第7期 冯俊小等：镁还原罐内强化换热研究 ·833· 350 每隔25mm取一点，记录该点的温度变化情况，如图 300 250 13所示.从图可以看出：加热至1h时，由于料块内 200 150 外温差较大，曲线的变化幅度比较大，在150mm处 t 温度最低为575K,说明此处料层较厚，温度上升缓 慢；而在150~250mm处曲线的斜率比较大，说明该 0 2 4 68 10 单面开槽个数 部分料块内部温差较大，导热速率较快.加热至3h, 图9单面凹槽个数与镁产量的关系曲线 温度曲线已变得平缓，在150mm处的温度大小为 Fig.9 Relation between magnesium output and notch number 1216K,说明随着加热时间的延长，料温逐渐升高， 料块内部温差逐渐减小，曲线趋于平缓.加热达到6 h时，料块内部温度最低点仍在150mm处，大小为 1450K,与外缘的温差只有23K,此时料块己经被充 分加热，其内部的化学反应得以充分的进行.与图1 对比可以看出新型料块加热至1450K所需时间只 有传统球团料的一半，即使用新型料块可以极大地 缩短还原反应周期 1500r 6h 图10优化后的料块立体图 1300 Fig.10 Space diagram of the optimized briquetting 4h 兰1100 3h 2h 200 900 100 700 50 5075100125150175200225250 中心截面处沿半径方向的距离mm 图13优化后料块内部温度变化曲线 500 Fig.13 Internal temperature curves of the optimized briquetting 图11优化后的料块结构示意图 Fig.11 Section schematic of the optimized briquetting 4 实验装置及数据分析 4.1实验装置 358 本实验取双蓄热立式镁还原炉中的一支还原罐 为研究对象，在还原罐的外围缠绕电热丝对其进行 =2h 加热，将还原罐的壁温加热到1473K,使其达到与 在还原炉中相同的效果.实验用还原罐的装料高度 为1000mm,内径为500mm,壁厚为30mm.图14为 实验装置的截面示意图 300 4.2实验方法 =5b =6h (1)还原罐内物料分别采用传统球团料和新型 图12优化后的料块中心截面处的温度分布 料块 Fig.12 Temperature distribution of the optimized briquetting in the center section (2)传统球团料：在同一水平面上自还原罐中 心沿半径方向每隔25mm作为一个监测点，在各监 从图中可以看出：加热开始时，由于料块内外温 测点放置热电偶，加热时间为12h,每隔1h记录一 差较大，传热较快，图形等温区的变化比较迅速：加 次各测点的温度，最后将各测点的温度变化绘制成 热至4h时，料块内部最低温度己达到1350K:随着 曲线. 加热时间的延长，图形等温区的变化逐渐减缓，当加 (3)新型料块：在料块的中心截面处自其内表 热到6h,料块内部最低温度已达到1450K,内外温 面至外缘沿半径方向每隔25mm作为一个监测点， 度已基本达到一致. 在各监测点放置热电偶，加热时间为6h,每隔1h记 在料块的中心截面上由内壁至外缘沿半径方向 录一次各测点温度，并将记录的温度变化绘制成第 7 期 冯俊小等: 镁还原罐内强化换热研究 图 9 单面凹槽个数与镁产量的关系曲线 Fig． 9 Relation between magnesium output and notch number 图 10 优化后的料块立体图 Fig． 10 Space diagram of the optimized briquetting 图 11 优化后的料块结构示意图 Fig． 11 Section schematic of the optimized briquetting 图 12 优化后的料块中心截面处的温度分布 Fig． 12 Temperature distribution of the optimized briquetting in the center section 从图中可以看出: 加热开始时，由于料块内外温 差较大，传热较快，图形等温区的变化比较迅速; 加 热至 4 h 时，料块内部最低温度已达到 1 350 K; 随着 加热时间的延长，图形等温区的变化逐渐减缓，当加 热到 6 h，料块内部最低温度已达到 1 450 K，内外温 度已基本达到一致． 在料块的中心截面上由内壁至外缘沿半径方向 每隔 25 mm 取一点，记录该点的温度变化情况，如图 13 所示． 从图可以看出: 加热至 1 h 时，由于料块内 外温差较大，曲线的变化幅度比较大，在 150 mm 处 温度最低为 575 K，说明此处料层较厚，温度上升缓 慢; 而在 150 ～ 250 mm 处曲线的斜率比较大，说明该 部分料块内部温差较大，导热速率较快． 加热至3 h， 温度曲线已变得平缓，在 150 mm 处的温度大小为 1 216 K，说明随着加热时间的延长，料温逐渐升高， 料块内部温差逐渐减小，曲线趋于平缓． 加热达到 6 h 时，料块内部温度最低点仍在 150 mm 处，大小为 1 450 K，与外缘的温差只有 23 K，此时料块已经被充 分加热，其内部的化学反应得以充分的进行． 与图 1 对比可以看出新型料块加热至 1 450 K 所需时间只 有传统球团料的一半，即使用新型料块可以极大地 缩短还原反应周期． 图 13 优化后料块内部温度变化曲线 Fig． 13 Internal temperature curves of the optimized briquetting 4 实验装置及数据分析 4. 1 实验装置 本实验取双蓄热立式镁还原炉中的一支还原罐 为研究对象，在还原罐的外围缠绕电热丝对其进行 加热，将还原罐的壁温加热到 1 473 K，使其达到与 在还原炉中相同的效果． 实验用还原罐的装料高度 为 1000 mm，内径为500 mm，壁厚为30 mm． 图14 为 实验装置的截面示意图． 4. 2 实验方法 ( 1) 还原罐内物料分别采用传统球团料和新型 料块． ( 2) 传统球团料: 在同一水平面上自还原罐中 心沿半径方向每隔 25 mm 作为一个监测点，在各监 测点放置热电偶，加热时间为 12 h，每隔 1 h 记录一 次各测点的温度，最后将各测点的温度变化绘制成 曲线． ( 3) 新型料块: 在料块的中心截面处自其内表 面至外缘沿半径方向每隔 25 mm 作为一个监测点， 在各监测点放置热电偶，加热时间为 6 h，每隔 1 h 记 录一次各测点温度，并将记录的温度变化绘制成 ·833·