к.т.н., доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”
д.т.н., профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”
аспирант кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Postgraduate of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”
студент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии»
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Student of the Chair “Thermal Physics and Informatics in Metallurgy”
к.т.н., доцент кафедры «Стандартизация и сертификация»
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Standardization and Certification”
Одно из направлений совершенствования технологий обжига известняка в шахтных печах связано с улучшением условий горения природного газа при сжигании его непосредственно в слое материала. Для реализации такой технологии необходимо обеспечить развитие двух параллельных процессов: подготовительного, при котором происходит формирование исходной газо-воздушной смеси и подогрев ее до температуры воспламенения, и основного, в течение которого происходит слоевое горение газообразного топлива. При фурменной подаче воздушного дутья и соосной струйной подаче газообразного топлива под повышенным давлением при наличии на пути струй газопроницаемой насадки более мощный газовый поток (природный газ), вытекающий из сопла с высокой скоростью во внешнюю среду, создает условия для эжектирования воздушного потока. Внутри кольцевого пространства между потоками формируется зона горения, на внутренней и внешней стороне которой возникают циркуляционные вихри, направленные вдоль оси струи к соплу, улучшающие стабильность воспламенения газо-воздушной смеси. Значительная дальнобойность турбулентных струй при повышенных давлениях газовой среды, а также возможность достаточного (полного) их перемешивания в пограничном слое, открывает возможность формирования газовоздушной смеси заданного состава вдоль фронта факельного процесса движения газовых струй. Для воспламенения газового потока в слое необходимо обеспечить его предварительный подогрев как минимум до температуры 800 – 1050 °С с использованием источника тепла, располагаемого вблизи его вх да. Энергоэффективность этого направления подтверждена экспериментальными исследованиями на шахтной печи с диаметром рабочего пространства 3 м. По результатам экспериментального зондирования отапливаемой зоны шахтной печи для обжига известняка в режиме слоевого способа сжигания природного газа были установлены закономерности изменения температурного поля обжигаемого слоя с формированием максимума температур 1200 °С на расстоянии 200 мм от среза сопла. Глубина формирования зоны горения ограничивалась уровнем 110 мм с распространением области высоких температур на расстояние до 1000 мм. Установлена технологическая возможность формирования области высоких температур с уровнем 1100 – 1600 °С при протяженности высокотемпературной зоны вглубь в пределах до 2000 мм.
One of the ways to improve the technology of limestone roasting in shaft furnaces is associated with improvement of conditions of combustion with natural gas when burning it directly in the layer. To implement this technology, it is necessary to ensure the development of two parallel processes: preparatory, in which the initial gas-air mixture is formed and heated to the ignition temperature, and the main one, during which a layer of combustion of gaseous fuel occurs. At air-blast tuyere feed and at coaxial jet supply of gaseous fuel under increased pressure when there are gas permeable nozzles in the path, a more powerful gas flow (natural gas) flows out of the nozzle at high speed into the external environment. It creates conditions for air flow ejection. Inside the annular space between the streams, a combustion zone is formed, on the inner and outer side of which there are circulating vortices directed along the axis of the jet to the nozzle. It improves stability of the gas-air mixture ignition. The considerable range of turbulent jets (at elevated pressures of the gaseous medium), as well as the possibility of sufficient complete mixing in the boundary layer, opens up the possibility of forming a gas-air mixture of a given composition along the front of the flare process, the movement of gas jets. To ignite the gas flow in the layer, it is necessary to ensure its preheating at least to a temperature of 800 – 1050 °C using a heat source located near its entrance. Energy efficiency of this direction is confirmed by experimental studies on a shaft furnace with a working space with diameter of 3 m. According to the results of experimental sounding of the heated zone of a limestone shaft furnace (in the mode of layer burning of natural gas), regularities were established in changing the temperature field of the burning layer with the formation of maximum temperature of 1200 °C at a distance of 200 mm from the nozzle section. The depth of formation of the combustion zone was limited to the level of 110 mm with the spread of the region of high temperatures over a distance of up to 1000 mm. Technological possibility of forming a region of high temperatures of 1100 – 1600 °C with a length of the high-temperature zone up to 2000 mm was established.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.