Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ФАКЕЛОВ ГОРЕНИЯ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ РАСПЛАВА В АГРЕГАТАХ КОНВЕРТЕРНОГО ТИПА. СООБЩЕНИЕ 1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ФАКЕЛЕ ГОРЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-556-564

Полный текст:

Аннотация

Повышение производительности и снижение ресурсо- и энергоемкости при производстве стали в конвертерах предопределяет раз- работку технологических мероприятий и пути совершенствования конструкции агрегатов для обеспечения предварительного подогрева лома и других шихтовых материалов, интенсификацию дожигания отходящих газов в рабочем пространстве сталеплавильного агрегата и окислительно-восстановительных процессов в жидкой ванне при сохранении удовлетворительной стойкости дутьевых устройств и футе- ровки конвертера. Использование топливно-кислородных факелов горения в конвертерном процессе позволяет решить ряд многоцелевых технологических задач. Сгорание топлива в рабочем пространстве конвертера при формировании струи или использование погружных факелов горения значительно изменяет гидродинамическую картину в реакционных зонах и жидкой ванне. В работе термодинамическими методами определена динамика процессов горения газообразного топлива и окисления элементов конвертерной ванны при взаимодействии с высокотемпературными продуктами сгорания факела. Расчет процесса взаимодействия факела с химическими элементами конвертерной ванны проведен для равновесных условий. Установлено, что использование факелов горения изменяет состав газовой фазы в рабочем пространстве конвертера, в которой, кроме традиционно присутствующих при продувке кислородом О2 , СО, СО2 , образуются Н2 и Н2О. Присутствие этих газов изменяет тепловой режим и окислительную способность газовой фазы. При сжигании газокислородного топлива оптимальный состав исходной газовой смеси (природный газ и кислород) должен соответствовать соотношению 100  %  СН4   и  69  %  О2 , при этом в качестве продукта реакций окисления образуется парогазовая фаза, содержащая 40  %  СО2 и 60  %  Н2О. Полная энтальпия процесса сжигания газокислородного топлива при температурах конвертерной плавки при коэффициенте избытка кислорода более 1,0 (до  2,0) составляет примерно 200  кДж/моль исходных реагентов, при окислении метана углекислым газом – (–7)  ÷  (–14,5)  кДж/моль исходных реагентов при 1800  К, процесс становится эндотермичным при температурах более 2000  К (∆Н2200  =  (+7,7)  ÷  (+15,4)  кДж/моль); при окислении газа водяным паром ∆Н1800 – 2200  =  (+19,5)  ÷  (+70) кДж/моль исходных реагентов. Таким образом, только при окислении метана кислородом может быть достигнута температура факела более 1800 К. Использование в качестве окислителя воздуха, углекислого газа, паров воды не дает необходимого теплового эффекта. 

Об авторах

В. В. Солоненко
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
соискатель ученой степени кандидата технических наук кафедры металлургии черных металлов


Е. В. Протопопов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов, ректор


С. В. Фейлер
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
к.т.н., доцент, и.о. зав. кафедрой металлургии черных металлов


Н. Ф. Якушевич
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия
д.т.н., профессор-консультант кафедры цветных металлов и химической технологии


Список литературы

1. Шнееров Я.А., Смоктий В.В., Шор В.И. и др. Комбинированные процессы выплавки стали в кислородных конвертерах. Обзорная информация // Черная металлургия. Сер. Сталеплавильное производство. 1982. Вып. 4. С. 23.

2. Hosoki S. Production technology of iron and steel in Japan during 1992 // ISIJ International. 1993. Vol. 33. No. 4. Р. 427 – 445.

3. Osani H., Ohmiya S. Total hot metals pretreatment and BOF operation practice for high purity steelmaking. – In: 1 EOS Congress Düsseldorf, 1993. P. 41 – 46.

4. Krieger W., Proferl G., Pochmarskital L. Metallurgische und Betriebliche Ergebisse des LD-processes bei Zufur von Inerigasen durch den Tiegelboden // Berg – und Hüttemännische Monatshefte. 1983. No. 9. S. 332 – 338.

5. Haastert H.P., Hoffken E. Konverterstahlwerke kombiniertes blasen und das TBM-verfahren in den Stahlwerken der Thyssen // Stahl Agll Thyssen Technische Berichte. 1985. No. 1. S. 1 – 10.

6. Jacobs H. Q-BOP process – after eleven years // Metals. 1973. Vol. 25. No. 3. Р. 33 – 41.

7. Афонин С.З., Вяткин Ю.Ф., Югов П.И. Повышение эффективности конвертерного производства стали путем внедрения комбинированной продувки и динамических систем управления технологическим процессом // Сталь. 1986. № 10. С. 5 – 7.

8. Kitamura M., Hoh S. LD-converter way of combined blowing // Kobe Steel Eng. Repts. 1982. Vol. 32. No. 4. P. 85 – 87.

9. Mink P., Van Unen G., Deo B. Development in the bath agitation process at hoogovens. – In: 1 EOS Congress. Dusseldorf. 1993. P. 65 – 70.

10. Федорович В.Г., Карп С.Ф. Комбинированная продувка высокофосфористого чугуна в лабораторном конвертере // Изв. вуз. Черная металлургия. 1960. № 8. С. 34 – 37.

11. Ohnishi M., NagaiJ., Yamamoto T. etс. Metallurgical characteristics and operation of oxygen top and bottom blowing at Mizushima Works // Ironmak. And Steelmak. 1983. Vol. 10. No. 8. P. 28 – 34.

12. Jacobs H., Ceschin B., Dauby D., Claes J. Development and application of the LD-NC top and bottom blowing process // Iron and Steel Eng. 1981. Vol. 58. No. 12. P. 39 – 43.

13. Bogdandy L., Von Brotzmann K., Fritz E. Improvements in bottom blowing by combined blowing technique and increase of the scrap rate // Iron and Steel Eng. 1981. No. 9. P. 58.

14. Чернятевич А.Г., Протопопов Е.В., Ганзер Л.А. О некоторых особенностях окисления примесей в конверторной ванне при комбинированной продувке // Изв. вуз. Черная металлургия. 1987. № 4. С. 25 – 29.

15. ПротопоповЕ.В.,Чернятевич А.Г.,ЮдинС.В. Гидродинамические особенности поведения конвертерной ванны при различных способах продувки // Изв. вуз. Черная металлургия. 1998. № 8. С. 23 – 29.

16. Чернятевич А.Г., Бродский А.С., Пантейков С.П. Высокотемпературное моделирование поведения конвертерной ванны при комбинированной продувке кислородом // Изв. вуз. Черная металлургия. 1997. № 12. С. 27 – 31.

17. Протопопов Е.В., Айзатулов Р.С., Ганзер Л.А. и др. Прикладное изучение движения жидкости в зоне продувки струями с разным динамическим напором // Изв. вуз. Черная металлургия. 1996. № 6. С. 18 – 23.

18. Трубавин В.И., Просвирин К.С., Щедрин Г.А. и др. Особенности структуры и гидродинамики реакционной зоны при донной продувке конвертерной ванны кислородными и кислородно-то- пливными струями // Металлургия и коксохимия. 1979. № 63. С. 26 – 29.

19. Якушевич Н.Ф,, Строкина И.В., Полях О.А. Определение па- раметров окислительно-восстановительных процессов в системе Fe – C – O2 – H2 // Изв. вуз. Черная металлурги. 2011. № 8. С. 13 – 18.

20. Сурис А.Л. Термодинамика высокотемпературных процессов. Справ. изд. – М.: Металлургия, 1985. – 568 с.

21. Эллиот Д.Ф., Глейзер М., Рамакришна В. Термохимия сталеплавильных процессов / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1969. – 252 с.

22. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. В.П. Глушко. – М.: Наука, 1979. – 1620 с.

23. Толстогузов Н.В. Теоретические основы и технология плавки кремнистых и марганцевых сплавов. – М.: Металлургия, 1992. – 239 с.

24. Туркдоган Е.Т. Физическая химия высокотемпературных процессов / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1985. – 355 с.


Для цитирования:


Солоненко В.В., Протопопов Е.В., Фейлер С.В., Якушевич Н.Ф. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ФАКЕЛОВ ГОРЕНИЯ ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ РАСПЛАВА В АГРЕГАТАХ КОНВЕРТЕРНОГО ТИПА. СООБЩЕНИЕ 1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В ФАКЕЛЕ ГОРЕНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИРОДНОГО ГАЗА. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(7):556-564. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-556-564

For citation:


Solonenko V.V., Protopopov E.V., Feiler S.V., Yakushevich N.F. THERMODYNAMIC JUSTIFICATION OF OPPORTUNITY OF USING HIGH-TEMPERATURE COMBUSTION FLANKS FOR OXIDATION OF MELT IMPURITIES IN AGGREGATES OF CONVERTER TYPE. REPORT 1. THERMODYNAMIC ANALYSIS OF PROCESSES IN COMBUSTION FLAME WHEN USING NATURAL GAS. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(7):556-564. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-7-556-564

Просмотров: 149


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)