肖 劲，黄金堤，张红亮，李 劼



罐式炉内石油焦煅烧过程的二维传热传质数学模型

肖 劲1, 2，黄金堤1, 2，张红亮1, 2，李 劼1, 2

(1. 中南大学冶金与环境学院，长沙410083；2. 中南大学难冶有色金属资源高效利用国家工程实验室，长沙410083)

建立24罐8层火道顺流式罐式炉温度场、残余挥发分浓度场的二维数学模型，模型中包含多孔介质渗流传热模型、固相活塞流模型、异相热解反应动力学模型及等效热流密度边界模型4个部分，并通过该模型研究罐式炉中石油焦热解传质传热过程。结果表明：在给定工况下，石油焦挥发分热解反应主要在二至五层火道高度对应的料罐内进行；在六至八层火道高度对应的料罐内，形成长度约为2.0 m的高温煅烧带(＞1423 K)，满足石油焦进一步聚合并实现碳结构重排的煅烧温度要求。经生产数据对比验证表明：该模型基本能够反映炉内温度的分布情况，可为罐式炉的温度自动化调控提供一定的理论依据。

罐式炉；温度场；二维；高温煅烧带

石油焦是铝电解用炭素阳极的主要原料，石油焦的煅烧是阳极生产的首要工序。煅烧过程中，水分和挥发分排出，物料充分收缩、形成晶格，石油焦的物理化学性能显著提高。因此，煅烧质量的好坏，直接影响阳极质量[1]。目前，主要采用的石油焦煅烧设备为罐式炉(又称为罐式煅烧炉)和回转窑，前者因其能耗低、煅烧质量稳定、煅烧过程原料烧损低、煅烧热利用率高等优点成为近10年来中国铝用炭素工业中主要的石油焦煅烧设备[1−3]。……