Многофазная модель процесса обжига известняка в коксовой печи

• Автор: Буркин, Максим Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ ПО ТЕПЛОВОЙ
РАБОТЕ ПЕЧЕЙ
§ 1 Общая теория работы химических реакторов
§2 Г орение кокса
§3 Обжиг известняка
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ
§1 Общие замечания
§2 Основные допущения
§3 Уравнения масс
§4. Уравнения энергии
§5. Межфазный тепломассообмен и кинетика химических
превращений
§6. Численное решение полученной системы
дифференциальных уравнений
§7. Результаты численных расчетов
ГЛАВА 3. УЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И
ВНУТРИПОРОВОГО ГОРЕНИЯ КОКСА
§1 Обоснование необходимости уточнений
§2 Основные допущения
§3 Учет внутрипорового горения в уравнениях масс
§4. Учет продольной теплопроводности в уравнениях энергии
§5. Кинетика реакции окисления
§6. Преобразование системы уравнений к удобному виду для
численного интегрирования и ее решение
§7. Анализ результатов, выводы

ГЛАВА 4. УЧЕТ ПОЛИДИСПЕРСНОСТИ ИЗВЕСТНЯКА
§1 Основные допущения
§2. Учет фракционного состава шихты в основных уравнениях
§3. Результаты численных расчетов, выводы
ГЛАВА 5. УЧЕТ ВЛАЖНОСТИ ШИХТЫ
§1 Процесс сушки
§2 Вклад паровой фазы в систему уравнений
§3 Влияние влажности шихты на распределение основных
параметров
ГЛАВА 6. РАЗЛИЧНЫЕ РЕЖИМЫ ПОДАЧИ ВОЗДУХА
§1 Граничные условия
§2 Результаты численных расчетов, выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Перечень условных обозначений
ас, щ- радиусы частиц кокса и извести, м. а/а) - радиус границы разложения известняка, м. ар — характерные размеры пор, м.
Je. Ji(t) , Ji(2) - интенсивности выгорания углерода, разложения известняка и образования негашеной извести, отнесённые на единицу длины канала, кг/(м с).
kg(i), ks(2), kg(3), kg(4) — массовые концентрации кислорода, азота, диоксида углерода и водяных паров в газе. к1 g(i) , к!' g(D - Массовые концентрации кислорода на поверхности горения и внутри пор кокса
тс , тц1) , mi(2> ~ массовые расходы кокса, известняка и негашеной извести соответственно; кг/с.
пс, п/ - число частиц кокса, известняка в единице объема, м'3. пр — число пор в единице объема, м"3
Р - давление, Па.
Qgc , Qgi ~ интенсивности теплообмена между газом и коксом, между газом и известняком, отнесенные к длине печи, Дж/(м с). R - радиус печи, м.
S - площадь сечения печи, м2
Тс, T/a), Tg - температуры кокса, известняка и газа, К.
Та - температура поверхности раздела кокс - газ, К у5 - скорость шихты, м/с. vg — скорость газа, м/с.
, а///) , 0-1(2) ~ объёмные содержания кокса, известняка и негашеной извести соответственно.
ßc , ßi - коэффициенты теплообмена между коксом и газом, между известняком и газом, Дж/(м К с).
Глава 3. УЧЕТ ПРОДОЛЬНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ВНУТРИПОРОВОГО ГОРЕНИЯ КОКСА §1 Обоснование необходимости уточнений.
В данной главе представлено дальнейшее развитие математической модели процесса обжига известняка, описанной выше. Необходимость учета некоторых факторов, которыми пренебрегали во второй главе, связана с тем, что представленные выше результаты качественно верно описывают работу реактора, но по некоторым параметрам расходятся с промысловыми данными. В частности, здесь предложены некоторые уточнения с учетом внутрипорового горения кокса, а так же лучистого распространения тепла из зоны активного горения печи. Эти принятые дополнения позволили более полно и адекватно описать наблюдаемые в действующих печах промысловые данные по температуре газа на выходе из печи.
§2 Основные допущения.
Допущения, описанные в §1 второй главы, остаются в силе. Помимо этого необходимо ввести ряд предположений, связанных с дополнениями к модели, введенными в этой главе.
Для математического описания внутреннего горения примем следующие допущения. Поры представляют собой сферические полости одинакового радиуса, сообщающиеся между собой, так что газ может беспрепятственно распространяться внутри частицы кокса. При выгорании их геометрия не нарушается. Можно считать, что пока пористость кокса <0.64, поры не соединяются между собой. В противном же случае необходимо учитывать перекрытие внутренних поверхностей разных пор. Однако, как показывают расчеты, пористость достигает этого критического значения в нижней части печи (зона прогрева воздуха). Массовый расход кокса при этом не более 5% от