李 静，黄金堤, 2，肖 劲



基于三维离散元法的罐式炉排料运动行为

李 静1，黄金堤1, 2，肖 劲1

(1. 中南大学 冶金与环境学院，长沙 410083；2. 江西理工大学 能源与机械工程学院，南昌 330013)

罐式炉排料过程中石油焦颗粒运动行为对煅后焦的质量至关重要。基于离散元法，建立罐式炉内石油焦排料过程的颗粒尺度运动行为的三维数学模型，并通过1/15比例的冷态模型实验验证离散元法模拟的可靠性，研究料罐内固体石油焦颗粒的运动模式、颗粒间相互作用应力及力链分布特性。结果表明：离散元法模拟能很好的再现实验结果；石油焦颗粒在料罐内的加热带区域基本符合活塞流的运动特征，在冷却水套区域呈漏斗流的运动特征；料罐内石油焦颗粒间的作用力分布不均匀，强力链主要分布在料罐的中下部区域以及冷却水套区域。

罐式炉；排料行为；力链；离散元；物理模型

罐式炉(又称为罐式煅烧炉)是铝用炭阳极制备工序中的一个关键设备[1]。罐式炉为典型的逆流移动床式的黑箱反应器，石油焦颗粒在重力作用下自上而下缓慢移动，煅烧过程中产生的水分、挥发分穿过石油焦颗粒自由表面并经由挥发分通道排出。石油焦煅烧过程中，石油焦颗粒固相层与析出的挥发分气相间进行着复杂的传热、传质、动量传输及颗粒热分解反应。前期研究表明[2]，单位排料量严重影响料罐(又称为煅烧罐)中石油焦的温度分布及煅烧时间，进而影响石油焦中水分和挥发分的析出行为。……