稀土冶煉電解槽余熱取熱試驗研究

作者：潘利生,楊歡,李博,魏小林,陳紅迪,史維秀

摘要：冶金行業能耗巨大,稀土冶煉工藝具有同樣特點,采用熔鹽電解法制備稀土金屬時,冶金槽側壁和冶金槽內熔融液體上表面向外散發出大量熱量,并且冶煉過程伴隨產生酸性氣體。針對稀土冶煉過程中,電解槽以輻射和對流換熱的方式向外散失大量余熱問題,搭建了稀土冶煉模擬試驗槽,采用燃煤放熱獲得相似的槽內溫度場,采用冷卻水與模擬電解槽側壁進行對流換熱、與模擬電解槽高溫輻射面進行輻射換熱,開展稀土冶煉過程中槽壁余熱換熱和頂部輻射余熱換熱試驗研究。結果表明,槽壁余熱換熱量隨水流量的增大呈上升趨勢,水流量對槽壁余熱換熱量的影響強于輻射受熱面與模擬槽頂面距離對其的影響。在試驗條件下,模擬槽輻射受熱面距離模擬槽頂面0.2 m、水流量為0.285 kg/s時,槽壁余熱換熱量最大可達2.256 kW。輻射余熱換熱量受輻射受熱面與電解槽頂面距離的影響較大,隨輻射受熱面與電解槽頂面距離的減小呈增大趨勢。輻射受熱面與電解槽頂面距離為0.1 m時、水流量為0.292 kg/s時,輻射余熱換熱量與總余熱換熱量達到最大值,分別為19.541 kW和21.114 kW。基于試驗數據推算的電解槽實際運行工況下輻射余熱換熱量可達52.796 kW,總余熱換熱量最大可達83.237 kW,占電解槽總電耗的55.5%,可為研發稀土冶煉工藝的節能減排技術、實現能源的合理利用提供依據。

發文機構：中國科學院力學研究所高溫氣體動力學國家重點實驗室 北京建筑大學環境與能源工程學院

關鍵詞：稀土冶煉余熱換熱輻射余熱槽壁余熱rare earth smeltingwaste heat recoveryradiation waste heatside wall waste heat

分類號： TK11[動力工程及工程熱物理—熱能工程]