Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината

Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината

Автор: Султангузин, Ильдар Айдарович

Шифр специальности: 05.14.04

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2005

Место защиты: Москва

Количество страниц: 414 с. ил.

Артикул: 2853491

Автор: Султангузин, Ильдар Айдарович

Стоимость: 250 руб.

Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината  Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината 

ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОКСОХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА В ЦЕЛОМ
1.1. Проблема подбора сырьевой угольной базы коксования
1.1.1. Подбор шихт на основе марочного состава углей и данных технического анализа
1.1.2. Анализ петршрафических методов составления угольных шихт
1.1.3. Математические методы подбора сырьевой угольной базы коксования
1.2. Проблема совершенствования технологии слоевого коксования
1.2.1. Подготовка угольной шихты
1.2.2. Температурный режим и подвод тепла к камерам коксования
1.2.3. Тушение и внепечная обработка кокса
1.2.4. Альтернативные технологии коксования
1.3. Методы математического моделирования процесса коксования
1.3.1. Методы моделирования процессов горения в системе отопления коксовых батарей
1.3.2. Методы моделирования нестационарных процессов передачи теплоты от газов через стенку к угольной шихте
1.3.3. Кинетические модели процесса коксования
1.4. Проблема оценки влияния качественных характеристик кокса на энергопотребление в доменном производстве
1.5. Проблема системного подхода к оптимизации энерготехнологической системы меткомбината
1.6. Проблема оценки воздействия вредных выбросов металлургиче ского комбината на окружающую среду
1.6.1. Выбросы вредных веществ в черной металлургии
1.6.2. Методы оценки воздействия на окружающую среду
1.6.3. Методы расчета рассеивания вредных выбросов в атмосфере
1.6.4. Методы определения воздействия на здоровье людей
1.6.5. Методы экономической оценки воздействия на окружающую среду
1.6.6. Методы оценки экологических последствий глобального потепления
1.7. Выводы и постановка задачи исследования
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ОТОПИТЕЛЬНОГО ГАЗА В КОКСОВОЙ БАТАРЕЕ
2.1. Разработка математической модели процессов горения газового топлива в обогревательных каналах коксовой батареи
2.1.1. Горение отопительного газа в обогревательном простенке
2.1.2. Многостадийное сгорание высших углеводородов
2.1.3. Постадийный анализ процесса горения метана
2.1.4. Система дифференциальных уравнений 1 го порядка
2.1.5. Система дифференциальных уравнений 2го порядка
2.1.6. Развитие модели горения неперемешанных газов
2.1.7. Оценка влияния непредельных углеводородов в газовом топливе на процесс горения
2.1.8. Результаты экспериментов по горению газа в коксовых батареях
2.1.9. Образование вредных выбросов при горении в коксовых батареях
2.2. Разработка модели расчета длины пламени и длины пути перемешивания газов
2.2.1. Анализ результатов предыдущих исследований
2.2.2. Оценка влияния различных факторов на длину пламени и пути перемешивания газов
2.2.3. Влияние спутности и затогоюниости факела на длину пламени и пути перемешивания газов
2.2.4. Влияние числа Рейнольдса и Фруда на длину пламени и пути перемешивания газов турбулентные и ламинарные пламена
2.2.5. Влияние степени закрытости канала на длину пламени и пути перемешивания газов
2.3. Разработка аэродинамической модели системы отопления коксовой батареи
2.3.1. Система уравнений аэродинамической модели
2.3.2. Оценка влияния различных регулирующих воздействий на высоту пламени
2.3.3. Выявление связи между аэродинамическими и конструктивными характеристиками и длиной пламени
2.3.4. Постановка задачи оптимального управления длиной пламени и равномерностью нагрева коксового пирога на основе совершенствования аэродинамических и конструктивных характеристик систем отопления коксовых батарей
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОКСОВАНИИ
3.1. Разработка и реализация методики расчета кинетики термического разложения угольной шихты в условиях процесса коксования
3.1.1. Разработка методики расчета кинетики термического разложения угольной шихты в условиях процесса коксования
3.1.2. Разработка и апробация метода расчета кинетических параметров процесса термического разложения угольной шихты на коксовых батареях
3.2. Разработка и применение физикохимической модели процесса коксования для решения задач усовершенствования технологического процесса и повышения качества кокса
3.2.1. Разработка одномерной математической модели нестационарного нагрева угольной шихты в процессе коксования
3.2.2. Математическое моделирование процессов тсплопереноса и термической деструкции угольной шихты в кокосовых печах
3.2.3. Разработка двумерной математической модели нагрева угольной шихты по высоте камеры коксования
3.2.4. Обеспечение равномерного нагрева угольной шихты по высоте камеры коксования
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ КОКСОВАНИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА
4.1. Современное состояние коксохимического производства и формирования угольной шихты на металлургическом комбинате
4.3.1. Показатели качества кокса как сырья для доменного процесса
4.1.2. Зависимости данных петрографического анализа от величины выхода летучих веществ и толщины пластического слоя
4.1.3. Совершенствование методов анализа показателей качества углей, угольных шихт и кокса
4.2. Установление зависимости индексов прочности кокса от химикотехнологических показателей
4.2.1. Построение теоретических зависимостей между различ
ными показателями реакционной способности кокса
4.2.2. Апробация зависимостей показателей реакционной спо
собности и горячей прочности кокса на основе промышленных экспериментов
4.2.3. Взаимосвязи между различными показателями прочности
4.3. Программная реализация методов формирования сырьевой
угольной базы в современных условиях производства металлургического кокса
4.3.1. Промышленный эксперимент по формированию новой
сырьевой базы на основе углей Кузнецкого бассейна
4.3.2. Разработка модели расчета горячей прочности кокса в
зависимости от характеристик угольной шихты по результатам промышленного эксперимента
4.3.3. Анализ влияния технологии коксования на горячую
прочность кокса по результатам промышленного эксперимента
4.3.4. Сравнение модели расчета горячей прочности кокса с
результатами расчета по другим моделям
4.3.5. Экономический эффект предложенных мероприятий
4.3.6. Коксохимическое производство, как сложная система, и
как элемент энерготехнологической системы металлургического комбината
5. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ 9 ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА И ЕГО СЫРЬЕВОЙ УГОЛЬНОЙ БАЗЫ
5.1. Применение системного подхода к решению задачи математиче 9 ского моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината
5.1.1. Системный анализ энерготехнологической системы ме
таллургического комбината
5.1.2. Металлургический комбинат, как многоуровневая иерар
хическая система
5.1.3. Этапы развития программноинформационной системы
ОптиМет оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината
5.1.4. Критерии оптимизации энерготехнологической системы
металлургического комбината
5.1.5. Постановка задачи и методы оптимизации энерготехно
логической системы металлургического комбината
5.1.6. Краткая характеристика программноинформационной
системы оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината
5.2. Проблема оптимизации угольной шихты на основе пстрографи
ческих моделей
5.3. Разработка метода равноэкономичных цен для оптимизации за
купок угольной шихты
5.3.1. Разработка методологического подхода по применению
теории спроса и теории производства к решению задачи совместной оптимизации производства и закупок угольного сырья
5.3.2. Альтернативные методы оценки технологической ценно 4 сти углей для коксования
5.3.3. Применение методов оптимизации для разработки мего 4 да равноэкономичных цен
5.3.4. Результаты применения метода равноэкономичных цен
для оптимизации закупок угольной шихты
6. РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТ 4 ВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА
6.1. Основные положения методологии последовательности воздей
ствия на окружающую среду вредных выбросов
6.2. Выбросы вредных веществ на усредненном металлургическом
комбинате
6.3. Расчет рассеивания вредных выбросов в окружающую среду
6.3.1. Расчет рассеивания на локальном уровне
6.3.2. Расчет рассеивания на региональном уровне
6.4. Физическое воздействие вредных выбросов на здоровье нассле
ния и оценки ущерба
6.4.1. Применение функций дозаэффект для определения
физического воздействия на здоровье населения
6.4.2. Зависимость воздействия на окружающую среду от ме
стоположения
6.4.3. Экономическая оценка ущерба окружающей среде от
вредных выбросов
6.4.4. Оценка глобального воздействия вредных выбросов
6.4. Реализация методологии оценки воздействия на окружающую
среду вредных выбросов металлургического комбината
7. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТА
ТОВ ОПТИМИЗАЦИИ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ И ЭКОНОМИЧЕСКОМУ КРИТЕРИЯМ
7.1. Оптимизация угольной шихты по экономическому и энергетиче
скому критериям
7.1.1. Анализ ценности угольного сырья при варьировании цен 2 на угли
7.1.2. Варьирование пропорций типов углей в угольной шихте 5 коксовых батарей
7.1.3. Результаты оптимизации угольной шихты по критерию 2 минимума себестоимости чугуна

7.1.4. Оптимизация состава угольной шихты с учетом энергопотребления металлургического комбината в целом
7.2. Оптимизация энерготехиологической системы по экологическо му критерию
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На ряде зарубежных установок Япония, Германия выявились определенные трудности эксплуатации коксовых печей и разрушение кладки, в связи с чем рассматриваются новые варианты термической подготовки с использованием тепла твердого теплоносителя или тепла доменного газа, газов после УСТК и после коксовых батарей. Так, в разработанном по проекту 8СОРЕ 9 процессе подготовки шихты уголь сушат в псевдоожиженном слое с разделением на крупные и мелкие классы и подогревом соответственно до 0 и 0С и последующим брикетированием мелких классов. По технологии 8СОРЕ проектируется полупромышленная установка. Об улучшении качества кокса и возможности использования в шихте повышенного количества слабоспекающихся углей при частичном брикетировании компонентов известно давно ,6. Еще в х гг. Кузнецком металлургическом комбинате было испытано частичное брикетирование шихты без применения связующего 6. При использовании технологии частичного брикетирования со связующим учитываются не только вяжущие, но и спекающие свойства связующего материала. В шихте обычно содержится до брикетов плотностью кгм. Наиболее широкое применение на практике нашли связующие материалы на основе нефтяных продуктов остатков различных процессов переработки нефти мазуты, гудроны, пеки, крекингостатки, битумы. В качестве связующих рассматривались продукты, выделенные из гудрона и смолы пиролиза бензина асфальтены и тяжелые ароматические углеводороды. На промышленной установке брикетирования на Криворожском КХЗ в качестве связующего использовался нефтебитум, а на брикетных установках Череповецкого металлургического комбината ЧерМК каменноугольный мягкий пек . С Миннефтехимпромом СССР был согласован промышленный выпуск связующего типа Брикетин, который предполагалось использовать на брикетных установках Авдеевского КХЗ и ОрскоХалиловского МК. Насыпная плотность частично брикетированной шихты зависит от содержания в шихте класса мм , , причем имеется оптимум, т. Для условий Криворожского КХЗ оптимальное с составляет . Брикетирование шихты широко развито в Японии, которая экспортирует технологию и оборудование в Южную Корею, ЮАР. По методу Ниппон Стил брикетируется часть шихты, а по методу Сумикоул неспекающие компоненты. В качестве связующего чаще всего используют каменноугольный пек либо смеси нефтяных пеков со смолой коксования . Важными характеристиками трамбованного угольного пирога являются плотность у, прочность на смятие ссм и на срез аср. Плотность обусловливает эффективность способа подготовки шихты, а достаточная прочность позволяет подавать пирог в печную камеру без значительных просыпсй угля и других осложнений при транспортировке. Повышение плотности угольной загрузки способствует снижению пористости кокса и повышению горячей прочности С5Я 2. В случае трамбованной шихты, ввиду повышенной плотности загрузки, продолжительность процесса коксования требуется увеличивать, однако за счет большей массы шихты, размещаемой в камере, разовая нагрузка даже при повышенном периоде коксования возрастает на . В работе исследовали влияние предварительного уплотнения угольной загрузки на пластометрические показатели углей Донецкого бассейна марок Г, Ж, К, ОС. Загрузку в пластометрическом стакане подвергали давлению 1,5 и МПа с помощью гидравлического пресса. Наблюдали повышение толщины пластического слоя у и снижение усадки . Результаты приведены в табл. Видно, что при наложении давления выше 1,5 МПа пластометрические показатели углей практически не меняются. При повышении давления прессования от 0 до 1,5 МПа на мм повышается толщина пластического слоя углей марок Г, Ж и К и на 4 мм в случае угля марки ОС. У газового угля при этом почти в 4 раза снижается усадка, тогда как угли остальных марок вспучиваются, что обусловливается развитием в пластическом слое газового давления вследствие уплотнения загрузки. Таблица 1. Под влиянием давления Р заметно менялись физикохимические свойства кокса табл. Таблица 1. Марка угля шахта Р, МПа Действительная плотность, гсм3 Удельное электросопротивление, Ом. ГЖ ш. К ш. К ш.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.303, запросов: 237