Введение к работе
Актуальность работы. Производство алюминия, магния, стали, ферросплавов, серого и ковкого чугуна, цветных металлов, карбида кальция, хлора и каустической соды, металлического натрия, фосфора и фосфорной кислоты, карборунда, полупроводников - все эти отрасли являются потребителями графитированной электродной продукции
Одной из основных технологических операций в производстве электродной продукции является процесс прокалки углеродистого сырья при высокой температуре Качественные характеристики прокаленного материала оказывают определяющее влияние на качество готовых электродных изделий
Из всех известных технологических агрегатов для прокалки углеродистого сырья (электрические, ретортные, камерные, лечи кипящего слоя) чаще всего используются вращающиеся печи, которые характеризуются наиболее низкой стоимостью, простотой обслуживания, имеют высокую производительность. Однако прокалка в этих печах имеет и" недостатки Процесс прокалки характеризуется высокими потерями сырья на угар углеродной части, а также потерями химического тепла продуктов горения, покидающих рабочее пространство печи, что ведет в свою очередь к увеличению удельного расхода топлива
Учитывая высокую стоимость, дефицит и снижающееся качество углеродистого сырья, очень важно дальнейшее изучение процесса прокалки с целью вовлечения в производство новых перспективных видов сырья и определения оптимальных условий его проведения с максимальным технико-экономическим эффектом Для этого необходимо совершенствование конструктивных параметров основных технологических агрегатов, определение структуры взаимосвязи параметров процесса и выбора критерия оптимальности, определение области оптимального ведения процесса, разработка алгоритма управления, обеспечивающего выполнение критерия оптимальности в реальных промышленных условиях
Поэтому исследование и оптимизация процесса прокалки углеродистого сырья является современной и актуальной научно-технической проблемой
Основной целью работы является исследование процесса прокалки углеродистого сырья и создание научно обоснованных методик расчета процесса прокал-
4 ки, оптимизация конструкционных параметров прокалочного агрегата для выбора оптимальной технологии переработки антрацита с наилучшими технико-экономическими показателями
Поставленная цель достигается путем решения следующих задач
- исследование и оптимизация процесса прокалки во вращающейся печи методом
математического моделирования,
совершенствование технологии прокалки углеродистого сырья,
разработка математической модели физико-химических и тепловых процессов про-
калки в усовершенствованном технологическом комплексе,
- исследование и поиск оптимальных условий проведения процесса прокалки антра
цита в усовершенствованном технологическом комплексе
Методы исследования. Математическое моделирование тепловых и физико-химических процессов прокалки Идентификация на основе экспериментальных данных и имитационное моделирование процесса прокалки с применением ЭВМ Методы оптимизации технологических процессов
Основные научные положения, выносимые на защиту
Математическая модель процесса прокалки углеродистых материалов во вращающихся печах.
Усовершенствованный способ прокалки углеродистых материалов в технологическом комплексе «барабанный подогреватель - вращающаяся печь»
Результаты математического моделирования процесса прокалки углеродистых материалов в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе
Оптимальные условия ведения процесса прокалки в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе
Научная новизна работы 1 Разработана математическая модель усовершенствованного технологического комплекса, включающая уравнения тепло- массообмена и формирования качества продукта и позволяющая рассчитать величины материальных и тепловых потоков, распределение температур газового потока, материала и футеровки, оценить качественные и количественные показатели процесса
Предложен алгоритм расчета удельного электрического сопротивления антрацита при прокалке во вращающейся печи, учитывающий распределения температур по длине печи и время пребывания материала на участке печи
Разработан усовершенствованный способ прокалки углеродистого сырья и технологический комплекс для его реализации, включающий барабанный подогреватель и вращающуюся печь
Разработана методика расчета и определены оптимальные условия проведения прокалки в предложенном комплексе
Научная новизна работы подтверждена патентом РФ № 2250918,2005г
Практическая значимость работы
1. Прокалка антрацита в технологическом комплексе позволяет добиться существенного экономического эффекта за счет минимизации угара углеродистого сырья, снижения суммарных энергетических затрат и повышения производительности.
Разработанная математическая модель процесса прокалки применима для проектирования и исследования широкого класса технологических процессов, проводимых во вращающихся печах
Материалы диссертационной работы приняты НПК «ЮгЦветметавтомати-ка» для использования при проектировании и внедрении систем управления процессом прокалки углеродистого сырья в промышленных условиях, что обеспечит получение экономического эффекта до 20 млн. рублей в год
4 Результаты работы используются в учебном процессе СКГМИ (ГТУ)
Апробация работы Основные положения диссертационной работы были
доложены и обсуждены на Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экологии России», Владикавказ, 2005, Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России», Ставрополь, 2005; Международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника история, современное состояние, будущее К столетию со дня рождения М А Глинкова», Москва, 2006, Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», Владикавказ, 2007, Научно-технических конференций СКГМИ (ГТУ), Владикавказ, 2005-2007
6 Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах, включая 1 патент.
Структура и объем работы Диссертация изложена на 115 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 127 наименований, 21 рисунка, 8 таблиц и 8 приложений
Автор выражает глубокую благодарность д т н, проф Рутковскому А Л за поддержку в проведении исследований.
