ИЗМЕНЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ПОРОЗНОСТИ СЛОЯ ОКАТЫШЕЙ ПО ДЛИНЕ ОБЖИГОВОЙ КОНВЕЙЕРНОЙ МАШИНЫ

Рассмотрены сложности в определении величины газодинамического сопротивления слоя окатышей в процессе термообработки на обжиговой машине конвейерного типа, связанные со значительными изменениями структуры слоя из-за его усадки в процессе сушки, низкой прочности сырых окатышей, сегрегации по высоте слоя, спекания и оплавления окатышей. В результате газодинамическое сопротивление слоя окатышей на конвейерных машинах значительно превышает величину сопротивления, которую получают при лабораторных исследованиях газодинамики слоя окатышей. Учитывая влияние большого количества факторов на структуру обжигаемого слоя окатышей, учесть которые можно только в их совокупном действии, введено понятие эквивалентной порозности. В результате расчета величины эквивалентной порозности по имеющимся в литературе данным и данным, полученным при отработке технологии обжига окатышей в высоком слое на конвейерных машинах Качканарского ГОКа, выявлена закономерность ее распределения по длине конвейерной машины. Установлено, что наиболее существенно порозность слоя снижается из-за усадки слоя в зоне сушки и растрескивания окатышей на выходе из нее. Проведенный анализ расчетных выражений для определения газодинамических характеристик слоя из окатышей позволил получить зависимости, которые с достаточной степенью точности можно использовать для расчета газодинамических характеристик слоя на конвейерных машинах с учетом различной порозности. Полученные в работе результаты могут быть использованы при определении газодинамических и тепловых режимов, обеспечивающих работу обжиговых конвейерных машин с низкими удельными расходами топлива и высоким качеством обожженного продукта.

коэффициент газодинамического сопротивления, эквивалентная порозность, железорудные окатыши, режим, обжиговая конвейерная машина, зона, термическая обработка, параметры, расход топлива, качество

1. Liu H., Jonsson L. T. I., Olofsson U., and Jönsson P. G. A Simulation Study of Particles Generated from Pellet Wear Contacts during a Laboratory Test // ISIJ International. 2016. Vol. 56 , No. 11, pp. 1910 – 1919.

2. Panic B., Janiszewski K. Model investigations 3D of gas-powder two phase flow in descending packed bed in metallurgical shaft furnaces // Metalurgija. 2014. Vol. 53 (3), pp. 331 – 334.

3. Liu, Y., Su, F.-Y., Wen Z. CFD modeling of flow, temperature, and concentration fields in a pilot-scale rotary hearth furnace // Metallurgical and MaterialsTransactionsB. 2014.Vol. 45 (1), pp. 251 – 261.

4. Dai C., Lei Z., Li Q. Pressure drop and mass transfer study in structured catalytic packings // Sep. Purif. Technol. 2012. Vol. 98 (1), pp. 78 – 87.

5. Li L., Remmelgas J., van Wachem B.G.M. Effect of drag models on residence time distributions of particles in a wurster fluidized bed: a DEM-CFD study // Kona powder and particle journal. 2016. Vol. 33, pp. 264 – 277.

6. Дмитриев Е.А., Носырев М.А., Трушин А.М. К вопросу определения порозности псевдоожиженного слоя в системе твердых частиц – газ // Химическая промышленность сегодня. 2013. № 9. С. 53 – 56.

7. К вопросу о порозности неоднородного псевдоожиженного слоя / Е.А. Дмитриев, О.В. Кабанов, М.В. Куликов, М.А. Носырев, А.М. Трушин // Теоретические основы химической технологии. 2015. Т. 49. № 6. С. 644 – 650.

8. Guo L., Morita K., Tobita Y. Numerical simulation of three-phase flows with rich solid particles by coupling multi-fluid model with discrete element method // Proceedings of the 20th international conference on nuclear engineering and the ASME 2012 power conference. 2012. Vol. 4, pp. 371 – 382.

9. Croft T. N., Cross M., Slone A. K. CFD analysis of an induration cooler on an iron ore grate-kiln pelletising process // Minerals engineering. 2009. Vol. 22, pp. 859 – 873.

10. Barati M. Dynamic simulation of pellet induration process in straight-grate system // International journal of mineral processing. 2008. Vol. 89 (1 – 4), pp. 30 – 39.

11. Todd R.S., Webley, P.A. Pressure drop in a packed bed under nonadsorbing and adsorbing conditions // Industrial & engineering chemistry research. 2005. Vol. 44 (18), pp. 7234 – 7241.

12. Schults H.J., Abel O. Durck Störmungsverhalten von FormkoksErz-Stükkoks-Systemen // Arch. Eisenhüttenwesen. 1974. Bd. 45. No. 5. S. 279 – 285.

13. Физико-химические и теплотехнические основы производства железорудных окатышей / В.М. Абзалов, В.А. Горбачев, С.В. Евстюгин и др. Под ред. академика Л.И. Леонтьева. – Екатеринбург: НПВП ТОРЭКС, 2012. – 340 с.

14. Yur’ev B.P., Gol’tsev V.A., Lugovkin V.V., Yarchuk V.F. Hydraulic Drag of Dense Beds Consisting of Particles of Different Shape // Steel in Translation. 2015. Vol. 45. No. 9, pp. 662 – 668.

15. Брюханов О.Н., Коробко В.И., Мелик-Аракелян А.Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики. – М.: Изд-во ИНФРА-М, 2012. – 253 с.

16. Ртищев А.С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники. – Ульяновск: изд. УлГТУ, 2007. – 171 с.

17. Стулов В.П. Лекции по газовой динамике. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 192 с.

18. Брюханов О.Н., Мелик-Аракелян А.Т., Коробко В.И. Основы гидравлики и теплотехники. – М.: Академия, 2011. – 240 с.

19. Гидравлический расчет трубопроводов и выбор тягодутьевых средств, обеспечивающих работу промышленных печей / С.Н. Гущин, М.Д.Казяев, Е.В.Киселев,В.С.Шаврин, Б.П. Юрьев. Екатеринбург: изд. УрФУ, 2011. – 140 с.

20. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.

21. Аэров М.Э., Тодес О.М., Наринский Д.А. Аппараты со стационарным зернистым слоем. – Л.: Химия, 1979. – 176 с.

22. Волков К.Н., Дерюгин Ю.Н., Емельянов В.Н. Методы ускорения газодинамических расчетов на неструктурированных сетках. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 535 с.

23. Волков К.Н., Емельянов В.Н. Вычислительные технологии в задачах механики жидкости и газа. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2013. – 468 с.

24. Чечеткин А.В. Высокотемпературные теплоносители. – М.: Энергия, 1971. – 496 с.

25. Ровенский И.И., Бережной Н.Н. Исследование газопроницаемости слоя окатышей // Изв. вуз. Черная металлургия. 1964. № 1. С. 27 – 32.

26. Теплотехника окускования железорудного сырья / С.Г. Братчиков, Ю.А. Берман, Я.Л. Белоцерковский и др. – М.: Металлургия, 1970. – 344 с.

27. Аэродинамические характеристики обжиговых конвейерных машин / Р.Ф. Кузнецов, Г.М. Майзель, Я.Л. Белоцерковский и др. // Металлург. 1974. № 7. С. 27 – 31.