陽極焙燒爐火道空氣過剩系數數值仿真

劉 徹，朱東旭，劉希文，楊青辰，關永軍

（東北大學設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110013）

陽極焙燒爐火道內的燃燒過程通過脈沖控制系統調控，空氣過剩系數對爐內燃燒過程有較大的影響。本文采用數值仿真的方法模擬火道內燃料燃燒的情況，獲得不同空氣過剩系數時火道內的溫度場和濃度場云圖，進而得到最佳的空氣過剩系數，指導實際生產操作，達到節能降耗的目的[1,2]。

1 計算區域離散化

1.1 物理模型

本文所研究的火道是選取某陽極廠新建60室（8箱9火道）敞開式陽極焙燒爐中的火道，考慮到火道結構的對稱性，只需建立此火道沿爐長方向一半模型即可。在火道三維模型的基礎上建立火道內流體域空間模型，在這個流體域空間，燃料由頂部兩個噴嘴噴入，快速燃燒后的高溫煙氣從右側排出。

拉磚有兩種結構，矩形拉磚有兩種尺寸（長×寬×高），分別為296mm×106mm×175mm和214mm×98mm×175mm，橢圓形拉磚的尺寸（長×寬×高）均為207mm×106mm×175mm，火道頂部有2個圓形燒嘴，直徑20mm。

1.2 網格劃分

全結構化網格相比非結構化網格而言更精細，網格區域內所有的內部點都具有相同的毗鄰單元。它可以很容易地實現區域的邊界擬合，特別適用于流體方面的計算。因此，本文對火道流體采用ICEM軟件進行離散化，得到全結構化六面體網格。

對結構化網格質量的檢查，主要注重三個方面，一是Angle值，該值度量網格邊之間的夾角，角度范圍為0～90°，CFD計算通常要求Angle值大于18°，本模型劃分的網格Angle值在45°以上。

二是Aspect Ratio值，指網格單元最大邊長度與最小邊長度的比值。……