Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ОТОПЛЕНИИ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ ВАГРАНОЧНОГО ТИПА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-629-636

Полный текст:

Аннотация

С целью сокращения расхода кокса в шахтной печи ваграночного типа с открытым или закрытым колошником дополнительно  используется природный газ. Его сжигание с помощью горелочных устройств обычно осуществляется в выносных топках, установленных  по периметру кожуха печи. В зависимости от конструкции, горелки обеспечивают частичное или полное предварительное перемешивание  газа и воздуха при коэффициенте расхода воздуха 1,2 – 1,5. Далее продукты горения газа подаются непосредственно в слой шихты. При  реа лизации этого способа расход кокса составляет 8 – 9 % к металлозавалке, а расход газообразного топлива 30 – 40 м3/т расплава. Для этих  условий отмечено незначительное повышение температуры расплава (на 10 – 20 °С), рост производительности на 15 – 20 % при снижении  объема газообразных вредных выбросов на 20 – 25 % (в основном СО). В работе вагранки наблюдаются периодические нарушения газодинамического режима с подвисанием слоя шихтовых материалов, похолодание получаемого расплава, увеличение химического недожога  и ухудшение условий службы футеровочных материалов. При использовании слоевого способа сжигания газовоздушной смеси ее подают  в разогретый слой кусковых материалов с коэффициентом расхода воздуха не ниже 2,5 – 3,0 с формированием высокотемпературной зоны  при температуре 1350 – 1380 °С, шириной 60 – 70 мм, способной перемещаться по слою со скоростью 15 – 20 мм/мин. Для его реализации  в плотном продуваемом слое необходимо обеспечить равномерное перемешивание газа и воздуха, требуемые газодинамические условия и  создание заданного соотношения «газ – воздух» при коэффициенте расхода воздуха более 2,5 – 3,0. При подаче холодной газовоздушной  смеси в слой шахтных печей через фурмы зона горения делит весь слой на две ступени: первоначальную и конечную. Высокий температурный уровень зоны горения обеспечивает значительную скорость охлаждения материалов на стадии зажигания газовоздушной смеси,  что предотвращает ее воспламенение в свободном надслоевом пространстве. Отсутствие прямого контакта зоны высоких температур с  рабочим пространством агрегата повышает надежность и экономичность использования этого процесса (отсутствуют тепловые потери).  Применение слоевого способа сжигания природного газа для отопления чугунолитейной вагранки обеспечивает повышение производительности плавильного агрегата с 10 до 13,6 т/ч или на 36 % при сокращении удельного расхода кокса на 80 кг/т или на 33,3 %, уменьшении  общего расхода теплоты на процесс на 25 кВт или 18,78 % и потерь тепла с отходящими газами на 25,32 кВт или 16,2 %. При этом общий  тепловой КПД агрегата увеличивается с 35,58 до 42,26 % или на 15,81 %.

Об авторах

В. И. Матюхин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

кандидат технических наук,  доцент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии». 

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19.



Я. Г. Ярошенко
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

 доктор технических наук, профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии».

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19.



А. В. Матюхина
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Метрология, стандартизация и сертификация». 

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19.



В. А. Дудко
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

 магистрант кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии». 

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19.



С. Е. Пуненков
ОАО «Ураласбест».
Россия

главный технолог.  

624261, Россия, Свердловская обл., Асбест, ул. Уральская, 66.



Список литературы

1. Матюхин В.И., Матюхина А.В. Расчет и проектирование ваграночного комплекса плавки чугуна. – Екатеринбург: УрФУ, 2015. – 364 с.

2. Селянин И.Ф., Маркс Г.Л., Вальдман Л.М., Соколов Б.М. Экспериментальное исследование газообразования в слое кокса холостой колоши вагранки с расширенной зоной горения // Изв. вузов. Черная металлургия. 1991. № 10. С. 74 – 77.

3. Тепловая работа шахтных печей и агрегатов с плотным слоем / Я.М. Гордон, Б.А. Боковиков, В.С. Швыдкий и др. – М.: Металлургия, 1989. – 120 с.

4. Dong H., Cai J.-J., Wang G.-S., Yang J. Numerical simulation on gas flow affected by constructional parameters of pelletizing shaft furnaces // Dongbei Daxue Xuebao. Ziran Kexue Ban. J. Northeast. Univ. Natur. Sci. 2013. Vol. 34. No. 7. Р. 980 – 984.

5. Чаплыгин Ю.В., Еринов А.Е. Использование природного газа при плавке чугуна. – Киев: Наукова думка, 1976. – 237 с.

6. Natsui S., Kon T., Ueda S. etc. Analysis of heat and mass transfer in a packed bed by considering particle arrangement. Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials (IMRAM), Tohoku University, 2-1-1 Katahira Aoba-ku Sendai 980-8577, Japan.

7. Фуклеев В.А. О работе коксогазовых вагранок // Литейное производство. 1964. № 8. С. 34 – 35.

8. Меркер Э.Э., Карпенко Г.А., Тынников И.М. Энергосбережение в промышленности и эксергетический анализ технологических процессов – Старый Оскол: ТНТ, 2010. – 316 с.

9. Часов Л.И., Протопопов Л.П. Обобщение некоторых данных о плавке чугуна на коксогазовых вагранках // ВНИИНТИиЭПСМ: Сб. тр. 1971. Вып. 3. С. 346 – 349.

10. Светлов Ю.В. Интенсификация тепловых и гидродинамических процессов в аппаратах с турбулизаторами потока. Теория, эксперимент, методы расчета. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 304 с.

11. Лисиенко В.Г., Лобанов В.И., Китаев Б.И. Теплофизика металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1982. – 240 с.

12. Лобанов В.И., Матюхин В.И., Гольцев В.А., Ярошенко Ю.Г. Исследование условий формирования зоны горения в слое железорудных окатышей для улучшения их металлургических свойств // Изв. вуз. Черная металлургия. 1987. № 6. С. 103 – 104.

13. Селянин И.Ф., Феоктистов А.В., Бедарев С.А. Теория и практика интенсификации технологического процесса в шахтных агрегатах малого диаметра. – М.: Теплотехник, 2010. – 379 с.

14. Теория и практика теплогенерации / С.Н. Гущин, М.Д. Казяев, Ю.В. Крюченков, В.И. Лобанов; Под ред. В.И. Лобанова, С.Н. Гущина. – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. – 379 с.

15. Механика жидкости и газов /В.С. Швыдкий, Ю.Г. Ярошенко, Я.М. Гордон и др.; Под научн. ред. В.С. Швыдкого. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. – 464 с.

16. Телегин А.С., Швыдкий В.С., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос: Учебник для вузов / Под ред. Ю.Г. Ярошенко. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 455 с.

17. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование: Справочное издание. – М.: Теплотехник, 2002. – 688 с.

18. Равич М.Б. Поверхностное беспламенное горение. – М.-Л.: АН СССР, 1949. – 353 с.


Для цитирования:


Матюхин В.И., Ярошенко Я.Г., Матюхина А.В., Дудко В.А., Пуненков С.Е. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ОТОПЛЕНИИ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ ВАГРАНОЧНОГО ТИПА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(8):629-636. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-629-636

For citation:


Matyukhin V.I., Yaroshenko Y.G., Matyukhina A.V., Dudko V.A., Punenkov S.E. THE USE OF NATURAL GAS FOR HEATING OF SHAFT FURNACES OF CUPOLA TYPE TO INCREASE THE TECHNOLOGICAL PROCESSES EFFICIENCY OF PIG IRON SMELTING. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(8):629-636. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-629-636

Просмотров: 124


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


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