Главная » 2014 » Июнь » 28 » Скачать Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты. Елисеев, Андрей Александрович бесплатно
03:31
Скачать Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты. Елисеев, Андрей Александрович бесплатно
Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты
Диссертация
Автор: Елисеев, Андрей Александрович
Название: Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты
Справка: Елисеев, Андрей Александрович. Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты : диссертация кандидата технических наук : 05.14.04 Череповец, 2006 196 c. : 61 06-5/3822
Объем: 196 стр.
Информация: Череповец, 2006
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Описание процесса агломерации
12 Основные процессы и их закономерности
121 Газодинамические закономерности процесса
122 Особенности теплообмена в слое агломерационной шихты
123 Закономерности сушки агломерируемого слоя
124 Горение топлива при агломерации
125 Диссоциация известняка
13 Математическое моделирование тепло-массообмена в слое
14 Задачи исследования
15 Выводы по главе
Глава 2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛО-МАССООБМЕНА В АГЛОМЕРИРУЕМОМ СЛОЕ
21 Особенности разработки модели системы процессов 54 211 Системный подход к решению задачи 54 212 Особенности тестирования и адаптации
22 Формулировка математического описания
221 Подмодель процессов газодинамики в слое
222 Подмодель процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое
223 Подмодель массообмена при испарении и конденсации влаги
224 Подмодель формирования газовой смеси
23 Разработка дискретной модели
231 Численное решение задачи газодинамики
232 Дискретная модель конвективного теплообмена
233 Разработка приближенного решения процессов массообмена при сушке агломерируемого слоя
234 Разработка алгоритма расчета процесса горения твердого топлива в
235 Разработка алгоритма расчета процесса диссоциации известняка
236 Разработка алгоритма расчета процессов формирования газовой
24 Выводы по главе
Глава 3 ТЕСТИРОВАНИЕ, ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ И
АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ
31 Тестирование модели
311 Тестирование алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое
312 Уточнение математического описания процесса газодинамики и алгоритма решения
32 Проверка адекватности модели процесса спекания
321 Установление адекватности процессов газодинамики
322 Проверка адекватности модели тепло-массообменных процессов при агломерации
323 Учет процессов плавления и кристаллизации материалов
324 Проверка адекватности модели агломерационного процесса
33 Выводы по главе
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ ШИХТЫ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
ТЕХНОЛОГИИ АГЛОМЕР АЦИИИ 123 41 Зажигание агломерационной шихты при разном содержании кислорода в газовой фазе
42 Влияние высоты спекаемого слоя на показатели процесса агломерации
43 Исследование спекания при двухслойной загрузке
44 Влияние порозности слоя на тепло-массообменные процессы при агломерации
45 Влияние крупности частиц шихты на показатели агломерационного процесса
46 Разработка рекомендаций по совершенствованию технологии спекания
Введение:
Современные схемы получения черных металлов включают в себя стадию подготовки железной руды и других компонентов металлургической шихты к плавке. Не прошедшая специальных подготовительных операций или, так называемая, «неподготовленная» руда практически не применяется ни в доменном производстве, ни при бездоменном получении металла, ни в сталеплавильном производстве. Подготовка руды включает в себя дробление, сортировку, обогащение, но основным наиболее важным этапом является оку-скование.
Процесс агломерации железорудных материалов является одним из основных способов окускования (наряду с производством окатышей) при подготовке к доменному переделу.
Как известно, агломерация является одним из наиболее сложных металлургических процессов. При спекании шихты в слое протекают взаимосвязанные процессы газодинамики и тепло-массообмена (конвективный теплообмен между материалами агломерируемого слоя и газом, испарение и конденсация влаги, диссоциация гидратов и карбонатов, горение твердого топлива, плавление и кристаллизация материалов, окислительно-восстановительные процессы).
Исследованиям и разработке теории тепломассообменных процессов при агломерации железорудного сырья посвящено большое количество теоретических и экспериментальных исследований. Наибольший вклад в развитие теории и технологии агломерационного процесса внесли работы Бабушкина Н.М., Тимофеева В.Н., Коротича В.И., Пузанова В.П., Фролова Ю.А., Майзеля Г.М., Братчикова С.Г., Базилевича C.B., Вегмана Е.Ф., Белоцерковского Я.Л., Бабо-шина В.М., Шкляра Ф.Р., Сигова A.A., Шурхала В.А. и др.
При совершенствовании технологии доменной плавки, с целью снижения расхода кокса на процесс, повышаются требования к качеству рудной части шихты доменной печи, в частности, к качеству агломерата.
Качество агломерата на аглофабриках стран СНГ за последние 10 лет если и изменилось, то в худшую сторону. Содержание железа в агломерате на большинства аглофабрик снизилось, содержание мелочи крупностью менее 5 мм в агломерате, за исключением ОАО "Северсталь", по-прежнему остается на уровне 14 - 19 %, хотя реальное количество мелочи в агломерате, загружаемом в доменную печь, гораздо выше вследствие отсутствия на большинстве аглофабрик стадии сортировки и стабилизации гранулометрического состава агломерата. Поэтому в сравнении с лучшими зарубежными аглодоменными производствами, где содержание мелочи в поступающем в доменную печь агломерата не превышает 8 %, аналогичные данные отечественных аглофабрик в 2-3 раза хуже.
Содержание железа в агломерате зарубежных производств также значительно выше (57 - 59 %), чем у нас (в России и других странах СНГ), за исключением ОАО "Северсталь" (58 % при основности 1,56). Основность агломерата на лучших зарубежных образцах составляет 1,8 - 2,0, у нас - в диапазоне 1,0 - 1,7. Более высокое качество зарубежного агломерата достигается лучшей подготовкой и усреднением аглосырья, окомкованием, загрузкой, автоматизацией контроля и управления процессом и т.д.
В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании и оптимизации современных технологий процесса агломерации, а также в обосновании новых предложений. Для решения этих задач используются теоретические и экспериментальные методы исследования.
Экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными затратами и непредвиденными последствиями. Кроме того, они, как правило, направлены лишь на отдельные стороны процесса агломерации. Изучение процесса по отдельным элементам без учета взаимосвязи вносит значительную погрешность.
В качестве теоретического метода исследования используют, как правило, математическое моделирование. Моделированию тепло-массообменных процессов в слоевых металлургических агрегатах, в частности, процесса агломерации посвящено немало работ. К сожалению, эти модели полностью не приведены, отсутствуют компьютерные модели, следовательно, невозможно их использовать для проведения исследований и совершенствования технологии агломерации в конкретных условиях, а также применять в учебном процессе.
В настоящее время наблюдается тенденция к рассмотрению и изучению сложных технологических процессов с позиций системного подхода. При этом процесс представляется как система, состоящая из связанных и взаимодействующих между собой элементов.
В данной работе представлены результаты разработки комплексной динамической модели процессов газодинамики и тепломассообмена в агломерируемом слое, в которой учтены процессы и закономерности испарения и конденсации влаги, горения твердого топлива, диссоциации известняка, процессы плавления и кристаллизации. При разработке модели применен системный подход. Модель адаптирована с использованием экспериментальных данных, полученных в лабораторных и промышленных условиях. Разработанная модель использована для исследования закономерности процесса и совершенствования технологии спекания агломерата на конвейерных машинах, в частности, агломерационного производства (АГП) ОАО "Северсталь".
Основные результаты доложены на четвертой международной научно-технической конференции, посвященной 120-летию И.П. Бардина (Череповец, ОАО "Северсталь"-ЧГУ, 2003 г.); на международной научно-технической конференции "Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем" (Вологда, ВоГТУ, 2004 г.); на международной научно-технической конференции "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах" (Череповец, ЧТУ, 2004 г.). По материалам диссертации опубликовано 8 статей.
Настоящая работа содержит 196 страниц печатного текста, включает 79 рисунков, 17 таблиц и список литературы, состоящий из 117 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору Кабакову З.К. за научное руководство и помощь в написании настоящей работы, за консультации к.т.н. доценту Сумину С.Н., к.т.н., профессору Козлову Г.С. и другим сотрудникам кафедры «Металлургических технологий», а также к.т.н., менеджеру по исследованию сырья АГП ОАО «Северсталь» Детковой Т.В.
