Совершенствование балансовой логико-статистической модели доменного процесса

• Автор: Чесноков, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОМЕННОГО ПРОЦЕССА С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

1.1. Аналитический обзор (состояние вопроса)

1.2. Обоснование выбранного направления и задачи

исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УЧЕТА ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ В БАЛАНСОВОЙ ЛОГИКО-СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

2.1. Выбор расчетной схемы учета кинетических характеристик руд

2.2. Анализ влияния процессов восстановления на показатели работы доменной печи и сопоставление с практическими данными

3. УЧЕТ РЕАКЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ КОКСА

3.1. Исходные требования к металлургическим свойствам

и качеству кокса

3.2. Методика определения и учет влияния реакционной способности

кокса на показатели доменной плавки
3.3. Расчетный анализ взаимозаменяемости коксов различной металлургической ценности
4. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
4.1. Процессы теплообмена и восстановления в доменной печи
при выплавке специальных видов чугунов
4.2. Пофакторный анализ показателей доменной плавки
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Общее описание алгоритма и программы
Приложение 2. Описание блока исходных данных
Приложение 3. Определение температуры кристаллизации шлака

Совершенствование технологии доменной плавки на современном этапе связано, прежде всего, с внедрением мероприятий, направленных на повышение технико-экономических показателей процесса в целом, в том числе снижение удельных затрат энергоресурсов.
Для решения этих задач широко используются методы математического моделирования, которые позволяют внедрять в практику работы инженерно-технического персонала доменных цехов современных методов анализа управления и регулирования, основанных на компьютерном расчете процессов происходящих в доменной печи. При разработке математической модели процесса следует учитывать необходимость уменьшения зависимости качества расчетных результатов моделирования от объективных и субъективных факторов, например, недостаток исходной и текущей технологической информации или квалификации и опыта персонала. Для этого необходимо помимо формализованного математического описания исследуемых физико-химических процессов учесть колоссальный промышленный и технологический опыт работы доменных печей.
Первые теоретические и практические разработки по вопросам математического моделирования доменного процесса возникли в первой половине двадцатого века. Наиболее широкое распространение получил балансовый метод расчета А.Н. Рамма, с помощью которого можно было оценивать влияние наиболее значимых параметров доменной плавки: химического состава шихты, температуры и влажности дутья, степень обогащения его кислородом, вдувания различных топливных добавок (природный газ, мазут) и т.п. Балансовый метод и созданная Б.И. Китаевым теория теплообмена для шахтных печей послужили отправной точкой для создания кинетических моделей и одной из первых оте-

входа газа элементарный объем кокса (dVK) и составим уравнение материального баланса: изменение потока СО? (dix, нсм3/с) в элементарном объеме равно потреблению СО? на химическую реакцию:
dix = Кх ■ СО, ■ (IV -, (3.9)

где Т - температура в реакционной зоне, °К; р - давление газа, мм рт. ст; Кх -приведенная константа скорости реакции, с'1 , т.е., с учетом влияния диффузионного торможения (для мелкой фракции кокса она близка к истинной константе).
Дополнительно, свяжем текущее значение СО? в сечении X с начальным СО(' и расходом газа V0, нсм7с:
со, = (ЗЛО)
' О !х
где іх - потребление (расход) СО? на химическую реакцию на участке от начала слоя до сечения Xв нем3/с.
Подставив (3.9) в (3.10), разделив переменные и проинтегрировав dix от 0 до / и dVK от 0 до VK, получим:
V СО0 973Р
-/+v„(і + со,0) 1п - “ = кvv,, (3.11)
V0CO2-i 101,зг v '
Подставив в (3.11) соотношения
Vк = “ = ~77~ (3-12)
Рк <~кРк
i=vÆ°lzL0i (з.із)
i+co,
где С). - содержание углерода в коксе, доля; рк - плотность кокса, г/см3 ; получим
тШ?г-- ' (3',4)
101,3 TV0CKpK