連續(xù)式石墨化電爐溫度場模擬及分析.pdf

1、隨著世界工業(yè)的發(fā)展，石墨在工業(yè)生產(chǎn)中的應用越來越廣泛。散狀石墨具有優(yōu)良的耐高溫性、導熱性、導電性、潤滑性、化學穩(wěn)定性、可塑性和抗熱震性，因此被廣泛的應用于冶金、機械、石油、化工等領域。現(xiàn)今世界市場上高純度散狀石墨的產(chǎn)量有限、供不應求，價格也很高。因此，對散狀石墨的生產(chǎn)技術(shù)進行仔細研究有其重要的意義。
　　與以往散狀石墨的生產(chǎn)技術(shù)相比，連續(xù)式石墨化電爐擁有連續(xù)生產(chǎn)、能耗低、產(chǎn)量高、產(chǎn)品質(zhì)量均勻等優(yōu)點。而影響石墨產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素是石

2、墨化過程中石墨化區(qū)的最高溫度和石墨化區(qū)溫度分布的均勻程度。另外，為了實現(xiàn)連續(xù)式石墨化電爐的安全生產(chǎn)，需要考慮爐墻、爐項、爐底內(nèi)壁溫度是否滿足安全生產(chǎn)的要求。因此本文著重分析了連續(xù)式石墨化電爐的溫度場情況。
　　本文結(jié)合有限元理論，利用ANSYS模擬軟件對日產(chǎn)30t連續(xù)式石墨化電爐內(nèi)部的溫度場進行了數(shù)值模擬，并做了比較詳細的分析。本文模擬的目的是在沒有實驗的基礎上，通過ANSYS模擬軟件獲得連續(xù)式石墨化電爐的石墨化區(qū)以及爐內(nèi)的溫度分

3、布情況。同時驗證連續(xù)式石墨化電爐穩(wěn)定生產(chǎn)時的安全性。本文在最后給出了相應的實驗結(jié)果，驗證了模擬的正確性。
　　此外，本文針對“爐體內(nèi)不同的電極間距”以及“電極在爐內(nèi)不同的插入深度”進行了變工況數(shù)值模擬。從而得到爐內(nèi)溫度更高、溫度分布更均勻的石墨化區(qū)。為連續(xù)式石墨化電爐的優(yōu)化提供依據(jù)。
　　由數(shù)值模擬的結(jié)果可知，連續(xù)式石墨化電爐的石墨化區(qū)是以爐體中心軸線為對稱軸，半徑是r=0.87m、豎直高度是h=1.23m的近似圓柱形區(qū)域。

4、石墨化區(qū)內(nèi)的溫度均滿足煅后石油焦完全石墨化所需要的溫度。爐體出料圓所對應的加熱區(qū)是石墨化爐的主要加熱區(qū)，此區(qū)域的溫度比較均勻。電極分布圓所對應的加熱區(qū)中心平面上的溫差為264K。
　　另外，根據(jù)改變電極間距和電極插入深度的模擬分析可知，電極間距略小些（即1/d=2.826），石墨化區(qū)內(nèi)物料溫度更均勻，溫度也更高;電極插入深度越大，石墨化區(qū)越大，溫度越高，并且溫度分布越均勻，但要兼顧安全生產(chǎn)的要求，因此電極在爐內(nèi)的插入深度為h=1.