理论·实践
研究数值模拟在反应塔冷却系统设计中的应用
李丹张骞泽
(1，中国石油辽阳石化分公司芳烃厂，辽宁辽阳111000；2.中国石油辽阳石化分公司热电厂，辽宁辽阳111000) 摘要：反应塔冷却系统在工作中有着非常重要的作用，本文首先要介绍了数据模拟的建立，然后深入探讨了其计算结构与分析，通过这些内客更好的得出数值模拟在反应塔冷却系统设计中的应用效果，希望这些内容能够为工作人负设计反应塔冷却系统提供一定
关键词：数值模拟；反应塔；冷却系统设计
0引言
闪速炉是一种冶炼设备能够高效处理一些粉状硫化矿物。这种设备主要由精矿喷嘴、反应塔、抗淀池以及上升烟道四个部分组成。反应塔主要位于沉淀池的上方其中进行熔炼反应。反应塔的长期环境都是高温受到烟气与熔体的双重冲测，会受到比较严重的腐蚀。工作人员为了减少反应塔受到的损害使用冷却系统对反应塔进行降温。现对反应塔冷却系统设
计中的数值模拟情况进行分析并总结如下。 1数值模拟的建立
反应塔中的反应过程非常复杂尤其是高温烟气与炉外空气之间的热传避其中发生的反应是高温烟气与炉体内壁的对流内部温度的平衡以及辐射换热等。反应塔中这种反应需要热量的相互传避还会受到内部材料热量的影响。冷却系统的作用能够实现冷却水与冷却元件之间的热量置换“。这个过程具有结构和传热机理方面的对称性从实际上分析冷却单元之间并没有热量的转换。
工作人员要通过炉体冷却单元进行建模其三维模型要采用fluent软件进行计算。在本次研究中主要应用的模型是热传导模型选取控制容积法进行运算。该模型的研究对象是反应塔炉体要深入分析其对称性然后选取一半冷却单元作为研究对象分析需要求解的集合模型对几何模型网格划分进行分析。
2计算结果与分析
工作人员要在实际生产中选取常用的工艺参数冷却水量2.5t/h(对应进水速度为1.5m/s)进水温度为25C。基于此要进行分析和计算建立冷却单元三维数值模型分析求得 Z=0面的温度场分布。
从计算结果进行分析冷却单元的冷却效果良好工作人员不仅能对冷却元件进行局部设置还能够控制冷却元件周围的火材料区域温度，针对冷却元件和烟气接触面的温度冷却元件具有较好的降温效果能够促进内壁挂渣的形成，这是冷却元件常使用的功能之一。在实践中低温区域能够延长耐火材料的寿命并促进反应塔挂渣的形成确保反应塔得到更好的保护。
工作人员在数值的模拟计算中还能得出冷却水的出水 921化s量理2015年10月
温度为31.4C温升为6.4℃。根据这个冷却水热量其释放了 8876W冷却单位损失的热量为8900冷却水带出热量占总的热损失量的99.73%。根据此冷却单元的热量主要是被冷却水带走很少会通过外壁散热所以在冷却系统设计中冷却水带出热量的计算非常重要。在这个过程中要促使钢板维持在较高的温度不会影响反应塔的使用性能2。
冷却水带出的热量会固为冷却水的进水速度的增大而增大。但是这种增加的情况比较微小很难分辨。尤其在冷却水进水速度将至0.525m/s以下冷却水带出热量一直恒定。
由此可以得知冷却强度会随着冷却水量的变化保持不
变从Q=CM△t可知冷却水的出水与进水温差与冷却水的进水量成反比。上图的曲线符合这种比例关系。工作人员在冷却水的进水速度减少的情况下要把握冷却水进水温差和出水温差避免水温过高。所以在冷却系统的设计中不能将冷却水量设计的太小。冷却水带出热量与冷却水进水温度的关系工作人员能够推测出冷却水进水温度的增加会降低冷却水带出热量减小。如果减小的幅度比较小或是温度没有变化那么冷却单元的冷却强度会随着冷却水温度的变化保持不变。
数值模拟在反应塔冷却系统设计中要进行建模计算更加准确研究冷却系统主要的结果是冷却单元的效果较好能够促进反应塔内壁挂渣的形成。冷却水会带走冷却系统的散热损失关键是设计与计算冷却单元冷却水温升带出热量。工作人员针对冷却系统的总循环水量与温升以及冷却单元的冷却强度与冷却水的进水温度都需要深人的分析找准关系增加冷却强度。在本次研究中模型忽略了反应塔内壁挂查的影响，挂渣的形成机理以及挂渣对反应塔冷却系统的影响所以在反
应塔的冷却系统研究中要将其当作下一步工作。参考文献：
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