Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки

Целью работы является анализ и определение закономерностей протекания процессов тепломассообмена в периферийной зоне и их влияние на профиль, тепловую работу доменной печи. С помощью тепло–газодинамической модели установлено влияние параметров работы системы охлаждения, состояния футеровки, распреде...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2010
Автори:	Сохацкий, А.А., Чайка, А.Л., Шевелев, А.Г.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2010
Назва видання:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Теми:	Производство чугуна
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62405
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки / А.А. Сохацкий, А.Л. Чайка, А.Г. Шевелев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 22. — С. 51-60. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-62405
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-624052014-05-21T03:01:30Z Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки Сохацкий, А.А. Чайка, А.Л. Шевелев, А.Г. Производство чугуна Целью работы является анализ и определение закономерностей протекания процессов тепломассообмена в периферийной зоне и их влияние на профиль, тепловую работу доменной печи. С помощью тепло–газодинамической модели установлено влияние параметров работы системы охлаждения, состояния футеровки, распределения и температурного потенциала газового потока на толщину теплового пограничного слоя и причину образования настыли в местах инверсии температурного поля. Установлены закономерности и дана количественная оценка влияния тепловой работы периферийной зоны на технико–экономические показатели доменной плавки. Метою роботи є аналіз і визначення закономірностей протікання процесів тепломасообміну в периферійній зоні та їх вплив на профіль, теплову роботу доменної печі. За допомогою тепло–газодинамічної моделі визначено вплив, параметрів роботи системи охолодження, стану футерівки, розподілу і температурного потенціалу газового потоку на товщину теплового примежового шару і причину утворення настилі в місцях інверсії температурного поля. Визначені закономірності і дана кількісна оцінка впливу теплової роботи периферійної зони на техніко–економічні показники доменної плавки. The aim of work are an analysis and determination of conformities to law of processes of thermal and mass exchange in the peripheral area of blast furnace. By means of gas - dynamic model influence of parameters of work of the cooling system, states of lining - up, distribution and temperature potential of gas stream is set. The thickness of thermal frontier layer and place of inversion of the temperature field is certain. Conformity to law of influence of thermal work of peripheral area are set on the technical and economic indexes of the domain fusion. 2010 Article Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки / А.А. Сохацкий, А.Л. Чайка, А.Г. Шевелев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 22. — С. 51-60. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62405 669.162.2:536.001.5 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Производство чугуна Производство чугуна
spellingShingle	Производство чугуна Производство чугуна Сохацкий, А.А. Чайка, А.Л. Шевелев, А.Г. Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Целью работы является анализ и определение закономерностей протекания процессов тепломассообмена в периферийной зоне и их влияние на профиль, тепловую работу доменной печи. С помощью тепло–газодинамической модели установлено влияние параметров работы системы охлаждения, состояния футеровки, распределения и температурного потенциала газового потока на толщину теплового пограничного слоя и причину образования настыли в местах инверсии температурного поля. Установлены закономерности и дана количественная оценка влияния тепловой работы периферийной зоны на технико–экономические показатели доменной плавки.
format	Article
author	Сохацкий, А.А. Чайка, А.Л. Шевелев, А.Г.
author_facet	Сохацкий, А.А. Чайка, А.Л. Шевелев, А.Г.
author_sort	Сохацкий, А.А.
title	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
title_short	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
title_full	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
title_fullStr	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
title_full_unstemmed	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
title_sort	тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Производство чугуна
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/62405
citation_txt	Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки / А.А. Сохацкий, А.Л. Чайка, А.Г. Шевелев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2010. — Вип. 22. — С. 51-60. — Бібліогр.: 18 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT sohackijaa teplovaârabotaperiferijnojzonydomennojpečiieevliânienapokazatelidomennojplavki AT čajkaal teplovaârabotaperiferijnojzonydomennojpečiieevliânienapokazatelidomennojplavki AT ševelevag teplovaârabotaperiferijnojzonydomennojpečiieevliânienapokazatelidomennojplavki
first_indexed	2025-07-05T13:17:32Z
last_indexed	2025-07-05T13:17:32Z
_version_	1836813074811584512
fulltext	51 УДК 669.162.2:536.001.5 А.А.Сохацкий, А.Л.Чайка, А.Г.Шевелев ТЕПЛОВАЯ РАБОТА ПЕРИФЕРИЙНОЙ ЗОНЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Целью работы является анализ и определение закономерностей протекания процессов тепломассообмена в периферийной зоне и их влияние на профиль, теп- ловую работу доменной печи. С помощью тепло–газодинамической модели уста- новлено влияние параметров работы системы охлаждения, состояния футеровки, распределения и температурного потенциала газового потока на толщину тепло- вого пограничного слоя и причину образования настыли в местах инверсии тем- пературного поля. Установлены закономерности и дана количественная оценка влияния тепловой работы периферийной зоны на технико–экономические показа- тели доменной плавки. доменная печь, периферийная зона, тепломассообмен, закономерности, технико–экономические показатели Современное состояние вопроса. Работа периферийной зоны домен- ной печи во многом определяет длительность кампании и безопасность эксплуатации домны. В этой зоне, кроме противоточного теплообмена между газом и шихтой, осуществляется теплообмен с многослойной си- стемой ограждения печи вследствие наличия интенсивного стока теплоты, обусловленного охлаждением печи. Это приводит к отличительному ха- рактеру распределения тепловых полей в периферийной зоне, в отличие от других зон, и влияет на технико–экономические показатели доменной плавки. О пристеночном эффекте при охлаждении в температурных и концен- трационных полях в своих публикациях отмечали зарубежные и отече- ственные исследователи [1–7]. Так, наличие рантового слоя упоминается в работах И.Д.Семикина и В.И.Кармазина при анализе газогенераторного процесса [1, 2]. Результаты замеров температуры газа Г.А.Кудиновым показали, что влияние системы охлаждения распространяется вглубь печи на 200–300 мм, что позднее (до 400 мм) подтверждено расчетами Г.А.Кудинова и А.С.Кукаркина [3, 4]. По результатам экспериментальных исследований Кинни система охлаждения оказывает влияние на поле тем- ператур в периферийной зоне на глубину 100–150 мм [5], японских иссле- дователей до ∼700 мм [6], отечественных исследователей на доменной печи Череповецкого металлургического комбината до ∼ 400 мм [7]. Несмотря на небольшую толщину влияния работы системы охлажде- ния (100–700 мм) по сравнению с радиусом печи, площадь и объем этой зоны, по отношению к площади поперечного сечения печи и объема, за- нимает существенную величину, что в конечном итоге отражается на дли- тельности кампании печи и ее технико–экономических показателях. По- этому вопросы, связанные с разработкой аналитических методов исследо- 52 вания периферийной зоны доменной печи, являются актуальными. Методика исследования. Процессы теплообмена и газодинамики в шахте печи описываются с использованием модернизированной тепло– газодинамической модели [8–9]. Моделируемая система ограждения печи в общем случае состоит из однородных слоев, имеющих определенные теплофизические свойства и размеры, и рассматривается как многослой- ная стенка (рис.1). Рис.1. Схематический эле- мент системы ограждения печи. Цифрами обозначены следующие элементы систе- мы ограждения: 1 – гарнисаж, 2 – футеровка, 3 – набивная масса, 4 – тело холодильника, 5 – трубка змеевика холо- дильника, 6 – вода. Rbf внут- ренний радиус печи При составлении уравнения баланса теплоты, поступающей от внут- реннего пространства печи к охлаждающей жидкости (воды) холодильни- ка, рассматривается элементарный участок пояса горизонтальных холо- дильников системы охлаждения печи высотой Δz, определяемый количе- ством узлов расчетной сетки (рис.1). Теплофизические и геометрические особенности элементов системы ограждения печи (холодильник – футе- ровка – гарнисаж) на каждом участке учитывались с использованием ко- эффициентов теплопроводности и теплоотдачи от стенок холодильника к охлаждающей воде и толщинами элементов ограждения. Используемый термин периферийная зона в доменном производстве не имеет четких геометрических границ. В классической физике суще- ствует понятие теплового пограничного слоя, который был введен Г.Н.Кружилиным [10, 11] и широко используется при рассмотрении про- цессов тепломассообмена. Под тепловым пограничным слоем понимают [10] слой жидкости или газа у стенки, в пределах которого температура изменяется от значения, равного температуре стенки, до значения, равно- го температуре жидкости или газа вдали от тела. Однако, при вынужден- ном охлаждении толщина теплового пограничного слоя больше, нежели при конвекции в гидроаэродинамике. Размеры и геометрия теплового по- граничного слоя формируются под взаимным воздействием конструкци- онных особенностей ограждения печи, работы системы охлаждения и па- раметров газового потока и шихты. Толщины гидродинамического и теплового пограничного слоя в об- щем виде могут быть определены через комплекс безразмерных критери- ев [12]: ( )Pe1LT Ο=δ , где aLuPe ⋅= – число Пекле, критерий подо- Rbf 1 2 3 4 5 6 zzwq Δ+ zwq z+Δz z r hg hp hnm hc hzc dт qbf nr nr nr 53 бия температурных полей в массе движущейся среды (отношение скоро- сти течения к скорости распространения теплового потока); δТ – толщина теплового пограничного слоя; L – характерный линейный размер; ( )ρ⋅λ= ca – коэффициент температуропроводности; u – скорость газа. Изложение основных материалов исследований С использованием численных методов моделирования тепло– газодинамических процессов в шахте печи и полученных с их помощью результатов установлено, что система охлаждения оказывает влияние на теплообмен в пристеночной зоне на переменную глубину порядка 200– 700 мм (рис.2). Для печей объемом 2000 и 5000 м3 ОАО «АМКР», в сред- нем, по высоте это составляет 4–12% и 3–10% от радиуса печи или 7–23% и 5–15%, соответственно, от площади поперечного сечения печи [13]. 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 Толщина теплового пограничного слоя, мм Вы со та п еч и, м 1а 2б1б 2а 0 5 10 15 20 25 0 100 200 300 400 500 600 700 Толщина теплового пограничного слоя, мм Вы со та п еч и, м 1а 1б 2б 2а доменная печь №6 АМКР, V=2000 м3 доменная печь №9 АМКР, V=5000 м3 Рис.2. Изменение толщины теплового пограничного слоя по высоте печи (сплош- ная линия – расчет, штриховая – прогноз). Цифрами и буквами обозначено: 1 и 2 – остаточная толщина футеровки 100% и 10% соответственно, а – при неравномер- ном газораспределении; б – при центральном газораспределении Изменение средней скорости и температуры в гидродинамическом и тепловом пограничном слое и их толщины при базовом расходе горнового газа (100%) и отклонении на ±10% для фактического газораспределения при 25% остаточной толщине футеровки для доменной печи объемом 2000 м3 показано на рис.3. С использованием методов математического моделирования установ- лено, что определяющее влияние на размеры периферийной зоны шахты оказывают толщина футеровки, наличие гарнисажа, и тепло– газодинамический режим работы печи (рис.4) [13]. Температура и расход воды в системе охлаждения оказывают незначительное влияние на изме- нение толщины теплового пограничного слоя в шахте печи. Причиной значительного изменения толщины теплового пограничного слоя шахты при уменьшении остаточной толщины футеровки, по сравнению с темпе- ратурой воды и ее расходом, при прочих равных условиях, является более сильное изменение средней температуры шихты на стенке (рис. 4). 54 Уменьшение остаточной толщины футеровки на каждые 25% приводит к уменьшению средней температуры шихты на стенке печи на ∼20%. 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 6 Средняя скорость газа, м/c 2 1 Ра сс то ян ие о т ст ен ки п еч и, м м 3 0 50 100 150 200 250 300 200 400 600 800 1000 1200 Средняя температура газа, 0С Ра сс то ян ие о т ст ен ки п еч и, м м 1 2 3 а б Рис.3. Изменение средней скорости и температуры газа в гидродинамическом (а) и тепловом (б) пограничном слое шахты печи для фактического газораспределения при расходе горнового газа: 1 – 90%; 2 – 100%; 3 – 110% y = 0,0087x2 - 2,0845x + 123,31 R2 = 0,9971 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 Остаточная толщина футеровки, % И зм ен ен ие с ре дн ей то лщ ин ы т еп ло во го по гр ан ич но го с ло я, м м 0 50 100 150 200 250 60 70 80 90 100 Расход газа, % И зм ен ен ие с ре дн ей то лщ ин ы т еп ло во го по гр ан ич но го с ло я, м м y = -128,37x2 - 393,97x + 337,65 R2 = 0,9988 0 50 100 150 200 250 300 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Порозность шихты, м3/м3 И зм ен ен ие с ре дн ей то лщ ин ы т еп ло во го по гр ан ич но го с ло я, м м а б в Рис.4. Влияние остаточной толщины футеровки, расхода горнового газа и пороз- ности шихты на изменение средней толщины теплового пограничного слоя в шах- те 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0% 25% 50% 75% 100% Остаточная толщина футеровки, % Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % 100% 102% 104% 106% 108% 0 10 20 30 40 Температура воды, 0С Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % 100% 101% 102% 103% 104% 200 450 700 Расход воды на шахту, м3/час Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % 850 а б в Рис. 5. Влияние остаточной толщины футеровки на среднюю температуру шихты на стенке шахты печи объемом 2000 м3 Увеличение порозности на 0,1 м3/м3 и крупности куска шихты (диа- метра) на 10 мм уменьшает температуру шихты на стенке на 5–7% и на 2% соответственно (рис.6). Расчетное распределение температуры шихты от уровня засыпи по высоте шахты доменной печи объемом 2000 м3 на различных расстояниях от стенки показано на рисунке 7 [13]. 55 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 60% 70% 80% 90% 100% Расход газа,% Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Порозность Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % 80% 85% 90% 95% 100% 10 25 40 55 70 85 100 Средний диаметр, мм Тс р. ш их ты н а ст ен ке , % а б в Рис.6. Влияние расхода горнового газа, порозности и среднего куска (диаметра) шихты на среднюю температуру шихты на стенке шахты печи объемом 2000 м3 Из рис.7 видно, что ниже гра- ницы неохлаждаемой и охлажда- емой зон существует инверсия (от лат. inversio переворачивание, перестанов- ка, например, возрастание температуры в атмосфере снизу вверх вместо обычного убывания) температурного поля [14], скачкообразное изменение температуры, обозначенное круж- ком А кривой 1, величина, кото- рой зависит от газораспределения, состояния ограждения, наличия выступов (сапожка) и тепловой работы системы охлаждения. Ин- версии температурного поля мо- гут наблюдаться не только на стыке охлаждаемой и неохлаждаемой части шахты, но и в любой другой зоне, где существуют интенсивные стоки теплоты, например, кружками Б и В кривой 1 (рис.7) обозначены выступы холодильных плит (сапожки). Иллюстрированное на рис.7 распределение температур способствует налипанию на ограждение расплавов, особенно в районе границы охлаждаемой и неохлаждаемой зон. Без принятия должных мер в зоне инверсии температурного поля об- разуется настыль, которая была выявлена на доменной печи во время остановки и выдувке до 6 – 7 ряда холодильников шахты (рис.8). Указан- ная настыль до выдувки была спрогнозирована при исследовании состоя- ния ограждения доменной печи термографическим методом с использова- нием обработанных данных ручного замера тепловых характеристик ко- жуха и тепловых потерь в системе охлаждения печи (рис.8–9) [13, 15, 16]. Более светлые области на термограмме (рис.9) соответствуют участ- кам кожуха доменной печи с низкими температурами. А наиболее низкие температуры от 30 до 400С заштрихованы и показывают вероятную об- ласть образования настылей и гарнисажа. Темным цветом отмечены вы- сокие температуры кожуха печи, которые показывают вероятные области максимального износа холодильников и футеровки. Стык охлаждаемой и неохлаждаемой зоны показан горизонтальной штрихпунктирной линией. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 250 500 750 1000 1250 Температур шихты, С В ы со та о т ур ов ня з ас ы пи , м 1 2 3 4 А Б В Рис.7. Зависимость изменения темпера- туры шихты в шахте по высоте печи на различных расстояниях от стенки в мм: 1 – 10; 2 – 50; 3 – 100; 4 – ось печи. Штрихпунктирной линией показан стык охлаждаемой и неохлаждаемой зон 56 0.0 15.7 31.4 47.1 62.8 Периметр печи, рад 0 5 10 15 20 25 30 35 В ы со та п еч и, м 30 40 50 60 70 80 90 100 Те мп ер ат ур на я ш ка ла , С Номера холодильников шахты Ч Л 1 Ч Л 2 Ш Л 15 5 35 25 15 да ем ая 10 ряд 8 ряд 6 ряд 4 ряд 2 ряд зо на Измерения 0.00 1.57 3.14 4.71 6.28 О хл аж да ем ая О сь д ом ен но й пе чи зо на не проводились Н ео хл аж - Рис. 8. Схема расположения настыли ДП №6 ОАО «АМКР» во время остановки и выдувке до 6 – 7 ряда холодильников шахты (рисунок сделан по эскизу, выполненному начальником до- менной лаборатории П.А. Васюченко) Рис. 9. Термограмма кожуха ДП №6 ОАО «АМКР», оставленной на выдувку до 7 – 8 ряда холодильников (наружное охлажде- ние шахты отключено) 16.06.07. С использованием принципов системного анализа и блочного метода изучения тепловой работы доменной печи на основе синтеза двух моделей тепло–газодинамической [8–9] и теплоэнергетической [17] (рис. 10), раз- меров периферийной зоны, информации о внешних тепловых потерях выполнен расчет показателей доменной плавки по вертикальным зонам (периферийной и центральной) и по печи в целом (рис.11). Тепло-газодинамическая модель Газодинамические параметры (скорость и давление) Тепловые параметры (температуры газа, шихты, ограждения и тепловые потери) Ограничения Теплоэнергетическая балансовая модель Теплоэнергетические параметры (тепловая мощность, КИТ, тепловой дефицит, тепловые потери) Технико-экономические показатели (производительность печи, расход кокса, условного топлива и топливных добавок и др. показатели) Рис. 10. Схема синтеза двух моделей: тепло–газодинамической и теплоэнергети- ческой На рис.11 показана взаимосвязь производительности, расхода кокса, степени прямого восстановления и степени использования газа по зонам доменной печи объемом 2000 м3 с ее внешними тепловыми потерями. В расчете остаточная толщина футеровки изменялась от проектной 100% до 57 10% ее величины, газораспределение принималось близким к фактиче- скому (рис.12–13), степень использования СО рассчитывалась по зонам печи теплоэнергетическим методом. Распределение температур шихты и давления газа для распределения порозности представленного на рис.12, получено численным расчетом и показано на рис.13. 0 20 40 60 80 100 120 140 5 10 15 20 25 30 Тепловые потери, МВт 390 410 430 450 470 490 510 530 2 3 4 Р ас хо д ко кс а в пе ри ф ер ий но й зо не п еч и, к г/т Р ас хо д ко кс а в це нт ра ль но й зо не и п о п еч и в це ло м , к г/т5 1 а) 0 10 20 30 40 50 5 10 15 20 25 30 Тепловые потери, МВт 115 125 135 145 155 1654 П ро из во ди те ль но ст ь в пе ри ф ер ий но й зо не п еч и, т /ч П ро из во ди те ль но ст ь в це нт ра ль но й зо не и п о п еч и в це ло м , т /ч 2 5 3 1 б) 10 15 20 25 30 35 40 5 10 15 20 25 30 Тепловые потери, МВт 25 30 35 40 45 С те пе нь и сс по ль зо ва ни я С О , % 1 2 3 3 rd , % 1 2 в) Рис. 11. Взаимосвязь расхода кокса (а) производительности (б), rd и степени использования газа (в) с тепловыми потерями по зонам и печи в целом для печи объемом 2000 м3; Цифрами обо- значено: 1 – вся печь, 2 – центральная и 3 – периферийная зоны, 4 и 5 – прак- тика работы печи характерная для дан- ного объема и в период обследования соответственно 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,0 0,5 1,0 Доли радиуса П ор оз но ст ь 1 2 Доли радиуса от оси 0.00 5.45 Радиус распара, м 0.00 3.75 Радиус колошника, м -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 В ы со та п еч и, м Те мп ер ат ур а ш их ты , С Ось воздушных 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1250 фурм Н е ох ла ж да ем ая О хл аж да ем ая з он а зо на В ер хн яя с ту пе нь т еп ло об ме на (В С Т) Н С Т 0.00 5.45 Радиус распара, м 0.00 3.75 Радиус колошника, м -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 В ы со та п еч и, м Ось воздушных фурм Н е ох ла ж да ем ая О хл аж да ем ая з он а зо на Ркол=1.05 ати Рис. 12. Распределение порозности по радиусу и по высоте. Цифрами обо- значено значения пороз- ности по радиусу: 1−на колошнике; 2 – в распаре Рис. 13. Распределение температур шихты и давления газа в шахте доменной печи объемом 2000 м3 Изменение степени использования СО по печи в целом и ее зонам определялась как функция удельного расхода условного топлива [17, 18]. 58 С уменьшением остаточной толщины футеровки и роста тепловых по- терь размеры периферийной зоны увеличивались (рис.4), что приводило к уменьшению размеров центральной зоны и расхода газа в ней. Общая и усвоенная тепловая мощность в центральной зоне уменьшались, что при- водило к снижению производительности и расхода кокса в ней, отнесен- ного к общей производительности печи (рис. 11). Поведение усвоенной мощности в периферийной зоне зависит от изменения размеров этой зо- ны, расхода газа в ней, величины тепловых потерь и температуры уходя- щих газов. Исследования влияния газораспределения на основные технико– экономические показатели при прочих равных условиях подтверждают преимущество центрального распределения газового потока в сравнении с периферийным за счет снижения тепловых потерь и расхода кокса на их покрытие. При прочих равных условиях разница в расходе кокса на по- крытие тепловых потерь при центральном и периферийном газораспреде- лении составила 3–8 кг/т чуг. Изменение тепловых потерь для доменной печи №6 от минимальной величины 8 МВт до максимальной 29 МВт и для печи №9 ОАО «АМКР» от 19 до 61 МВт приводит: • в периферийной зоне − к увеличению расхода кокса на 67% и 124%, производительности на 25% и 82%, снижению rd на 14,7% и 2,5%, степени использования газа на 5,4% и 3,0% соответственно; • в центральной зоне к снижению расхода кокса − на 6% и 10%, производительности на 14% и 16%, к росту rd на 0,4% и 0,3%, степени использования газа на 0,1% и 0% соответственно; • по печи в целом к увеличению расхода кокса − на 5% и 4%, сни- жению производительности на 8% и 7%, снижению rd на 3,2% и 2,5% и степени использования газа на 1,3% и 1,2% соответственно. Установлено, что при прочих равных дутьевых, тепло– газодинамических и шихтовых условиях определяющее влияние на про- изводительность, расход кокса, степень использования газа и прямого восстановления оказывает работа периферийной зоны – тепловые потери, площадь и объем теплового пограничного слоя. Заключение. С использованием тепло–газодинамической модели и теплофизических представлений о тепловом и газодинамическом погра- ничном слое разработан и реализован метод определения границ перифе- рийной зоны доменной печи. Установлено, что в зависимости от распределения газового потока и износа ограждения, система охлаждения оказывает влияние на теплооб- мен в пристеночной зоне на переменную глубину порядка 200–700 мм, что для печей объемом 2000 и 5000 м3, в среднем, по высоте составляет 4– 12% и 3–10% от радиуса печи и 7–23% и 5–15%, соответственно, от пло- щади поперечного сечения печи. С помощью тепло–газодинамической модели установлено влияние 59 параметров работы системы охлаждения, состояния футеровки, распреде- ления и температурного потенциала газового потока на инверсию темпе- ратурного поля, которая является одной из причин искажения профиля печи ввиду образования излишнего гарнисажа. Рациональное управление тепловой работой периферийной зоны до- менной печи позволяет снизить тепловые нагрузки в этой зоне, что явля- ется резервом повышения усвоенной тепловой мощности, а, следователь- но, роста производительности до 7–8% и снижения удельного расхода до 4–5% по печи в целом применительно к условиям работы печей №6 и №9. Авторы выражают свою благодарность д.т.н. А. В. Бородулину за научное руководство, постановку задачи и помощь при подготовке материалов статьи. 1. Семикин И.Д. Топливо и топливное хозяйство металлургических заводов / Семикин И.Д, Аверин С.И., Радченко И.И. – М.: Металлургия, 1965. – 391с. 2. Кармазин В. И. Интенсификация работы газогенераторных процессов. // Тео- рия и практика металлургии. – 1937. – №10. – С.20–24. 3. Кудинов Г.А. Анализ работы доменных печей на испарительном охлаждении // Гипросталь. Сб. науч. трудов . Вып. 2. Харьков: Металлургиздат. – 1960. – С.5– 26. 4. Кукаркин А.С. Расчет температурных полей в слое шахтной печи при нерав- номерном газораспределении / А.С.Кукаркин, А.Ф.Мысик, С.Ш.Шейн, Н.А.Катан // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. − 1975. − №2. − С.150 – 153. 5. Kinney S. P. Движение шихты и газов в доменной печи / S.P.Kinney // Домез. − 1930. − № 5(11). − С. 89–106. 6. Боннекамп Х. Исследование на замороженной азотом доменной печи / Х.Боннекамп, К.Энгель, В.Фикс, К.Гребе // Черные металлы. – 1982. – №2. – С.21– 26. 7. Бялый Л.А. Исследование процессов восстановления в шахте доменной печи при работе на комбинированном дутье / Л.А.Бялый, А.П.Котов // Сталь. – 1966. – №12. – С.1075–1081. 8. Моделирование теплообмена и газодинамики в шахте доменной печи / А.Ф.Авцинов, А. В.Бородулин, В.К. Хрущ и др. // Сталь. − 1996. − №8. − С.4–9. 9. Сохацкий А.А. Математическое моделирование и анализ процессов тепломас- собмена и газодинамики в верхней зоне доменной печи с целью обеспечения надежной работы ограждения / А.А.Сохацкий, И.А.Лукьяненко, Г.Т.Цыганков, А.Л.Чайка, А.Г.Шевелев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. науч. тр. ИЧМ. – 2007. − Вып. 14. − С.50 – 59. 10. Исаченко В.П. Теплопередача: учебник [для вузов. 4–е изд., перераб. и доп.] / В.П.Исаченко, В.А.Осипова, А.С.Сукомел. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с. 11. Кружилин Г.Н. // ЖТФ– 1936. – т. VI. – вып. 5. – С.858 – 865. 12. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа. – Москва: Наука, 1987. − 840с. 13. Бородулин А.В. Влияние процессов теплообмена в периферийной зоне на работу доменной печи / А.В.Бородулин, А.Л.Чайка, А.А.Сохацкий, А.Г.Шевелев // Международный научный журнал Acta Universitatis Pontica Euxinus. Специальный выпуск. – Днепропетровск, Варна. – 2010. −С.60 – 65. 14. Лехин И.В. Краткий словарь иностранных слов. / И.В.Лехин, Ф.Н.Петров. – 60 Москва, 1952. – 488 с. 15. Термографический метод обследования шахты доменных печей и его прило- жения: труды XV международной конференции [«Теплотехника и энергетика в металлургии»], (Днепропетровск, 7–9 октября, 2008) / Министерство образования и науки Украины, Национальная металлургическая академия Украины, Академия наук высшей школы Украины, Объединение предприятий «Металлургпром», Ас- социация «Центр внедрений энергосберагающих и инновационных технологий» − Днепропетровск: Национальная металлургическая академия Украины , 2008. – 300 с. 16. Чайка А.Л. Контроль состояния ограждения доменных печей с использовани- ем термограмм // Металлургическая и горнорудная промышленность – 2008. – №4. – с.109–111. 17. Домна в энергетическом измерении / [Бородулин А.В., Горбунов А.Д., Рома- ненко В.И., Орел Г.И.]. – Кривой Рог: СП «Мир», 2004. – 412 с. 18. Доменное производство «Криворожстали». [В.И. Большаков, А.В.Бородулин, Н.А.Гладков и др.] – Кривой Рог: СП «Мир», 2004. – 376 с. Статья рекомендована к печати докт.тех.наук И.Г.Муравьевой О.А.Сохацький, О.Л.Чайка, А.Г.Шевельов Теплова робота периферійної зони доменної печі та її вплив на показники доменної плавки Метою роботи є аналіз і визначення закономірностей протікання процесів те- пломасообміну в периферійній зоні та їх вплив на профіль, теплову роботу домен- ної печі. За допомогою тепло–газодинамічної моделі визначено вплив, параметрів роботи системи охолодження, стану футерівки, розподілу і температурного потен- ціалу газового потоку на товщину теплового примежового шару і причину утво- рення настилі в місцях інверсії температурного поля. Визначені закономірності і дана кількісна оцінка впливу теплової роботи периферійної зони на техніко– економічні показники доменної плавки. << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /DetectCurves 0.0000 /ColorConversionStrategy /CMYK /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedOpenType false /ParseICCProfilesInComments true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveDICMYKValues true /PreserveEPSInfo true /PreserveFlatness true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments true /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /CropColorImages true /ColorImageMinResolution 300 /ColorImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageMinDownsampleDepth 1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False /Description << /CHS <FEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002> /CHT <FEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002> /DAN <FEFF004200720075006700200069006e0064007300740069006c006c0069006e006700650072006e0065002000740069006c0020006100740020006f007000720065007400740065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e007400650072002c0020006400650072002000620065006400730074002000650067006e006500720020007300690067002000740069006c002000700072006500700072006500730073002d007500640073006b007200690076006e0069006e00670020006100660020006800f8006a0020006b00760061006c0069007400650074002e0020004400650020006f007000720065007400740065006400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e0074006500720020006b0061006e002000e50062006e00650073002000690020004100630072006f00620061007400200065006c006c006500720020004100630072006f006200610074002000520065006100640065007200200035002e00300020006f00670020006e0079006500720065002e> /DEU <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> /ESP <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> /FRA <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> /ITA <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> /JPN <FEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /KOR <FEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002e> /NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit. De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 5.0 en hoger.) /NOR <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> /PTB <FEFF005500740069006c0069007a006500200065007300730061007300200063006f006e00660069006700750072006100e700f50065007300200064006500200066006f0072006d00610020006100200063007200690061007200200064006f00630075006d0065006e0074006f0073002000410064006f0062006500200050004400460020006d00610069007300200061006400650071007500610064006f00730020007000610072006100200070007200e9002d0069006d0070007200650073007300f50065007300200064006500200061006c007400610020007100750061006c00690064006100640065002e0020004f007300200064006f00630075006d0065006e0074006f00730020005000440046002000630072006900610064006f007300200070006f00640065006d0020007300650072002000610062006500720074006f007300200063006f006d0020006f0020004100630072006f006200610074002000650020006f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000650020007600650072007300f50065007300200070006f00730074006500720069006f007200650073002e> /SUO <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> /SVE <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> /ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing. Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 5.0 and later.) >> /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ << /AsReaderSpreads false /CropImagesToFrames true /ErrorControl /WarnAndContinue /FlattenerIgnoreSpreadOverrides false /IncludeGuidesGrids false /IncludeNonPrinting false /IncludeSlug false /Namespace [ (Adobe) (InDesign) (4.0) ] /OmitPlacedBitmaps false /OmitPlacedEPS false /OmitPlacedPDF false /SimulateOverprint /Legacy >> << /AddBleedMarks false /AddColorBars false /AddCropMarks false /AddPageInfo false /AddRegMarks false /ConvertColors /ConvertToCMYK /DestinationProfileName () /DestinationProfileSelector /DocumentCMYK /Downsample16BitImages true /FlattenerPreset << /PresetSelector /MediumResolution >> /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ] >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice

Тепловая работа периферийной зоны доменной печи и ее влияние на показатели доменной плавки

Репозитарії

Схожі ресурси