电解铝工业中净化及通风系统的研究

摘要

随着国民经济的飞速发展，铝作为国民经济中的第二大金属材料，应用越来越广泛。但在高能耗、高污染的铝电解过程中，对人和周边环境产生很多危害。在环境形势越来越严峻的今天，寻找新的措施和方法来解决电解铝工业中存在的各种问题是十分必要的。本文就其中的两方面的问题展开讨论。
　　针对电解铝工业净化系统中存在的问题，进行“生阳极沥青烟吸附器的CFD模拟研究”。沥青烟是来源于生阳极工段的一种有害污染物。在本论文中，首先模拟现有的文丘里式吸附器，发现它的不足。然后提出三种优化方案：调节沥青烟气和焦粉初始参数、改变吸附器结构（其中包括变结构双管吸附器模型和原型吸附器模型）、吸附器内安装导流倒锥体。通过模拟分析三种方案，知道只有“吸附器内安装导流倒锥体”是能够有效的提高焦粉扩散效率，并且符合工程要求。最后，分别对处理风量为40000m3/h、41000m3/h、50000m3/h及21000m3/h的吸附器进行了模拟，并确定最终的吸附器结构。
　　针对电解铝工业通风系统中存在的问题，进行“高温气候下铝电解厂房结构的CFD模拟研究”。首先通过了解铝电解厂房的发展过程，提出了两种厂房建筑结构形式：一种为含内隔墙的建筑形式——在电解槽体的两端距外墙一定距离处分别增设多孔内隔墙或百叶格栅，另一种为大开口的建筑形式——电解厂房二层敞开直至电解槽排烟管或天车下，然后建立它们的物理和数学模型。选取室外温度50℃为高温条件，分别模拟4种室外风速条件下的厂房内温度及风速情况。铝电解厂房通风的主要目的是保证电解槽有足够的散热量和改善工人操作区的环境，所以本文主要通过对比两种结构厂房内电解槽表面温度和工人操作区内的环境温度，最后认定在室外最高温度达到50℃时，采用大开口建造形式的铝电解厂房自然通风效果更好。

目录

电解铝工业中净化及通风系统的研究

RESEARTCH ON PURIFY AND VENTILATION SYSTEM OF ELECTROLYTIC ALUMINUM INDUSTRY

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究意义

1.4 本文主要研究内容以及研究方法

第2章 吸附器CFD模拟的基础模型

2.1 吸附器的物理模型

2.2 吸附器CFD模拟计算

2.3 本章小结

第3章 吸附器的优化方案

3.1 调节沥青烟气和焦粉颗粒初始参数

3.2 改变吸附器结构

3.3 吸附器内安装导流倒锥体

3.4 本章小结

第4章 不同处理风量的吸附器结构

4.1 处理风量40000m3/h的吸附器结构

4.2 处理风量41000m3/h的吸附器结构

4.3 处理风量50000m3/h的吸附器结构

4.4 处理风量21000m3/h的吸附器结构

4.5 本章小结

第5章 铝电解厂房自然通风物理数学模型的建立

5.1 铝电解厂房介绍

5.2 铝电解厂房的物理模型

5.3 铝电解厂房的数学模型

5.4 本章小结

第6章 高温气候下铝电解厂房模拟研究

6.1 条件Ⅰ下模拟结果对比

6.2 条件Ⅱ下模拟结果对比

6.3 条件Ⅲ下模拟结果对比

6.4 条件Ⅳ下模拟结果对比

6.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢