Тимофей Витальевич Ерохов, ассистент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
Игорь Анисимович Левицкий, к.т.н., доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
Геннадий Станиславович Подгородецкий, к.т.н.
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
Gennadii S. Podgorodetskii, Cand. Sci. (Eng.)
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
Владислав Борисович Горбунов, к.т.н., Заместитель директора НОЦ «Инновационные металлургические технологии»
Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4
Vladislav B. Gorbunov, Cand. Sci. (Eng.), Deputy Director of the Research Center “Innovative Metallurgical Technologies”
4 Leninskii Ave., Moscow 119049, Russian Federation
Особенности организации технологического процесса и конструкции печи значительно влияют на параметры процессов дожигания, тем самым определяя необходимость построения математической модели зоны дожигания. В данном исследовании проведено моделирование газодинамики, химических реакций, конвективной диффузии и теплообмена в газовой среде над расплавом в экспериментальной плавильной печи-газификаторе при трех различных значениях расхода дутья и двух положениях фурм для дожигания. Получены распределения температур и концентраций продуктов дожигания. При нижнем расположении фурмы процесс дожигания осуществляется в области «отраженной» струи, образуются застойные зоны вокруг фурмы и между отраженной струей и поверхностью расплава, что ухудшает дожигание. При верхнем расположении фурмы дожигание происходит внутри первичной струи, осуществляется интенсивное перемешивание всех компонентов печной атмосферы и дожигание проходит более полно, что приводит к увеличению температуры отходящих газов при увеличении однородности полей температуры и концентраций по сравнению с нижним положением фурмы. Установлено, что при нижнем положении фурмы факел оказывается разомкнутым, его форма существенно зависит от расхода дутья, а объем с ростом расхода дутья увеличивается. При верхнем расположении фурмы факел является замкнутым, с увеличением расхода дутья его форма не изменяется, а объем уменьшается. Для процессов восстановления в шлаковом расплаве предпочтительно верхнее расположение фурмы, в то время как для получения генераторного газа с большим содержанием горючих компонентов на выходе из печи предпочтительно более близкое к поверхности расплава расположение фурмы.
Organization of technological process and design of a furnace significantly affect the parameters of post-combustion, determining the need to develop a mathematical model of post-combustion zone. Modeling of gas dynamics, chemical reactions, convective diffusion and heat transfer in the gas phase above the melt was carried out in an experimental melter-gasifier furnace at three different values of mass flow rates and two positions of post-combustion tuyeres. Temperature distributions and off-gas components concentrations were obtained. It was found that at the lower position of the tuyere, post-combustion is carried out in the area of reflected jet, stagnant zones are formed around the tuyere and between the reflected jet and the melt surface, which decrease the post-combustion level. At the upper position of the tuyere, post-combustion occurs inside the primary jet, intensive mixing of all components of the furnace atmosphere occurs, post-combustion undergoes more completely, which leads to an increase in the off-gases temperature with an increase in uniformity of temperature fields and concentrations compared with the lower position of the tuyere. At the lower position of the tuyere, the flame zone turns out to be open, its shape significantly depends on the mass flow, and the flame zone volume increases with an increase in the mass flow. At the upper position of the tuyere, the flame zone is closed, with an increase in the mass flow, its shape does not change, but the flame zone volume decreases. For reduction processes in slag melt, the upper position of the tuyere is preferable, while for production of the producer gas at the furnace outlet, position of the tuyere closer to the melt surface is preferable.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.