Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината на основе трехмерного моделирования тепловых процессов

• Автор: Исаев, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

1 Современное состояние коксового производства и анализ путей

повышения энерготехнологической эффективности коксовой батареи

1.1 Назначение и способ производства кокса

1.2 Анализ способов обогрева и конструктивных особенностей коксовых батарей

1.2.1 Классификация коксовых батарей

1.2.2 Обогрев коксовых батарей

1.2.3 Анализ гидравлического режима коксовых батарей

1.2.4 Анализ конструктивных особенностей печных камер
1.3 Анализ путей повышения энерготехнологической эффективности
коксовых батарей
1.3.1 Влияние показателей качества кокса на энергопотребление в доменных печах
1.3.2 Анализ факторов влияющих на качество кокса
1.3.2.1 Влияние состава угольной шихты на качество кокса
1.3.2.2 Влияние плотности загрузки и влажности шихты на показатели
качества кокса
1.3.2.3 Анализ температурного режима процесса обогрева и его влияния
на показатели качества кокса
1.3.2.4 Анализ методов математического моделирования физико-химических
процессов в коксовой батарее
1.3.3 Анализ методов сохранения и полезного использования теплоты
после коксовой батареи
1.3.3.1 Методы утилизации теплоты с уходящими газами
1.3.3.2 Анализ тепловых потерь через ограждающие конструкции кок-

совых батарей и методы их устранения
Анализ потерь теплоты с прямым коксовым газом
Анализ методов утилизации теплоты кокса
Снижение вредных выбросов на коксохимических производствах
Европейских стран и России
Основные выводы и постановка задачи исследования
Анализ и повышение энерготехнологической эффективности
коксовых батарей металлургического комбината
Составление баланса выработки и потребления ТЭР в КХП
Баланс потребление коксового и доменного газа
Баланс потребления пара на КХП
Баланс выработки коксового газа и пара на КХ
Повышение энерготехнологической эффективности коксовых батарей
Определение влияния конструктивных характеристик батарей
комбината на потребление ТЭР и качество кокса
Влияние периода коксования угольных шихт и способа тушения
на качество кокса
Определение влияния фактической влажности шихты на эффективность работы коксовой батареи
Определение потенциала энергосбережения в батарее на основе
результатов расчета материального и теплового баланса
Сравнение удельных показателей потребления и расхода теплоты
батареями комбината с лучшими зарубежными батареями
Экспериментальные исследования коксовой батареи металлургического комбината
Разработка энергосберегающих мероприятий для повышения
энерготехнологической эффективности коксовой батареи
Основные выводы по главе

3 Численное исследование физико-химических процессов в печной камере коксовой батареи на основе применения методов трехмерного моделирования
3.1 Обоснование целесообразности применения трехмерной численной модели по сравнению с двух- и одномерными моделями
3.2 Описание геометрических характеристик исследуемого объекта и схемы обогрева
3.3 Состав отопительного газа и определение механизма окисления углеводородов
3.4 Построение расчетной сетки для численного исследования
3.5 Определение граничных и входных условий численной модели
3.6 Определение структуры расчета и описание используемых математических моделей
3.7 Обоснование пригодности численной модели на основе сравнения с данными натурного (промышленного) эксперимента
3.8 Применение трехмерной численной модели для повышения степени равномерности распределения температур и показателей качества кокса в коксовом пироге
3.9 Основные выводы по главе
4 Снижение вредных выбросов при оптимизации коксохимического производства
4.1 Описание метода последовательности воздействия на окружающую среду вредных выбросов
4.2 Описание программно-информационной системы «ОптиМет»
4.3 Определение энергетического и экологического эффекта при совершенствовании коксохимического производства
Выводы
Список используемых источников
Приложения

зателей качества кокса является математическое моделирование физикохимических процессов в коксовой батарее.
1.З.2.4. Анализ методов математического моделирования физикохимических процессов в коксовой батарее.
Перед анализом работ связанных с моделированием процессов горения, необходимо определить параметры, влияющие на степень равномерности распределения температур и соответственно на длину факела.
Определению длины факела посвящены следующие работы [1, 5,15, 19, 20, 29.и др.]. На длину факела оказывают влияние следующие параметры, основными из которых являются:
1. химический состав газового топлива и его теплотворная способность [5, 15, 19 и др.];
2. физические свойства газов и подъемные силы [1,8, 35];
3. температура газового топлива и воздуха горения, поступающих в обогревательный канал [15, 19];
4. коэффициент избытка воздуха и степень рециркуляции газов через рециркуляционное окно [16];
5. тип потока газов в обогревательном канале (ламинарный, турбулентный, переходный), определяемый критериями Рейнольдса и Фруда [1, 8];
6. степень закрытости газового потока и геометрические размеры обогревательного канала (ширина канала, диаметр газовой горелки и проходное сечение воздушного канала, расстояние между ними и т.д.) [5, 7, 19].
Определив влияющие на длину факела факторы необходимо перейти к анализу работ посвященных методам математического моделирования горения в коксовой батарее и оценить, что сделано на сегодняшний момент по направлению исследуемой тематике и определить пути развития данного направления.
Методам моделирования физических процессов горения в коксовой батарее посвящено крайне мало работ и основой для изучения могут служить работы [23, 44, 48, 47].