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在电解铝生产过程中,从电解槽会散发出大量烟气,主要废气成分为HF、CO、CO2等气体和氟化物颗粒,另外还有少量的SO2。铝电解烟气中的这些有害物质会对人体健康及周围环境产生危害。本文将设计出移动式烟气控制装置,并对其进行优化,以便有效地处理铝电解过程中烟气的泄露。
本文采用实验测量和数值模拟相结合的研究方法。首先,通过现场调查,建立起试验模型进行实验室研究,将实验室实测数据作为数值模拟时的条件,并用实验来验证模拟时所建立的模型的合理性;其次,应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT进行计算网格的划分,选择合适的两相流模型,设置适当的参数进行数值模拟计算。
实验及模拟的结果表明,流场分布不均是管道磨损以及净化效率不高等问题产生的主要原因,这是因为在烟气进口容易产生涡流,而且烟气与新鲜氧化铝接触的时间短,不易形成稳定的流场,从而不能使新鲜氧化铝对烟气进行充分的吸附。另外,若文丘里反应器的收缩比过大,烟气流动的速度则非常高,这将对文丘里反应器造成极大的磨损。通过改变烟气的进口速度、新鲜氧化铝进口的位置及文丘里反应器的收缩比,综合模拟各种不同条件的组合,通过对管道内压强、速度、颗粒相流场的分析,最后得到装置设计参数的最佳方案:烟气进口速度为12m/s,新鲜氧化铝进口位置处于风管的中间位置,文丘里反应器的收缩比为1.5。本文研究成果为铝电解车间移动式烟气控制装置的进一步研究奠定了基础。