduction jar structure was developed, which contains an inner jar and an outer jar, or named a jar set. The heat transfer of the jar set and pellets was simulated by FLUENT software. The results show that the heating rate of the new jar is higher than that of the traditional one. In addition, the vertical jar is put into the practical production for further verification. It is shown that the service life of the reduction jar is extended to at least

5 months, the mechanized charging and discharging for the reduction process is achieved, the heating rate of the pellets is increased, and the reduction cycle is shortened. Key words: magnesium;

vertical reduction jar;

mechanized charging and discharging;

heating rate 我国镁产量占世界镁总产量的85%左右,而我国98%以上的镁厂则都采用硅热法生产金属镁[1].热还原工序是硅热法炼镁的核心工序,需要在真空热还原罐中完成.还原罐以横置形式居多,还原罐平卧固定在炉膛中.由于罐内高温、罐体氧化变形的影响,难以对罐内球团料实现机械装出料,目前还原罐的装出料主要采用人工方式.一般一次装出料的时间约为2 h,工人劳动强度大,且生产过程难以连续,严重影响了生产效率[2].此外,还原罐造价高[3]、内部球团料加热速率低且使用寿命短,一般连续使用1~2个月左右即失效[4].传统的竖置镁还原罐采用上装料、下出料方式,操作方便、劳动强度小[5-6].但是下出料部位密封不完全时,由于真空生产工艺的影响,可能会有高温烟气被吸入罐内,导致罐内镁蒸气极易被氧化,严重影响镁的产出率. 针对传统横置还原罐和竖置还原罐的不足,本文拟对还原罐的结构进行改进,设计新型竖置还原罐,延长其使用寿命,保证其球团料加热速率相应地提高,并实现机械装出料.因此考虑应用FLUENT软件对新型竖置还原罐的传热效果进行模拟分析,并进行工程实际应用的验证.

1 新型竖置还原罐的设计 由于传统竖置还原罐上装料、下出料方式受到真空工艺的严格限制,所以本文考虑采用上出料、上装料方式.由于需要机械装出料,还原罐在每个还原周期都需要被取出和送入还原炉,如果只是简单的单体罐形式,将引起炉体密封不严的问题.此外,传统的竖置还原罐本身重力大,增大了机械装置所需功率,进而增大了生产成本.基于此,新型的竖置还原罐初步定为外罐固定、内罐用于装出料的套罐形式,并尽量减轻罐体重量,如图1所示. 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-AS-10-005B) 作者简介:任玲(1977-),女,内蒙古赤峰市人,讲师,博士. 图1 竖置套罐示意图 Fig.1 Schematic diagram of vertical jar set 外罐由于直接接触高温的氧化性烟气,容易发生氧化性烧损而导致剥落,因此如果外罐壁厚过薄,会大大降低其自身强度,使用寿命受到严重影响.本文选取外罐壁厚(outer=35 mm,内径douter=350 mm,罐外部总长(包括帽部)L=2