Удосконалення технології нагріву дуття у доменних повітронагрівниках з метою енергозбереження - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук Удосконалення технології нагріву дуття у доменних повітронагрівниках з метою енергозбереженняПитома витрата коксу у значній мірі визначається рівнем температури дуття, який залежить від конструкції повітронагрівників, режимів їх експлуатації та спалювання палива, а також терміну їх служби. При передчасній зупинці на ремонт одного із чотирьох повітронагрівників температура дуття знижується на 60-80°С, що призводить до збільшення питомої витрати коксу на 8-10 кг/т.чавуну. Робота містить питання, повязані з виконанням НДР відповідно до рішення Комісії Президіуму Ради міністрів України, протокол № 85 від 24.04.1991р., координаційними планами галузевого замовлення Міністерства промислової політики за напрямком "Доменне виробництво", а також планами НДР Національної металургійної академії України, де дисертант був керівником робіт (наукові звіти по темам з № державної реєстрації: 0193U043639; 019.3.У043641; 019.3.У043642; 01890012487; 79007831; 78019552). Відповідно до цього було визначено завдання досліджень: - вибір цільової функції та оптимізація поверхні нагріву блоку повітронагрівників за мінімумом зведених витрат з урахуванням виплати за шкідливі викиди у довкілля; Математичні моделі повітронагрівників та теплообмінників розробляли на основі відомих фізичних законів з урахуванням теорії тепломасообміну та регенерації теплоти, що забезпечує їх використання у широкому діапазоні зміни умов експлуатації повітронагрівників та доменної печі.У звязку з цим, здійснено системний аналіз енергозбереження сучасних повітронагрівників та визначені основні його напрямки: економія природного газу за рахунок утилізації теплоти димових газів, що виходять із насадки, та удосконалення режимів опалення повітронагрівників; зниження питомої витрати коксу шляхом збільшення температури дуття; економія енергоресурсів при підвищенні міжремонтного терміну експлуатації повітронагрівників. Існуючі методи розрахунку повітронагрівників не ураховують втрати теплоти через кладку, використовується приблизна залежність між температурою під куполом та теоретичною температурою горіння, усереднені значення коефіцієнту тепловіддачі по всій висоті насадки, а крайові умови відрізняються від дійсних. При розрахунках повітронагрівників, як завжди, задають значення температури газів, що входять у насадку (1300-1400°С), яке можна забезпечити за рахунок збагачення доменного газу природним, повітря горіння - киснем, або шляхом нагріву компонентів горіння. Використовуючи результати розрахунків втрат теплоти через кладку стін та куполу повітронагрівників, а також втрати теплоти за рахунок дисоціації СО2 та Н2О продуктів горіння, установили залежність температури газів, що входять у насадку, від теоретичної температури горіння для існуючих різноманітних конструкцій повітронагрівників. Розглянуто та проаналізовано 7 варіантів забезпечення температури 1300-1400°С під куполом високотемпературних повітронагрівників при опалюванні їх тільки доменним газом: використання технологічного кисню для збагачення повітря горіння; нагрів компонентів горіння до однакової температури; використання частки гарячого дуття для збільшення температури повітря горіння; нагрів доменного газу у теплообмінниках з проміжним теплоносієм; нагрів повітря у рекуператорі, який розміщено у нижній частині насадки; нагрів повітря в автономних регенераторах; використання повітронагрівників зупинених доменних печей для нагріву повітря.Здійснено системний аналіз і визначені напрямки енергозбереження при нагріві дуття у доменних повітронагрівниках: економія природного газу за рахунок утилізації теплоти димових газів та удосконалення режимів опалення повітронагрівників; зниження питомої витрати коксу шляхом збільшення температури гарячого дуття; економія енергоресурсів шляхом підвищення стійкості вогнетривкої кладки повітронагрівників. Установлено суттєвий вплив зони дії крайових умов тг = const для верху та низу насадки, втрат теплоти через кладку, коефіцієнта теплопередачі у насадці і кількості зон її розбивки на конструктивні та технологічні параметри повітронагрівників. Використовуючи математичну модель теплообміну повітронагрівників, розроблена компютерна діалогова система "Радник газівника доменної печі", яка дозволяє розраховувати, прогнозувати та вибирати параметри експлуатації повітронагрівників. Розвязано задачу вибору оптимальної питомої поверхні нагріву блоку повітронагрівників по критерію мінімуму приведених витрат, де ураховується виплата за шкідливі викиди у довкілля. Цей спосіб випробувано на повітронагрівниках ДГМК "Криворіжсталь", що призвело до збільшення температури дуття на 20°С і економії коксу 2,4 кг/т чавуну.Методика поэлементного поверочного расчета доменных воздухонагревателей. //Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины. Опыт применения динаса в доменных воздухонагревателях. Выбор поверхности нагрева и массы насадки доменных воздухонагрева

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опубліковано у роботах