Оптимизация режима работы и конструкции шахтной печи известкового производства черной металлургии

• Автор: Голубев, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Свойства сырьевых материалов и продуктов обжига

1.2. Особенности процесса шахтного обжига известняка и разновидности шахтных печей

1.3. Методы теплотехнического расчета шахтных печей

1.4. Постановка задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОФИЗИКИ ШАХТНОЙ ПЕЧИ ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА

2.1. Синтез математической модели тепломассообмена

в шахтной печи с осевой симметрией

2.2. Математическая модель диссоциации одиночной гранулы карбоната кальция
2.3. Алгоритм решения модели и его программная реализация
2.4. Идентификация и оценка адекватности математической модели
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСШИХ МАРОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ИЗВЕСТИ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ
3.1. Анализ химического состава известняков
3.2. Исследование кинетики обжига тонкодисперсного известняка
3.3. Изучение кинетики обжига крупнокускового известняка
3.4. Оценка лимитирующих стадий обжига гранулы
3.5. Анализ реакционной способности извести
3.6. Численный расчет обжига известняка в типовой шахтной
газовой печи
3.7. Исследование влияния высоты печи и положения горелочных поясов на тепловую работу печи
3.8. Исследование влияния режимных параметров
на тепловую работу печи
ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИОННОГО ОФОРМЛЕНИЯ И РЕЖИМНАЯ НАСТРОЙКА ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ
4.1. Результаты теплотехнического обследования шахтных печей
с прямым профилем футеровки
4.2. Оптимизация обжига известняка в шахтной печи
ОАО М3 Петросталь
4.3. Исследование процесса движения материала
в шахтной печи ФГУП ЛПЗ
4.4. Исследование условий возникновения кольцевого тока газов
на примере шахтной печи ФГУП ЛПЗ
4.5. Обоснование преимуществ прямоточнопротивоточной схемы теплообмена
4.6. Расчет условий функционирования шахтной печи с прямоточнопротивоточным принципом теплообмена и нижним контуром рециркуляции газов
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


После второй очереди модернизации в сравнении с аналогичными объектами расход газа планируется снизить со 5 до 5 кг. Достоверность результатов работы. Приводимые результаты, выводы и рекомендации обоснованы путем сопоставления результатов численных расчетов, лабораторных анализов, экспериментальных и производственных данных. Эффективность предложенных мероприятий подтверждена в ходе опытно-промышленных испытаний и по итогам внедрения. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной конференции «Металлургические технологии и экология» (ВО «РЕСТЭК», Санкт-Петербург, ); отраслевом семинаре производителей извести (ОАО «УИК», пос. Угловка, Новгородская обл. СПГГИ (ТУ). Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 статьях. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 8 страницах машинописного текста (в том числе рис. Во введении обоснована актуальность работы, определены цель, идея и решаемые задачи, названы основные защищаемые положения, научная новизна и практическая значимость. В первой главе выполнен краткий научно-технический анализ современного состояния и перспектив развития теории и практики производства металлургической извести в шахтных печах. Вторая глава посвящена вопросам моделирования шахтного обжига известняков, содержит разработанные математические описания диссоциации гранулы карбоната кальция и теплофизики шахтной печи для обжига известняка, алгоритмы компьютерной реализации этих моделей, программный интерфейс. В третьей главе изложены условия производства высших марок металлургической извести: содержатся результаты анализов химического состава известняков, реакционной способности извести, данные по кинетике обжига мелкодисперсного и крупнокускового известняка; приводятся результаты численных расчетов обжига известняков на печах типовых отечественных конструкций, объясняются причины снижения их эффективности. Приложения содержат документы и материалы, подтверждающие результаты внедрения, сводные таблицы результатов численных расчетов. Диссертационная работа объединена общей идеей совершенствования принципов расчета и режимной настройки шахтных печей и, на этой базе, создания эффективной теплотехнической схемы процесса обжига известняка и конструктивных решений, создающих предпосылки для успешного использования шахтных печей в производстве металлургической извести. Свойства сырьевых материалов и продуктов обжига Сырьем для производства извести в шахтных печах чаще всего служит кальциевый известняк. Наряду с ним иногда используется мел, крайне редко -мрамор. Основными кальциевыми минералами, присутсвующими в осадочных породах карбонатной группы являются кальцит и арагонит, из которых преобладает кальцит (табл. Таблица 1. Структура карбонатных пород определяется особенностями слагающих их минеральных зерен и зависит от размера, формы и характера поверхности последних. По структуре различают зернисто-кристаллические, плотные, пористые и землистые карбонатные породы []. Состав кальциевых известняков меняется в широких пределах. Их нормируемыми показателями являются минимальное суммарное содержание СаО и MgO, максимальное содержание MgO, содержание примесей таких, как кремнезем, сера и фосфор. Требования к химическому составу известняков для производства кальциевой извести стандарта ИС-1, используемой в электросталеплавильном процессе, представлены в табл. Таблица 1. Крупность материала, обжигаемого в шахтных печах российских конструкций, составляет от до 0 мм, иностранные компании строят печи, работающие и с более мелким (от мм) известняком. Несмотря на широкий диапазон крупности, соотношение размеров крупной и мелкой фракции камня не должно превышать 1,5-2, например, -,-, -0 мм. Прочность известняков, обжигаемых в шахтной печи, обычно превышает МПа, а истираемость составляет около 2 %. Последний показатель, наряду со склонностью известняка к растрескиванию при обжиге, характеризует изменение крупности материала. В сравнении с вращающимися печами изменение крупности известняка невелико, поэтому им можно пренебречь []. MgC -> MgO + Ct + 9,3 кДж/моль MgC.