Інтенсифікація агломераційного процесу шляхом управління газопроникністю шару, що спікається - Автореферат

В виробничих умовах порожність і газопроникність шару огрудкованої агломераційної шихти змінюються в широких межах. Метою роботи є інтенсифікація агломераційного процесу на основі розробки нових способів визначення порожності і газопроникності шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці, а також моделі газопроникності шару аглошихти для дослідження умов руху газів в шарі шихти будь-якого гранулометричного складу. Розроблена нова модель газопроникності шару, яка основана на визначенні втрат тиску газу по висоті шару, який сформований, з урахуванням гранулометричного складу огрудкованої аглошихти і властивостей газу і дозволить оптимізувати процеси укладення шихти на колосникову решітку агломашини. Розроблено новий спосіб управління вологістю аглошихти, в якому якість огрудкування оцінюють по газопроникності (порожності) її шару, який формується в потоці на виході з барабану-огрудкувача. Проведені дослідження на аглофабриці ММК ім.Ілліча показали можливість істотного поліпшення техніко-економічних показників роботи аглофабрики за рахунок управління процесом огрудкування з використанням розроблених приладів визначення газопроникності (порожності) шару огрудкованої агломераційної шихти в потоці.Для управління огрудкуванням агломераційної аглошихти в якості основних критеріїв оптимальності необхідно використовувати порожність і газопроникність шару, що спікається. Точне визначення порожності і газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці має велике значення, оскільки ці величини в значній мірі визначають втрати напору газів в шарі.Ефективне управління огрудкуванням агломераційної шихти можливо лише на основі аналізу комплексу параметрів, що характеризують якість її огрудкування, і структури шару, завантаженого на агломашину. Середнє значення масової вологості склало 6,48% і середньоквадратичне відхилення - 0,6%; еквівалентного діаметру гранул - 1,69 мм і 0,17 мм; порожності шару - 36,43% і 4,61%, відповідно. В результаті досліджень зміни масового гранулометричного складу по висоті шару агломераційної шихти встановлено, що існуючий на ММК ім.Ілліча спосіб укладення шихти на стрічку агломашини забезпечує сегрегацію гранул сипкого матеріалу по висоті шару. Функція сегрегації агломераційної шихти встановлює взаємозвязок розподілів масових гранулометричних складів аглошихти вгорі та внизу шару по його висоті. В вимірювальну камеру приладу визначення газопроникності шару подають агломераційну шихту і повітря з постійними витратами.Вона включає опис розподілу гранулометричного складу аглошихти по висоті шару; формування шару агломераційної шихти і розрахунок руху газу в шарі. В результаті розрахунків для кожного перетину по висоті шару агломераційної шихти визначають масовий і кількісний гранулометричні склади; еквівалентний діаметр гранул; порожність; вільну площу поперечного перетину шару; загальний периметр каналів, їхній радіус і кількість; фактичну швидкість руху і густину газу в каналах; число Рейнольдса; коефіцієнт опору; тиск газу. На основі даних розсіву проб агломераційної шихти по висоті шару визначалися масова частка в шихті грудок кожного класу крупності та їхній еквівалентний діаметр. Масовий гранулометричний склад шихти та його зміна по висоті шару, в результаті сегрегації гранул при завантаженні аглошихти на спікальні візки агломераційної машини, описувалися по методиці, наведеної в розд. Перепад тиску газу в кожному елементарному шарі визначався на основі закономірностей руху газу в ідеальному шарі.Середнє значення масової вологості аглошихти склало 6,48% і середньоквадратичне відхилення - 0,6%; еквівалентного діаметру гранул - 1,69 мм і 0,17 мм; порожності шару - 36,43% і 4,61%, відповідно. Встановлено також, що при сегрегації по висоті шару аглошихти від верху до низу вміст фракцій 10 мм змінювався від 8% до 26%, а фракцій 2 - 3 мм - від 12% до 9%; еквівалентний діаметр гранул - від 1,9 мм до 2,2 мм. Ілліча встановлено, що оптимальна вологість аглошихти склала 6,7%; середній перепад тиску в шарі висотою 210 мм склав - 49,29 Па і середньоквадратичне відхилення - 19,03 Па. Встановлено, що для шару радіус циліндричних каналів змінювався від 0,585 мм до 1,066 мм; їхня кількість - від 61115 м-2 до 156863 м-2; фактична швидкість повітря - від 0,485 м/с до 0,603 м/с; число Рейнольдса - від 39,0 до 62,7; коефіцієнт опору - від 1,20 до 1,78. В результаті дослідно-промислового іспиту розробленого способу управління процесом огрудкування встановлено, що середнє значення еквівалентного діаметру гранул аглошихти збільшилося з 1,69 мм до 1,85 мм; порожності шару - з 36,43% до 40,0%.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. З аналізу літературних джерел і стану агловиробництва встановлено, що існують проблеми в визначенні порожності та газопроникності шару огрудкованої аглошихти в потоці. Крім того, виникають складнощі при розрахунку параметрів руху газів в шарі огрудкованої аглошихти з урахуванням зміни її гранулометричного складу по висоті.

2. В результаті досліджень на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлені значні зміни технологічних параметрів огрудкованої аглошихти. Масова вологість аглошихти змінювалася в межах 5,02…7,36%; еквівалентний діаметр гранул - 1,34…2,10 мм; порожність шару - 30,83...46,56%. Середнє значення масової вологості аглошихти склало 6,48% і середньоквадратичне відхилення - 0,6%; еквівалентного діаметру гранул - 1,69 мм і 0,17 мм; порожності шару - 36,43% і 4,61%, відповідно. Зміна розрідження в колекторі спікання склала від 500 до 900 мм. вод. ст. при висоті завантаженого на агломашину шару шихти 260 мм.

3. Встановлено також, що при сегрегації по висоті шару аглошихти від верху до низу вміст фракцій 10 мм змінювався від 8% до 26%, а фракцій 2 - 3 мм - від 12% до 9%; еквівалентний діаметр гранул - від 1,9 мм до 2,2 мм.

4. В результаті досліджень газопроникності шару огрудкованих аглошихт з використанням розробленого способу визначення газопроникності шару в потоці на аглофабриці ММК ім. Ілліча встановлено, що оптимальна вологість аглошихти склала 6,7%; середній перепад тиску в шарі висотою 210 мм склав - 49,29 Па і середньоквадратичне відхилення - 19,03 Па. При збільшенні еквівалентного діаметру гранул від 1,46 мм до 2,00 мм перепад тиску зменшувався від 94 Па до 21 Па.

5. З допомогою розробленої моделі газопроникності шару досліджений шар огрудкованих аглошихт, який сформований при використанні способу визначення газопроникності шару. Встановлено, що для шару радіус циліндричних каналів змінювався від 0,585 мм до 1,066 мм; їхня кількість - від 61115 м-2 до 156863 м-2; фактична швидкість повітря - від 0,485 м/с до 0,603 м/с; число Рейнольдса - від 39,0 до 62,7; коефіцієнт опору - від 1,20 до 1,78.

6. В результаті моделювання шару шихти, покладеної на аглострічку, для умов ММК ім. Ілліча отримано, що по висоті шару для агломераційних шихт, що досліджувалися, порожність змінювалася від 25% до 60%; радіус циліндричних каналів - від 0,5 мм до 2,6 мм; їхня кількість - від 30558 м-2 до 458366 м-2; фактична швидкість повітря - від 0,6 м/с до 1,4 м/с; число Рейнольдса - від 65 до 265; коефіцієнт опору - від 5,0 до 15,0. Середня фактична швидкість повітря склала 0,9 м/с при його витраті через шар 0,37 м3/(м2?с).

7. Встановлено, що максимуми радіусів каналів, числа Рейнольдса та мінімуми кількості каналів, коефіцієнта опору відповідають однаковим горизонтам шару шихти: 145 мм для шихти №1; 70 мм-№2; 75 мм - №3. Горизонт шару, відповідний мінімуму коефіцієнта опору, розміщений на 7 - 15 мм нижче горизонту, відповідного максимуму порожності. Тобто, при завантаженні шихти на агломашину в результаті сегрегації гранул по крупності на різних горизонтах шару існує гранулометричний склад, відповідний максимальній порожності і газопроникності шару.

8. В результаті дослідно-промислового іспиту розробленого способу управління процесом огрудкування встановлено, що середнє значення еквівалентного діаметру гранул аглошихти збільшилося з 1,69 мм до 1,85 мм; порожності шару - з 36,43% до 40,0%. Середнє значення розрідження в колекторі спікання знизилося з 7151 Па до 6877 Па. При цьому швидкість руху аглострічки збільшилася з 2,3 м/хв до 2,4 м/хв; продуктивність агломашини збільшилася з 102,0 т/г до 103,6 т/г.

9. При впровадженні нового способу управління газопроникністю шару аглошихти, що спікається, продуктивність агломашини підвищиться на 1,5% при одночасному зниженні витрати палива на 1%. Очікуваний річний економічний ефект складе 81134,9 грн по одній агломашині і 973618,7 грн по всьому цеху.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ: 1. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Способ и система управления качеством окомкования агломерационной шихты // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб.науч.тр.- Мариуполь, 1998.- Вып. 6. - С.11-14.

2. Русских В.П., Кривенко С.В. Повышение газопроницаемости спекаемого слоя аглошихты // Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1999. - Вып. 8. - С.15-17.

3. Пат. 24673 Укр., МКИ G 01 N 15/08. Способ и устройство определения порозности / Власюк Ю.Н., Кривенко С.В., Кривенко О.В., Русских В.П. - №97063251; Заявл. 27.06.97; Опубл. 04.08.98 - 2 с.

4. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Разработка и промышленное исследование прибора определения газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты в потоке. - Производство чугуна на рубеже столетий: Труды V Международного конгресса доменщиков. - Днепропетровск: Пороги, 1999. - С.115-116.

5. Тарасов В.П., Сирота В.И., Кривенко О.В., Кривенко С.В. Улучшение качества окомкования аглошихты в барабане-окомкователе. - Производство чугуна на рубеже столетий: Труды V Международного конгресса доменщиков. - Днепропетровск: Пороги, 1999. - С.118-120.

6. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Исследование газопроницаемости слоя аглошихты // Придніпровський науковий вісник - 1998. - № 96(163). - С.6-8.

7. Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Модель газопроницаемости слоя шихты // Придніпровський науковий вісник - 1998.- № 95(162). - С.27-29.

8. Русских В.П., Кривенко С.В. Моделирование распределения гранул по высоте слоя на аглоленте - Металлургия. Тезисы докладов V региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1998, С.8.

9. Русских В.П., Кривенко С.В. Алгоритм укладки гранул в слой и определения его газопроницаемости - Металлургия. Тезисы докладов V региональной научно-технической конференции, Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1998, С.11.

10. Русских В.П., Тарасов В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В. Новые способы определения порозности и газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты - Тезисы докладов научно-технической конференции по теории и практике сталеплавильного производства, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга проф. Казанцева И.Г. Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1999, С.24.

11. Тарасов В.П., Кривенко О.В., Кривенко С.В. Регулирование качества окомкования аглошихты за счет оптимального соотношения количеств комкующих и комкуемых фракций - Металлургия. Тезисы докладов VI региональной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения ученого-металлурга Казанцева И.Г. Мариуполь, Приазов. госуд. техн. ун-т, 1999, С.48.