Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива
Выполнен анализ температурного потенциала горновых газов при сжигании различных марок пылеугольного топлива (ПУТ) в фурменной зоне доменной печи. Для расчета и выбора рациональных энергетических параметров работы фурменной зоны при вдувании ПУТ предложена балансовая теплоэнергетическая модель фур...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22309 |
| 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 фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива / А.Л. Чайка // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 267-270. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859597373760602112 |
|---|---|
| author | Чайка, А.Л. |
| author_facet | Чайка, А.Л. |
| citation_txt | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива / А.Л. Чайка // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 267-270. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description | Выполнен анализ температурного потенциала горновых газов при сжигании
различных марок пылеугольного топлива (ПУТ) в фурменной зоне доменной печи. Для расчета и выбора рациональных энергетических параметров работы фурменной
зоны при вдувании ПУТ предложена балансовая теплоэнергетическая модель фурменного
очага (ФО).
|
| first_indexed | 2025-11-27T21:58:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
267
УДК 669.162.221:669.162.263.4
А.Л.Чайка
ТЕПЛОВАЯ РАБОТА ФУРМЕННОЙ ЗОНЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ПРИ
ВДУВАНИИ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА
Институт черной металлургии НАН Украины
Выполнен анализ температурного потенциала горновых газов при сжигании
различных марок пылеугольного топлива (ПУТ) в фурменной зоне доменной пе-
чи. Для расчета и выбора рациональных энергетических параметров работы фурменной
зоны при вдувании ПУТ предложена балансовая теплоэнергетическая модель фурменного
очага (ФО).
Введение.
В связи с повышением цены на природный газ, его потребление в до-
менном производстве будет сокращаться, в перспективе в Украине рас-
сматривается широкое применение пылеугольного топлива при выплавке
чугуна. Вопросы экономичной работы печей на пылеугольном топливе и
паровоздушном дутье связаны с организацией устойчивого процесса сжи-
гания кокса и топливных добавок в фурменных очагах и поддержания ра-
ционального температурно – теплового уровня в фурменной зоне при раз-
личных параметрах дутья. Теплофизические факторы, влияющие на ус-
тойчивость работы фурменной зоны и доменной печи при использовании
ПУТ, на сегодняшний день изучены недостаточно.
Теоретическая температура горения является условной расчетной ве-
личиной и значительно превышает действительную температуру в фур-
менной зоне. Поэтому ее использование для описания устойчивости рабо-
ты фурменных очагов и балансовых расчетов доменной плавки непер-
спективно.
Более близкой к реальной температуре фурменных газов является ба-
лансовая температура [1]. Она позволяет более точно оценить энергетиче-
ские параметры работы фурменной зоны и теоретически обосновать вы-
бор дутьевого режима, который обеспечит наибольший эффект от сжига-
ния различных марок угольной пыли в доменной печи.
Цель работы – оценка температурного потенциала горновых газов
при сжигании различных марок пылеугольного топлива.
Метод и результаты расчета
Для анализа энергетического потенциала фурменной зоны доменной
печи при вдувании ПУТ использован основанный на принципах работы
реактора идеального перемешивания балансовой метод расчета темпера-
туры фурменных газов, учитывающий испарение технологических мате-
риалов и окисление элементов чугуна, поверхность ФО, потери тепла на
материалы, окружающие зону горения, фурменные приборы и иные фак-
торы [1, 2]. Уравнение расчета балансовой температуры ФО на 1 м3 ки-
слорода дутья имеет вид:
268
ТФО = (Qк +Qок+Qдсум+Qксум+Qдут+Qинж–Qисп –QН 2 О –Qф –Qнаг –Qпр) / ΣVгіСіtф,
где ТФО – балансовая температура ФО, 0С; Vгі – объем, занимаемый
компонентами горнового газа, м3; Сіtф – средняя теплоемкость компонен-
тов горнового газа, кДж/м3 0С; Qк, Qок – приход теплоты от горения кокса
и элементов чугуна, кДж; Qдсум – теплота от сжигания углерода дополни-
тельного топлива, кДж; Qксум, Qдут, Qинж –энтальпия кокса, дутья и инжек-
тируемого газа поступающих в ФО кДж; Qисп, QН 2 О, Qф, Qнаг и Qпр – рас-
ход теплоты на испарение технологического материала (Fe), на разложе-
ние влаги дутья, охлаждение фурм, нагрев материалов и иные потери теп-
лоты из фурменного очага, кДж.
Теплоту неполного сгорания угольной пыли рассчитывали из форму-
лы Д.И.Менделеева [3]:
Qдсум= 4,2*(24,6*С – 43*Н –26*О2 + 7*S) * Vпут, кДж/час.
Здесь Vпут – расход ПУТ, кг/час; С, Н, О2 и S –содержание углерода,
водорода, кислорода и серы в сухой массе ПУТ, %.
Результаты расчета
Расчет температурного потенциала горновых газов при вдувании ПУТ
выполнен для десяти марок угольной пыли, химический состав которых
приведен в табл.1.
Таблица 1. Химический состав сухой массы угольной пыли
Состав сухой массы, % Марка уг-
лей Углерод
С
Водород
Н2
Сера
S
Кислорода
О2
Азот
N2
Зола
А
Бурый Б 56,1 3,3 0,3 18,5 0,9 20,9
Д 62,1 4,4 3,9 10,4 1,2 17,9
Г 66,2 4,2 3,5 6,6 1,0 18,5
Ж 67,5 4,0 2,9 4,3 1,1 20,1
К 70,5 3,8 2,9 2,5 1,1 19,1
Тощ 73,7 3,3 2,7 1,1 1,1 18,0
ПА 75,7 2,9 2,0 1,5 1,0 16,9
АШ 75,9 1,5 1,8 2,0 0,8 18,0
АП, АК 88,6 1,6 1,8 1,1 0,9 6,0
Результаты расчета теоретической и балансовой температуры при вдувании
природного газа и ПУТ приведены на рис.1. При расчете принято, что ПУТ вду-
вается через 24 фурмы в доменную печь объемом 2000 м3, расход дутья 3800
м3/мин, температура 11000С, содержание кислорода в дутье 27 %.
На рисунке 1 минимальная температура при вдувании в фурменный
очаг ПУТ соответствует бурым углям, максимальная антрацитам. Разница
между балансовыми температурами при вдувание природного газа и ПУТ
достигает 1500С, а для теоретических температур разница доходит до
5500С. Температуры при вдувании в ФО различных марок углей возрас-
тают, от бурых углей к антрацитам в соответствии с их расположением в
269
таблице 1. Максимальная разница между теоретическими температурами
при вдувании различных марок ПУТ не превышает 1500С, балансовыми
температурами 400С. Это не позволяет говорить о предпочтительности той или
иной марки углей с точки зрения их теплотворной способности и является пред-
метом дальнейшего изучения, в том числе и с точки зрения влияния на качество
выплавляемого чугуна.
Рис. 1. Теоретическая (а) и балансовая (б) температуры фурменных газов при вду-
вании: 1 – природного газа, 2 – бурых углей, 3 – углей марки АП и АК
Учитывая опыт сжигания водо– угольных суспензий в топках паро-
вых котлов [4], при полном сокращении подачи природного газа в домен-
ную печь, работе с высокими концентрациями кислорода и нагревом ду-
тья, расширении топливной базы для производства чугуна ниже приведе-
на оценка тепловой работы фурменной зоны с ее применением (рис.2).
Анализ выполнен для вдувания в фурменную зону суспензии с макси-
мальным содержанием влаги – 40 % для 10 марок ПУТ (табл.1).
Рис. 2. Теоретическая (а) и балансовая (б) температуры фурменных газов при вду-
вании водо–угольной суспензии: 1 – бурых углей, 2 – тощих, 3 – АП, АК
1900
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
0 100 200 300 400 500
Расход ПУТ, кг/мин и СН4,
м3/мин
Те
ор
ет
ич
ес
ка
я
те
мп
ер
ат
ур
а,
о С
1
3
а
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 100 200 300 400 500
Расход ПУТ, кг/мин и СН4, м3/мин
Ба
ла
нс
ов
ая
те
мп
ер
ат
ур
а,
о С
1
3
2
б
2000
2100
2200
2300
2400
2500
2600
0 100 200 300 400 500
Расход сухой массы ПУТ, кг/мин
Те
ор
ет
ич
ес
ка
я
те
мп
ер
ат
ур
а,
о
С
1
2
3
а
1750
1800
1850
1900
1950
2000
2050
2100
2150
0 100 200 300 400 500
Расход сухой массы ПУТ, кг/мин
Ба
ла
нс
ов
ая
т
ем
пе
ра
ту
ра
,
оС
1
3
2
б
270
Результаты расчета показали, что в этом случае максимальная разница
балансовых температур соответствует бурым углям и антрацитам и составляет 40
оС при расходе ПУТ в 500 кг/мин или порядка 150 – 200 кг на тонну чугуна. Для
теоретических температур такая разница составляет 110 оС).
Использование водо – угольной суспензии позволяет приблизиться к
температурам в фурменном очаге, сопоставимым с вдуванием природного
газа и дает большие возможности для управления тепловым состоянием
доменной печи при варьировании расхода кислорода и производства чу-
гуна.
Выводы
1. Температурный потенциал горновых газов при вдувании в домен-
ную печь различных марок ПУТ изменяется незначительно. Это не позво-
ляет говорить о предпочтительности той или иной марки углей с точки зрения их
теплотворной способности и является предметом дальнейшего изучения.
2. Использование водо – угольной суспензии позволяет приблизиться
к температурам в фурменном очаге, сопоставимым с вдуванием природ-
ного газа и дает большие возможности для управления тепловым состоя-
нием доменной печи с целью обеспечения требуемого производства чугу-
на заданного качества.
3. Балансовая температура более точно по сравнению с теоретической
отражает температурный потенциал горновых газов. Ее использование
перспективно для оценки условий, обеспечивающих устойчивую работы
фурменной зоны, совершенствования методов расчета и управления тепло-
вой работой доменной печи при вдувании различных топливных добавок.
Автор признателен А.В.Бородулину за внимание, оказанное к работе.
1. Тепловая работа фурменных зон доменной печи /А.В.Бородулин,
В.П.Бородулина, В.В.Канаев, З.Ш.Плоткин // Металлургическая и горноруд-
ная промышленность. – 1993. – №2. – С.63–69.
2. Исследования режимов работы фурменной зоны доменной печи методами
математического моделирования / А.ЛЧайка, А.Г.Байбуз, В.С.Листопадов,
С.Т.Шулико, Г.Т.Цыганков // Международная научно–техническая конференция
«Теория и практика производства чугуна», посвященная 70–летию КГГМК “Криво-
рожсталь”. – Кривой Рог. – 2004. – С.328 – 332
3. Семикин И.Д, Аверин С.И., Радченко И.И. Топливо и топливное хозяйство
металлургических заводов. – М.: Металлургия, 1965. – 391с.
4. Делягин Г.Н. Опыт сжигания водо–угольных суспензий в топках паровых
котлов. – Москва. – 1966. – 88 с.
Сведения об авторе:
Чайка Алексей Леонидович, канд.техн.наук, старший научный сотрудник Ин-
ститута черной металлургии НАН Украины
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-22309 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0070 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T21:58:41Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Чайка, А.Л. 2011-06-21T17:59:42Z 2011-06-21T17:59:42Z 2008 Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива / А.Л. Чайка // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 267-270. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22309 669.162.221:669.162.263.4 Выполнен анализ температурного потенциала горновых газов при сжигании различных марок пылеугольного топлива (ПУТ) в фурменной зоне доменной печи. Для расчета и выбора рациональных энергетических параметров работы фурменной зоны при вдувании ПУТ предложена балансовая теплоэнергетическая модель фурменного очага (ФО). ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Приветствия Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива Article published earlier |
| spellingShingle | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива Чайка, А.Л. Приветствия |
| title | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| title_full | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| title_fullStr | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| title_full_unstemmed | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| title_short | Тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| title_sort | тепловая работа фурменной зоны доменной печи при вдувании пылеугольного топлива |
| topic | Приветствия |
| topic_facet | Приветствия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/22309 |
| work_keys_str_mv | AT čaikaal teplovaârabotafurmennoizonydomennoipečiprivduvaniipyleugolʹnogotopliva |