ENCYCLOPÉDIE DE LA RECHERCHE SUR L’ALUMINIUM AU QUÉBEC 2013

10 CONFÉRENCES // LECTURES PRIX CONFÉRENCE // LECTURE AWARD UN MODÈLE 3D POUR ÉTUDIER LE DESIGN ET LES PARAMÈTRES OPÉRATIONNELS DES FOURS HORIZONTAUX DE CUISSON D’ANODES La cuisson des anodes utilisées dans l’industrie de l’aluminium primaire est une étape cruciale. Un intérêt particulier est donné au comportement des anodes dans le four horizontal de cuisson où elles subissent un traitement thermique durant lequel leurs propriétés finales sont fixées. Des anodes de bonne qualité favorisent la stabilité de l’opération d’électrolyse et, par conséquent, aident à réduire la consommation énergétique et les émissions environnementales. Le développement d’un outil de simulation numérique pour l’analyse du design du four a une importance précieuse. Elle permet de connaître l’évolution de l’état des anodes durant tout le cycle de cuisson, et donc d’adapter la géométrie et les conditions du fonctionnement du four de telle sorte à minimiser les effets indésirables et à améliorer la qualité des anodes. L’analyse du design du four doit cerner tous les phénomènes se produisant durant le processus de cuisson. La modélisation implique la représentation en 3D de l’écoulement des gaz, les transferts de chaleur et de masse en régime transitoire dans le four, incluant la dévolatilisation des anodes, la combustion du carburant et des volatiles ainsi que l’infiltration de l’air. La géométrie y est aussi représentée en détail. La solution numérique de ces équations donne les distributions détaillées des vitesses, des températures et des concentrations des espèces chimiques en 3D et en fonction du temps. Dans cette présentation, la description du four, du modèle 3D et certains des résultats prédits par le modèle seront présentés. A 3D MODEL TO STUDY THE DESIGN AND OPERATIONAL PARAMETERS OF HORIZONTAL ANODE BAKING FURNACES Mounir Baiteche Université du Québec à Chicoutimi Duygu Kocaefe Yasar Kocaefe Daniel Marceau Université du Québec à Chicoutimi Baking of anodes used in the primary aluminum industry is a crucial step. Particular attention is given to the behavior of anodes in the horizontal baking furnace where they undergo heat treatment during which their final properties are set. Good quality anodes provide stable cell operation and, consequently, help reduce energy consumption and environmental emissions. The development of a numerical simulation tool for the analysis of the furnace design is of great value. It helps better understand the evolution of the state of anodes throughout the baking cycle and thus allows the determination of the geometry and operating conditions of the furnace so as to minimize the adverse effects and to improve the quality of anodes. The analysis of the furnace design should account for all the phenomena occurring during the baking process. Modeling involves the representation in 3D of gas flow, heat and mass transfer in transient mode in the furnace, including devolatilization from anodes, fuel and volatile combustion, and air infiltration. The geometry is also represented in detail. The numerical solution of these eq

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