WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

Во введениираскрывается актуальность проблемы разработки теории высокоскоростныхэнергосберегающих горелочных устройствизвестняковообжигательных вращающихсяпечей, совершенствованиягорелочных устройств и работы вращающейся печи на основеметодов моделирования в целях снижения энергетических затрат припроизводстве качественнойметаллургической извести дляудовлетворения все возрастающейпотребности сталеплавильногопроизводства, сформулированы цель и задачи работы, даетсяобщеепредставление о новизне полученныхрезультатов.

1. АНАЛИЗПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИИСПОЛЬЗОВАНИИ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙИЗВЕСТИ

В рамках поставленныхзадач рассмотрены и проанализированыпроцессы и работа агрегатовдля получения извести для сталеплавильного производства, атакже требования к извести, определяемыеэтим производством.

Рассмотреношлакообразование, как важнейший элементтехнологии конвертерной плавки, определяющий ходдефосфорации, десульфурации, показана роль основного компоненташлака – извести. Проанализированыпоказатели качества металлургической извести, показано,что основным из показателейкачестваконвертерной извести являются потери материала припрокаливании (ПМПП), поскольку именно этот показательопределяет активность извести и еефлюсующую способность. Сделан вывод онеобходимости повышения эффективности работытехнологического оборудования дляпроизводства металлургической извести ицелесообразности создания математическоймодели вращающейся печи по обжигу известняка,позволяющейсовершенствовать работу горелочногоустройства,прогнозировать расходприродного газа, а такжекачество и выход извести.

Проанализированыособенности производства мягко обожженной(металлургической) извести во вращающихся печах,технологии обжига известняка, горения топлива,конфигурации факела и ее влияния натехнологические параметры работывращающейся печи по обжигу известняка, физико-химические процессы итемпературные условия процессов при обжиге известняка,определяющиетребуемую степеньобжига и формирование требуемых металлургических свойств извести. Показано,что эффективность тепловой работыпечи и, впервую очередь, снижениеэнергозатрат, а также металлургическиесвойства извести при всех прочих равных условиях восновном определяются работой горелочного устройства.

Рассмотрено влияние работы горелочныхустройств на производство качественной металлургической извести,существующие типы горелок,отмечены их достоинства и недостатки.Показана необходимостьразработки новых более совершенныхгорелочных устройств для вращающихся печей, обеспечивающихпри переменных режимах работы печи близкие к оптимальнымусловия смешивания топлива и воздуха и условия сгорания, полноесжигание топлива в зонеобжига,формирование рациональной конфигурациизоны обжига, расширение диапазонарегулирования, уменьшениеэнергозатрат.

Рассмотрены различныеметоды моделирования устройств,агрегатов, технологий и процессовв металлургии.Проанализированы моделитепломассопереноса и аэродинамики (в том числе, модели турбулизации), а такжемодели работы вращающихся печей, которые имеют первостепенноезначение для исследования и моделирования технологических процессов,устройств и агрегатов для производства металлургическойизвести в целях повышения эффективностиработы оборудования и сниженияэнергозатрат.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ

И ЕЕ ГОРЕЛОЧНОГОУСТРОЙСТВА

Главная задачатехнологического процесса обжигаизвестняка –получениеизвести с требуемыми металлургическимисвойствами, которые характеризуются шестью нижеприведенными показателями качества. Для управления процессом тепловойобработки при производстве известицелесообразно выделить наиболее важный из этихпоказателей. Степень обжига (первыйпоказатель)принято оценивать потерямиматериала при прокаливании– показателем ПМПП, зависящем от суммарногосодержания СаО и MgO. Устойчивость вобожженномсостоянии (второйпоказатель) обеспечивается жесткойрегламентацией сроков поставки извести вконвертерный цех: не более суток с моментапроизводства. Наибольшая однородностьобжига (третий показатель) заданного фракционного состава(четвертый показатель) достигаютсяблагодаря использованию вращающихся печей.Известь с наиболее высокойреакционной способностью (пятыйпоказатель) получают при «мягком» обжиге,который наиболее характерен длявращающихся печей. Флюсующая способность(шестой показатель) определяется восновном также суммарным содержанием СаО иMgO. Поэтому важнейшим изпоказателей качества извести, определяющим ееметаллургические свойства, принятосчитатьПМПП.

В производственныхусловиях стремятся улучшить тепловуюработу печи при изменении расходовтоплива. В зависимости от конкретныхусловий протекания процесса обжигаприменяют либо «жесткий», либо «мягкий»факелы, изменяя глубину погружения горелкив рабочее пространство печи и (или)смещение заднего конца горелкиотносительно продольной оси печи (котороеопределяет угол наклона горелки квнутренней поверхности печи), а также меняярасход топлива. Тем самым изменяютконфигурацию рабочей зоны обжига.

Эффективность работывращающейся печи во многом обеспечивается рациональной конфигурацией зоныобжига, поскольку она в первую очередь влияет на качествоизвести. При определении рациональнойконфигурации зоны обжига вданной работе вводитсяобобщенный показатель эффективностиработы печиZ:

Z = у2 у3 /y1 => min.(1)

Он отражает стремлениеповысить производительность (у1), снизить потери товарной продукции за счетулучшения качества, уменьшая потери при прокаливании ПМПП (у2), снизитьэнергозатраты на производство за счет улучшения тепловой работыпечи, улучшая условия теплообмена междуфакелом и обрабатываемым материалом, снижая темсамым температуру уходящих газов нахолоднойголовке (y3).

Для определениярациональной конфигурации зоны обжигавыполнено исследование и статистическоемоделирование тепловой работы печи пометодике Бокса для плана 24.

В результате анализарезультатов экспериментальных обжиговполучили следующиезначения, определяющие рациональнуюконфигурацию рабочей зоныобжига во вращающейся печи:

смещение заднего концагорелки X1 = 0, 21 м,

глубина погружениягорелки Х2 = 1,9 м,

расход газа на горелку Х3 = 3100 м3/ч.

(Разрежение на горячей головке печиX4, какпоказали опыты, существенного влияния неоказывает).

Эти результатыиспользованы для проектирования новогогорелочного устройства – газовойтурбулентной горелки ГГТ, схема головкикоторой приведена на рис. 1. Ееособенности: кольцевое цилиндрическоесопло, образованное конической обечайкой ителом Коанда, подвижный коническийдроссель, завихритель газового потока идополнительные сопла.

Опытно-промышленныеиспытанияэтой горелки во вращающихся печах ИДП ОАО ММК показали, что она даетряд преимуществ по сравнению с применяемымигорелками ГВП: более высокую температуру факела,меньший коэффициент расхода воздуха, меньшийудельный расход природного газа, лучшеекачество извести.

Автором разработан рядопытно-промышленных конструкций горелочныхустройств типа ГГТ, предназначенныхкак для сжигания газообразного топлива (базовыйвариант, приведенный на рис. 2), так и длясжигания пылевидногококсика и отработаннойсмазочно-охлаждающей жидкости прокатногопроизводства.

Для определениярациональных условий сжигания топлива сприменениемгорелки ГГТ в целях совершенствованиятепловойработы вращающейся печи автор предлагаетиспользовать еще один показатель – показательэффективности работысожигательных устройств вращающейсяпечи:

Y = y1 (1 – у2)/у4mах.(2)

Он отражаетстремление повыситьпроизводительность (у1), снизить потеритоварной продукции за счетулучшения качества (у2) и улучшитькачествотепловой работы печи,снизив температуру накотлах-утилизаторах КУ (у4).

Рис. 2. Конструкцияопытно-промышленной газовой горелкиГГТ

Были проведеныэксперименты, в которыхизменялось: расположение иколичестводополнительных сопел,диаметр дросселя, конусность дросселя. Результаты экспериментов приведены в табл. 1. Они послужили исходными данными для построения статистическоймодели, представляющей зависимость эффективностиработы сожигательныхустройств от условийработыпечи:

Y =– 0,72081LФ + 3,23358TФ – 3,23358Х – 0,93806Тку + 0,66734 G,(3)

где LФ,TФ, Х, Тку, G –безразмерные: длина и температура факела,содержание кислорода в продуктах сгоранияна холодной головке печи, расход топлива.

Относительная длина факела при этом для сравненияопределялась косвенно длиной печи, где температура кожуха печи была не ниже 300°С.

Согласно уравнению(3) для повышенияэффективности работысожигательных устройстввращающейся печинеобходимо уменьшить длину факела Lф,повышать его температуруТФ, снижатьсодержание кислорода в отходящих газах X, неуменьшая при этом загрузку печи G. Кроме того, анализ экспериментальных данныхпоказал, что лучшее качество извести ибольший КПД печи были достигнуты призакрытии 4 верхних дополнительных сопел иоткрытии 4 нижних вгорелке с диаметром сопла110 мм и диаметром дросселя 106 мм (режим 4 в табл. 1).

Сравнениехарактеристик горелки ГГТ, разработаннойавтором, и горелки ГВП, разработаннойГипроНИИГазом и широко эксплуатируемой визвестковообжигательных вращающихсяпечах, свидетельствует о значительныхпреимуществах горелки ГГТ (табл. 2).

Эксплуатация первоговарианта опытно-промышленной газовойтурбулентной горелки ГГТ в 1998 г дала эффектповышения производительности вращающейсяпечи по обжигу известняка на 1 т/ч. При этомкачество извести повысилось на 20 % (ПМППуменьшились с 8 % до 5 %), а расход газауменьшился на 5-10 %. Ее применение,кроме того, значительноповышает стойкость футеровки и,следовательно, увеличивается межремонтныйсрок работы печей.

Улучшенная конструкциягорелки типа ГГТ в 1999 г. дала экономическийэффект 559 500 руб./год. Внедрение результатовмодернизации горелки типа ГГТ в 2000 г.позволило получить экономическийэффект19 826 552 руб./год. Предложенная конструкциясожигательного устройства для утилизацииотработанной экологически вреднойсмазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)прокатных цехов ОАО ММК позволяет присохранении производительности печи ивысокого качества извести сжигать до 270 лСОЖ в час, экономя при этом до 300 м3/ч газа.

Таблица 2

Сравнениехарактеристики горелок ГГТ и ГВП

Типгорелки

Характеристикагорелки

Температура факела, оС

Коэффициент расхода воздуха

Удельный расход природного газа,

м3 /чт

ПМПП, %

ГВП

1480

1,08-1,10

215,0-220,0

6-8

ГГТ

1560

1,02-1,03

200,0-205.0

5-6

В период с 1 по 28 февраля2003 года были собраны данные по дефектаммакроструктуры произведенныхнепрерывнолитых заготовок. Былпроанализирован марочный сортаментпродукции кислородно-конвертерного цехаОАО «ММК» с указанием количестваотобранных темплетов (всего в количестве 614штук), марок сталей и общего количестваиспытанных образцов на каждую марку и вцелом по группе марок. Он был сопоставлен срезультатами анализа качества извести заэтот же период. После статистическойобработки были получены таблицызависимости средних баллов дефекта осеваяхимическая неоднородность (ОХН) отсодержания СаО и от величины ПМПП. Иханализ показал, что изменение содержанияСаО в извести в рекомендуемомтехнологической инструкцией интервале 87– 91 %практически не сказывается на изменениибалла ОХН и на содержании серы в металле(рис. 3, а). Однако снижение ПМПП с 10 % до 5 %ведет к снижению содержания серы почти вдва раза (рис. 3, б, в).

а

бв

Рис. 3. Влияние величиныПМПП в извести на среднее значение баллаОХН (а), содержание серы (б) для качественныхконструкционных сталей и содержание серы(в) для сталей обыкновенногокачества

Таблица 1

Результатыопытов

№режима

Конструктивные параметры горелки

Температура кожуха печипо участкам по длине печи,0С

(Длинаодного участка 14 м)

Тmax /Тmin

Температурафакела ТФ,оС

Химический состав газа,

%

Температура на КУ

ТКУ, °С

Расход газа

V,м3/ч

Величина загрузки G, т/ч

ПМПП,%

1

2

3

4

5

С02

02

1

4 верхнихдополнительных сопла открыты, 4 нижних закрыты,диаметр дросселя D=106мм

340/ 300

342/ 320

342/ 290

290/ 260

230/ 140

1380

23

0.8

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»