Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик

• Автор: Кривцов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Липецк
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1. Математическое моделирование температурных полей

в доменных воздухонагревателях

1.2 Анализ методов оптимизации режимов работы блока доменных воздухонагревателей

1.3. Задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ПОДОГРЕВ ДУТЬЯ ПОПЕРЕЧНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА В НАСАДКЕ И КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОЙ МАССИВНОСТИ
2.1. Исследование влияния поперечной теплопроводности в футеровках и насадке доменного воздухона1ревателя
2.2. Исследование влияния способов критериального представления коэффициента термической массивности

на процесс теплопереноса в доменном воздухонагревателе

2.2.1. Приближенный аналитический метод определения коэффициента термической массивности
2.2.2. Анализ результатов расчета
2.3. Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАГРЕВА ДУТЬЯ
3.1. Расчетное исследование влияния неравномерности
распределения температурного поля в насадке доменного воздухонагревателя на эффективность нагрева дутья
3.2. Исследование влияния роста гидравлического сопротивления
насадки в период нагрева на температурные параметры теплоносителей
3.3 Выводы
4. АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ К УСЛОВИЯМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
4.1. Выбор коэффициентов адаптации математической модели
4.2 Методика адаптации математической модели регенеративного теплообмена к характеристикам действующих доменных воздухонагревателей
4.3. Выводы
5. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ДОМЕННЫХ
ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ
5.1. Экспериментальная методика оптимизации режимов работы доменных воздухонагревателей
5.2. Расчетная методика оптимизации режимов работы доменных воздухонагревателей
5.3. Выводы ОБЩИЕ ВЫВОДЫ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Решение задач управления группой (блоком) воздухонагревателей доменной печи связано с определением характеристик квазистационарных и переходных режимов, при которых сформулированный критерий оптимальности достигает экстремума. Как правило, при оптимизации режимов воздухонагревателей в качестве критерия принимают среднюю или минимальную за полный цикл работы аппаратов блока температуру нагрева дутья. В третьей главе исследовано влияние кинетических параметров тепло-массопереноса на эффективность нагрева дутья. В четвертой главе решалась задача адаптации детерминированной математической модели к условиям функционирования действующих воздухонагревателей. В пятой главе Изложена экспериментальная и расчетная методики оптимизации работы блока доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических и аэродинамических характеристик. Представленный материал является обобщением результатов, полученных автором при выполнении научно-исследовательских работ в Липецком государственном техническом университете в период с по гг. Диссертант выражает глубокую признательность д. Коршикову В. Д. за научное руководство работой, к. Бянкину И. Г. за помощь в проведении расчетных исследований. В настоящее время и на обозримый период достаточно эффективной конкуренции доменному производству чугуна не предвидится. Это подтверждается низкой долей металла, производимого сегодня в мировом хозяйстве альтернативными способами (около 1 %). Аналитические оценки многих авторитетных специалистов на XXI в. Согласно прогнозам [1], не менее % первичного металла будет произведено на базе доменного производства. Известно, что эффективность работы металлургических печей определяется в основном температурой нагрева используемых в них газов (воздух и др. В частности, повышение температуры нагрева дутья в доменных печах является эффективным способом снижения удельного расхода топлива, интенсификации протекающих в них процессов, улучшения технико-экономических показателей [2-9]. В г. С. С наиболее высокой температурой дутья работали доменные цехи ММК - °С, ЧерМК - °С, НЛМК - °С, ЗСМК - °С. Максимальная температура дутья достигнута на доменных печах №2, 5 и № ММК - , и °С соответственно, на доменной печи №5 Чер МК - °С, №3 ЗСМК - °С. Опыт работы отечественных и зарубежных доменных печей показал, что при нагреве дутья до - °С и более не отмечается серьезных расстройств хода доменных печей. На Мариупольском металлургическом комбинате «Азовсталь» при повышении температуры дутья до °С отмечалось снижение расхода кокса на 0,% на каждые °С повышения температуры нагрева дутья при некотором снижении производительности печи []. Однако постепенное физическое старение и ухудшение состояния парка доменных воздухонагревателей ограничивает величину температур нагрева купола теплообменников уровнем - °С для того, чтобы избежать значительного крипа огнеупорных футеровок. В последнее время ведущие предприятия осуществляют последовательное обновление парка аппаратов, поэтому возникает необходимость поиска путей коррекции и последующей оптимизации режимов работы блока воздухонагревателей с учетом индивидуальных конструктивных и теплотехнических особенностей аппаратов с улучшения их технико-экономических показателей. Успешное решение задачи оптимизации режима работы блока воздухонагревателей возможно лишь при использовании адекватной математической модели регенеративного теплообмена, адаптированной к индивидуальным характеристикам аппаратов, на основе информации об их теплотехнических и режимных параметрах. Такая модель позволит в режиме реального времени прогнозировать тепловую эффективность работы, формировать режимную карту и своевременно определить по выбранному критерию [] целесообразность постановки теплообменника на ремонт. Повышение требований к качеству чугуна, ужесточение экономических и экологических требований диктуют необходимость дальнейшего совершенствования систем автоматизации доменных печей. Подсистема оптимального управления тепловой работой воздухонагревателей является частью АСУ комплекса доменной печи.