АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ПРИ ВЫПЛАВКЕ ЧУГУНА В ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 10
1.1. Анализ характеристик шлаковых систем 11
1.2. Современные представления о восстановлении оксидов железа в
доменной печи 14
1.3. Математическая модель теплообмена 21
1.4. Основные закономерности газодинамики доменного процесса 23
1.5. Постановка задач исследования 25
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОТЕРИ ТЕПЛА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 27
2.1. Методика расчета потерь тепла 27
2.2 Поиск индикаторов, отражающих потери тепла 37
2.3 Разработка методов оценки показателей, характеризующих процессы
теплообмена в периферийной области верхней зоны печи 51
2.4 Анализ производственных данных о взаимосвязи показателей, характеризующих тепловое состояние верха доменной печи, и тепловых потерь 63
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ
ТЕПЛОВЫМ СОСТОЯНИЕМ ПЕРИФЕРИЙНОЙ ОБЛАСТИ ВЕРХНЕЙ ЗОНЫ ПЕЧИ 71
3.1 Методика анализа влияния параметров загружаемой шихты на высоту
верхней ступени теплообмена 71
3.2 Влияние рудной нагрузки на высоту верхней зоны теплообмена 78
3.3 Влияние диаметра кусков агломерата на высоту верхней зоны печи 84
3.4 Влияние рудной нагрузки на степень косвенного восстановления 88
3.5 Разработка рекомендаций по оценке работы периферийной зоны
доменной печи 91
3.6 Анализ доли различных фракций агломерата на восстановительные
процессы и газодинамику доменной печи 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Справка об использовании результатов исследования ...113
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 10
1.1. Анализ характеристик шлаковых систем 11
1.2. Современные представления о восстановлении оксидов железа в
доменной печи 14
1.3. Математическая модель теплообмена 21
1.4. Основные закономерности газодинамики доменного процесса 23
1.5. Постановка задач исследования 25
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОТЕРИ ТЕПЛА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ 27
2.1. Методика расчета потерь тепла 27
2.2 Поиск индикаторов, отражающих потери тепла 37
2.3 Разработка методов оценки показателей, характеризующих процессы
теплообмена в периферийной области верхней зоны печи 51
2.4 Анализ производственных данных о взаимосвязи показателей, характеризующих тепловое состояние верха доменной печи, и тепловых потерь 63
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ
ТЕПЛОВЫМ СОСТОЯНИЕМ ПЕРИФЕРИЙНОЙ ОБЛАСТИ ВЕРХНЕЙ ЗОНЫ ПЕЧИ 71
3.1 Методика анализа влияния параметров загружаемой шихты на высоту
верхней ступени теплообмена 71
3.2 Влияние рудной нагрузки на высоту верхней зоны теплообмена 78
3.3 Влияние диаметра кусков агломерата на высоту верхней зоны печи 84
3.4 Влияние рудной нагрузки на степень косвенного восстановления 88
3.5 Разработка рекомендаций по оценке работы периферийной зоны
доменной печи 91
3.6 Анализ доли различных фракций агломерата на восстановительные
процессы и газодинамику доменной печи 94
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 103
ПРИЛОЖЕНИЕ Справка об использовании результатов исследования ...113
Актуальность темы исследования. Диссертация содержит основные результаты теоретических и прикладных исследований, которые можно охарактеризовать важной научной задачей в области производства чугуна. Работа направлена на совершенствование технологии доменной плавки, что может быть достигнуто путем снижения потерь тепла при выплавке чугуна.
В общем расходе тепла, а, следовательно, и топлива, большую роль играют потери тепла через стенки печи. Поэтому изучение факторов, определяющих потери тепла является актуальной задачей, которая имеет большое практическое значение.
Производство чугуна в доменных печах является одним из основных металлургических процессов, требующих больших энергозатрат. В настоящее время на выплавку чугуна расходуется 400 - 500 килограмм углерода на тонну чугуна, это составляет более 50 % из общего расхода углерода на производство изделий из черных металлов. Совершенствование технологии доменной плавки за последние десятилетия было связано с внедрением мероприятий, направленных на снижение удельного расхода кокса.
К основным мероприятиям относятся:
1. Повышение содержания железа в железорудной части шихты.
2. Высокоинтенсивная работа доменных печей.
3. Работа печей с повышенным давлением под колошником.
4. Повышение качества агломерата и кокса.
5. Изменение конструкции и профиля доменных печей.
Важным вопросом является поиск путей снижения потерь тепла. Для решения этой задачи имеются все объективные условия, а именно, возможность формирования столба шихтовых материалов с заданными характеристиками с использование современных бесконусных загрузочных устройств.
Степень разработанности темы исследования. Основой решения этой задачи является современная теория доменного процесса, основные положения которой заложены в работах ученых с мировым именем. Среди них следует отметить Бардина И.П, Воскобойникова В. Г., Готлиба А. Д., Грузинова В. К., Китаева Б.И., Красавцева Н.И., Некрасова З.И., Павлова М.А., Похвинева А.Н., Рамма А.Н, Соколова И.А., Сорокина В. А., Стефановича М. А. Сформулированные основные положения теории доменной плавки развивались исследованиями Андронова В.И., Бабарыкина Н. Н., Вегмана Е. Ф., В.М., Дмитриева А.Н., Ефименко Г. Г., Жеребина Б.Н., Захарова И. И., Курунова И.Ф., Ковшова В.Н., Леонидова Н.К., Логинова В. И., Овчинникова Ю. Н., Спирина Н.А., Тараканова А.К., Тарасова В. П., Тихомирова Е. Н., Товаровского И.Г., Торопова Е.В., Фиалкова Б.С., Шаврина С. В., Швыдкого В.С., Шумилова К.А., Юсфина Ю.С., Ярошенко Ю. Г. и их учениками.
Актуальность работы определяется необходимостью изучения всего спектра факторов, определяющих потери тепла в нижней зоне доменной печи, выявления доминирующих связей развития физико-химических процессов и необходимостью разработки рекомендаций по снижению потерь тепла. Потери тепла влияют на удельный расход кокса, а, следовательно, и на производительность доменной печи. При производстве черных металлов наибольшее количество углерода топлива расходуется на производство чугуна, поэтому снижение потерь тепла приводит к экономии топлива и уменьшению воздействия на окружающую среду. Поэтому поиск путей снижения потерь тепла является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы состоит в определении путей снижения потерь тепла при выплавке чугуна в доменных печах.
Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:
• анализа современного состояния теории и практики производства чугуна, а также конкретизации задач, решение которых обеспечивает снижение потерь тепла;
• анализа производственных данных о работе доменных печей, работающих на смеси агломерата и окатышей;
• совершенствования методов оценки развития основных процессов доменной плавки на основе математических моделей, что потребовало разработки новых методов моделирования влияния рудной нагрузки и гранулометрического состава шихтовых материалов на процессы теплообмена в периферийной области верхней зоны печи;
• прогнозирования влияния распределения рудной нагрузки и качества ЖРМ на развитие основных процессов, протекающих в периферийной области верхней зоны доменной печи;
• разработка рекомендаций по снижению потерь тепла в нижней зоне печи.
Методология и методы исследований базируются на физическом и математическом моделировании процессов, протекающих в печи. Для решения задач исследования использовалась информация, полученная на действующих доменных печах в процессе нормальной их работы и в периоды, характеризуемые целенаправленным или вынужденным изменением режимных параметров.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
1. Установлен характер взаимосвязи между колебаниями затрат тепла на развитие реакций прямого восстановления и показателями, характеризующими затраты тепла в нижней зоне печи и потерями тепла.
2. Расчётным путём установлено и практическими данными подтверждено, что температурное поле периферийной зоны определяет тепловые нагрузки на холодильники распара и заплечиков.
3. Дана количественная оценка взаимосвязи температурного поля
периферийной зоны и тепловых нагрузок на холодильники распара и заплечиков. Снижение температуры периферийных газов
свидетельствует о повышении тепловых нагрузок на холодильники заплечиков и распара, за счет снижения температуры плавления первичного шлака. Установленная зависимость позволяет использовать информацию о температуре периферийных газов для управления распределением материала по сечению доменной печи.
4. Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние гранулометрического состава агломерата на время восстановления куска по реакциям косвенного восстановления. Показано, что исключение фракции +40 и +25 мм из агломерата позволяет улучшить косвенное восстановление и тем самым снизить затраты и потери тепла на выплавку чугуна в доменных печах.
5. Разработана методика оперативной оценки и прогноза изменения тепловых нагрузок на холодильники при анализе совместного изменения температуры и состава газа на периферии.
На защиту выносятся:
• результаты статистического анализа работы доменных печей, которые подтвердили теоретические положения;
• результаты математического моделирования влияния рудной нагрузки и гранулометрического состава железорудных материалов на температурное поле в периферийной области верхней зоны доменной печи, которые показали необходимость целенаправленного формирования столба шихтовых материалов;
• рекомендации по оптимизации гранулометрического состава агломерата.
Теоретическая и практическая значимость работы проявилась в:
1. Разработке комплекса рекомендаций по контролю тепловой работы периферийной области верхней зоны доменной печи.
2. Научном обосновании и определении оптимального гранулометрического состава агломерата.
Достоверность защищаемых положений доказывается использованием большого объема данных о работе доменных печей, которые подтвердили теоретические посылки, используемые для построения математических моделей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы изложены и обсуждены в материалах:
• 111-й международной интерактивной научно-практической конференции «Оценка влияния восстановительной работы газового потока на колошниковый газ», «Разработка методов оценки влияния гранулометрического состава на показатели доменной плавки (г.Екатеринбург, 2013 г.);
• Международной научно-технической конференции «Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло», III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ’2014) «Разработка методов моделирования теплообмена в периферийной зоне доменной печи» (г. Екатеринбург, 2014 г.);
• IV Международной интерактивной научно-практической конференции «Влияние рудной нагрузки на степень косвенного восстановления процессов в доменной печи», «Влияние качества агломерата на показатели работы доменной печи» (г. Екатеринбург, 2015 г.);
• XV Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов-молодых учёных (Екатеринбург, 8-12 декабря 2014 г.).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 12 печатных работах, включая 4 статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка использованной литературы из 81 наименований. Работа изложена на 113 страницах, включая 80 рисунков, 14 таблиц.
Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина».
Автор выражает благодарность за большую помощь при проведении исследований, консультации и поддержку д. т. н. Загайнову С.А., к.т.н. Гилевой Л.Ю., аспиранту Лозович А.В., а также всем преподавателям кафедры металлургии железа и сплавов.
В общем расходе тепла, а, следовательно, и топлива, большую роль играют потери тепла через стенки печи. Поэтому изучение факторов, определяющих потери тепла является актуальной задачей, которая имеет большое практическое значение.
Производство чугуна в доменных печах является одним из основных металлургических процессов, требующих больших энергозатрат. В настоящее время на выплавку чугуна расходуется 400 - 500 килограмм углерода на тонну чугуна, это составляет более 50 % из общего расхода углерода на производство изделий из черных металлов. Совершенствование технологии доменной плавки за последние десятилетия было связано с внедрением мероприятий, направленных на снижение удельного расхода кокса.
К основным мероприятиям относятся:
1. Повышение содержания железа в железорудной части шихты.
2. Высокоинтенсивная работа доменных печей.
3. Работа печей с повышенным давлением под колошником.
4. Повышение качества агломерата и кокса.
5. Изменение конструкции и профиля доменных печей.
Важным вопросом является поиск путей снижения потерь тепла. Для решения этой задачи имеются все объективные условия, а именно, возможность формирования столба шихтовых материалов с заданными характеристиками с использование современных бесконусных загрузочных устройств.
Степень разработанности темы исследования. Основой решения этой задачи является современная теория доменного процесса, основные положения которой заложены в работах ученых с мировым именем. Среди них следует отметить Бардина И.П, Воскобойникова В. Г., Готлиба А. Д., Грузинова В. К., Китаева Б.И., Красавцева Н.И., Некрасова З.И., Павлова М.А., Похвинева А.Н., Рамма А.Н, Соколова И.А., Сорокина В. А., Стефановича М. А. Сформулированные основные положения теории доменной плавки развивались исследованиями Андронова В.И., Бабарыкина Н. Н., Вегмана Е. Ф., В.М., Дмитриева А.Н., Ефименко Г. Г., Жеребина Б.Н., Захарова И. И., Курунова И.Ф., Ковшова В.Н., Леонидова Н.К., Логинова В. И., Овчинникова Ю. Н., Спирина Н.А., Тараканова А.К., Тарасова В. П., Тихомирова Е. Н., Товаровского И.Г., Торопова Е.В., Фиалкова Б.С., Шаврина С. В., Швыдкого В.С., Шумилова К.А., Юсфина Ю.С., Ярошенко Ю. Г. и их учениками.
Актуальность работы определяется необходимостью изучения всего спектра факторов, определяющих потери тепла в нижней зоне доменной печи, выявления доминирующих связей развития физико-химических процессов и необходимостью разработки рекомендаций по снижению потерь тепла. Потери тепла влияют на удельный расход кокса, а, следовательно, и на производительность доменной печи. При производстве черных металлов наибольшее количество углерода топлива расходуется на производство чугуна, поэтому снижение потерь тепла приводит к экономии топлива и уменьшению воздействия на окружающую среду. Поэтому поиск путей снижения потерь тепла является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы состоит в определении путей снижения потерь тепла при выплавке чугуна в доменных печах.
Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:
• анализа современного состояния теории и практики производства чугуна, а также конкретизации задач, решение которых обеспечивает снижение потерь тепла;
• анализа производственных данных о работе доменных печей, работающих на смеси агломерата и окатышей;
• совершенствования методов оценки развития основных процессов доменной плавки на основе математических моделей, что потребовало разработки новых методов моделирования влияния рудной нагрузки и гранулометрического состава шихтовых материалов на процессы теплообмена в периферийной области верхней зоны печи;
• прогнозирования влияния распределения рудной нагрузки и качества ЖРМ на развитие основных процессов, протекающих в периферийной области верхней зоны доменной печи;
• разработка рекомендаций по снижению потерь тепла в нижней зоне печи.
Методология и методы исследований базируются на физическом и математическом моделировании процессов, протекающих в печи. Для решения задач исследования использовалась информация, полученная на действующих доменных печах в процессе нормальной их работы и в периоды, характеризуемые целенаправленным или вынужденным изменением режимных параметров.
Научная новизна диссертации заключается в следующем:
1. Установлен характер взаимосвязи между колебаниями затрат тепла на развитие реакций прямого восстановления и показателями, характеризующими затраты тепла в нижней зоне печи и потерями тепла.
2. Расчётным путём установлено и практическими данными подтверждено, что температурное поле периферийной зоны определяет тепловые нагрузки на холодильники распара и заплечиков.
3. Дана количественная оценка взаимосвязи температурного поля
периферийной зоны и тепловых нагрузок на холодильники распара и заплечиков. Снижение температуры периферийных газов
свидетельствует о повышении тепловых нагрузок на холодильники заплечиков и распара, за счет снижения температуры плавления первичного шлака. Установленная зависимость позволяет использовать информацию о температуре периферийных газов для управления распределением материала по сечению доменной печи.
4. Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние гранулометрического состава агломерата на время восстановления куска по реакциям косвенного восстановления. Показано, что исключение фракции +40 и +25 мм из агломерата позволяет улучшить косвенное восстановление и тем самым снизить затраты и потери тепла на выплавку чугуна в доменных печах.
5. Разработана методика оперативной оценки и прогноза изменения тепловых нагрузок на холодильники при анализе совместного изменения температуры и состава газа на периферии.
На защиту выносятся:
• результаты статистического анализа работы доменных печей, которые подтвердили теоретические положения;
• результаты математического моделирования влияния рудной нагрузки и гранулометрического состава железорудных материалов на температурное поле в периферийной области верхней зоны доменной печи, которые показали необходимость целенаправленного формирования столба шихтовых материалов;
• рекомендации по оптимизации гранулометрического состава агломерата.
Теоретическая и практическая значимость работы проявилась в:
1. Разработке комплекса рекомендаций по контролю тепловой работы периферийной области верхней зоны доменной печи.
2. Научном обосновании и определении оптимального гранулометрического состава агломерата.
Достоверность защищаемых положений доказывается использованием большого объема данных о работе доменных печей, которые подтвердили теоретические посылки, используемые для построения математических моделей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы изложены и обсуждены в материалах:
• 111-й международной интерактивной научно-практической конференции «Оценка влияния восстановительной работы газового потока на колошниковый газ», «Разработка методов оценки влияния гранулометрического состава на показатели доменной плавки (г.Екатеринбург, 2013 г.);
• Международной научно-технической конференции «Творческое наследие В.Е. Грум-Гржимайло», III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве» (ТИМ’2014) «Разработка методов моделирования теплообмена в периферийной зоне доменной печи» (г. Екатеринбург, 2014 г.);
• IV Международной интерактивной научно-практической конференции «Влияние рудной нагрузки на степень косвенного восстановления процессов в доменной печи», «Влияние качества агломерата на показатели работы доменной печи» (г. Екатеринбург, 2015 г.);
• XV Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов-молодых учёных (Екатеринбург, 8-12 декабря 2014 г.).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 12 печатных работах, включая 4 статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения и списка использованной литературы из 81 наименований. Работа изложена на 113 страницах, включая 80 рисунков, 14 таблиц.
Работа выполнена в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина».
Автор выражает благодарность за большую помощь при проведении исследований, консультации и поддержку д. т. н. Загайнову С.А., к.т.н. Гилевой Л.Ю., аспиранту Лозович А.В., а также всем преподавателям кафедры металлургии железа и сплавов.
В результате выполненной работы достигнута поставленная цель и получены следующие результаты:
1. Разработана методика расчёта температуры газа и его восстановительной работы в периферийной зоне доменной печи. Она может быть использована для оптимизации теплового состояния шахты печи в периферийной зоне.
2. Установлено, что при снижении температуры периферийных газов наблюдается повышение тепловых нагрузок на холодильники заплечиков. Это обстоятельство позволяет использовать данную информацию для управления распределения материала по сечению доменной печи.
3. Уменьшение температуры газов в периферийной зоне печи сопровождается изменением степени косвенного восстановления (Ш). Этот факт позволяет рассматривать температуру периферии как индикатор развития косвенного восстановления.
4. Выявлены факторы, определяющие потери тепла в доменной печи и способы их оценки. Установлено, что потери тепла, найденные с использованием теплового баланса нижней зоны печи, в достаточной степени отражают такие технологические показатели как удельный расход кокса и содержание кремния в чугуне. То есть допустимо использование математической модели для учета колебаний потерь тепла.
5. Снижение потерь тепла можно добиться за счет увеличения
степени косвенного восстановления, что в свою очередь, может быть достигнуто двумя путями: качеством железорудного материала и распределением рудной нагрузки по радиусу печи. Анализ производственных данных показал, что такая характеристика распределения материалов по радиусу печи, как отношение температуры периферии и колошникового газа, действительно связана с потерями тепла. Это подтверждается относительным изменением высоты верхней зоны печи.
6. Получено уравнение для расчета изменения протяженности верхней зоны печи, учитывающее изменение количества и скорости газов, изменение качества ЖРМ, а также теплоемкость потока шихтовых материалов.
7. Изменение рудной нагрузки является одним из способов управления тепловым состоянием периферийной области доменной печи. Доказано что влияние рудной нагрузки при различном гранулометрическом составе ЖРМ проявляется по-разному.
8. Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние гранулометрического состава агломерата на время восстановления куска по реакциям косвенного восстановления.
9. Научно обоснован, разработан и внедрен комплекс рекомендаций по совершенствованию оценки влияния рудной нагрузки на развитие теплообмена и восстановления в периферийной зоне доменной печи установлено, что наилучшие условия восстановления оксидов железа достигаются при содержании фракции «5-25» мм более 75%. При этом доля фракции «-5» и «+45» мм не должна превышать 6%.
10. В результате теоретического анализа установлено, что эффективное управление восстановительной работой газов в периферийной зоне печи может быть реализовано при высоком качестве ЖРМ (когда порозность слоя агломерата и порозность слоя кокса близки).
11. Выполнены расчеты, позволяющие определить совместное изменение степени использования СО и температуры периферии при изменении гранулометрического состава и рудной нагрузки. В результате которых, можно сказать что, при изменении рудной нагрузки происходит однонаправленное изменение температуры периферии и степени использования СО, а при изменении гранулометрического состава наблюдается разнонаправленное изменение. При низких базовых значениях рудной нагрузки (<4) диапазон изменения параметров больше. На доменных печах, где средняя рудная нагрузки достигает 5 и более, а температура периферии выше 200 оС, диапазон изменения температуры периферии незначительный.
12. Результаты диссертационного исследования могут использоваться для совершенствования выплавки чугуна в доменных печах и служить основой при принятии реконструктивных и проектных решений.
1. Разработана методика расчёта температуры газа и его восстановительной работы в периферийной зоне доменной печи. Она может быть использована для оптимизации теплового состояния шахты печи в периферийной зоне.
2. Установлено, что при снижении температуры периферийных газов наблюдается повышение тепловых нагрузок на холодильники заплечиков. Это обстоятельство позволяет использовать данную информацию для управления распределения материала по сечению доменной печи.
3. Уменьшение температуры газов в периферийной зоне печи сопровождается изменением степени косвенного восстановления (Ш). Этот факт позволяет рассматривать температуру периферии как индикатор развития косвенного восстановления.
4. Выявлены факторы, определяющие потери тепла в доменной печи и способы их оценки. Установлено, что потери тепла, найденные с использованием теплового баланса нижней зоны печи, в достаточной степени отражают такие технологические показатели как удельный расход кокса и содержание кремния в чугуне. То есть допустимо использование математической модели для учета колебаний потерь тепла.
5. Снижение потерь тепла можно добиться за счет увеличения
степени косвенного восстановления, что в свою очередь, может быть достигнуто двумя путями: качеством железорудного материала и распределением рудной нагрузки по радиусу печи. Анализ производственных данных показал, что такая характеристика распределения материалов по радиусу печи, как отношение температуры периферии и колошникового газа, действительно связана с потерями тепла. Это подтверждается относительным изменением высоты верхней зоны печи.
6. Получено уравнение для расчета изменения протяженности верхней зоны печи, учитывающее изменение количества и скорости газов, изменение качества ЖРМ, а также теплоемкость потока шихтовых материалов.
7. Изменение рудной нагрузки является одним из способов управления тепловым состоянием периферийной области доменной печи. Доказано что влияние рудной нагрузки при различном гранулометрическом составе ЖРМ проявляется по-разному.
8. Разработана математическая модель, позволяющая оценить влияние гранулометрического состава агломерата на время восстановления куска по реакциям косвенного восстановления.
9. Научно обоснован, разработан и внедрен комплекс рекомендаций по совершенствованию оценки влияния рудной нагрузки на развитие теплообмена и восстановления в периферийной зоне доменной печи установлено, что наилучшие условия восстановления оксидов железа достигаются при содержании фракции «5-25» мм более 75%. При этом доля фракции «-5» и «+45» мм не должна превышать 6%.
10. В результате теоретического анализа установлено, что эффективное управление восстановительной работой газов в периферийной зоне печи может быть реализовано при высоком качестве ЖРМ (когда порозность слоя агломерата и порозность слоя кокса близки).
11. Выполнены расчеты, позволяющие определить совместное изменение степени использования СО и температуры периферии при изменении гранулометрического состава и рудной нагрузки. В результате которых, можно сказать что, при изменении рудной нагрузки происходит однонаправленное изменение температуры периферии и степени использования СО, а при изменении гранулометрического состава наблюдается разнонаправленное изменение. При низких базовых значениях рудной нагрузки (<4) диапазон изменения параметров больше. На доменных печах, где средняя рудная нагрузки достигает 5 и более, а температура периферии выше 200 оС, диапазон изменения температуры периферии незначительный.
12. Результаты диссертационного исследования могут использоваться для совершенствования выплавки чугуна в доменных печах и служить основой при принятии реконструктивных и проектных решений.
Подобные работы
- АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБОВ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ПРИ ВЫПЛАВКЕ ЧУГУНА В ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ
Авторефераты (РГБ), металлургия. Язык работы: Русский. Цена: 250 р. Год сдачи: 2017 - ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА ИЗ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОГО СЫРЬЯ
Авторефераты (РГБ), металлургия. Язык работы: Русский. Цена: 250 р. Год сдачи: 2013