Введение к работе
Актуальность проблемы.Растущее загрязнение окружающей -. среды, сопровождающееся истощением природных ресурсов и. ростом цен на энергоносите да, делает всё более актуальным снижение удельных расходов первичной энергии и уменьшение газообразных и тепловых выбросов.
Целенаправленная подготозка теплоносителя,в широком смысле слова, (до сжигания топлива и после) позволяет уменьшить как общие энергозатраты и выбросы теплоэнергетических установок, так и расход самого топлива и выбросы теплотех-нологяческих установок.
Одним из основных видов топлива в черной металлургии является, доменный газ, который используется с добавками коксового или природного газа и подается потребителю посла мокрой газоочистки будучи насыщенным на іОС$ водяным паром.
чем вале температура доменного газа, тем больше его влагосодержание и, соответственно, ниже теплота сгорания. Увеличение расхода воды на газоочистку для охлаждения газа ведет к росту расходов на водоподготовку, перекачку,очистку шлама. Целесообразно найти оптимальную тешерагуру доменного газа и соответствующий el расход воды, а значит и расход энергии на газоочистку.
Одним из способов повышения эффективности использования теплоносителя после сжигания топлива является получение заданных параметров теплоносителя ( температура, скорость,концентрация компонентов), что достигается, в основном, повторний использованием теплоносителя в процессе иижекционного смешивания продуктов сгорания.
эффективность конвективного теплоооглзна, являющегося наиболее действенным'«фактором повышения скорости и равномерности нагрева, зависит от параметров теплоносители, которые, в свою очередь, связаны с кратностью инжекции а печноА камере или в топочном устройстве, а связи с разнообразием конструкции нечем и инфекционных устройств становятся всё более актуальными вопросы влияния конструктивных параметров печных инжекционных устройств на кратность инжекции и устойчивость
замкнутых '. рециркуляционных контуров. Для управления параметрами теплоносителя необходимо разработать методики их расчета.
Целью работы является разработка технических-средств
защиты окружающей среды через энергосбережение и сникение
газообразных и тепловых выбросов путем совершенствования
и разработки новых способов и устройств подготовки теплоно
сителя, как до сжигания тошшва, так и после, а именно:при
очистке доменного газа до заданных параметров и при инфек
ционном перемешивании продуктов сгорания в топочно-ияяек-
ционных системах. В связи с этим необходимо было решить
следующие задачи: - . -'
-
Разработать новую методику расчета орошающего .. скруббера:
-
Изучить факторы, влияющие на оптимальную температуру доменного газа после мокрой газоочистки и разработать методику её расчета.
, 3. Исследовать и дать математическое описание влияния конструктивных параметров топочно-иякекционных устройств и физических параметров сред на кратность инжекции.
4. Определить условия создания замкнутых контуров рециркуляции и разработать методику их расчета.
Ь. Исследовать основные параметры многокомпонентных смесей, получаемых при инкекционной лодготовке теплоносителя.
6. Исследовать возможности управления циркуляцией теп
лоносителя и разработать способы воздействия на его пара
метры и направление движения. -
Научная новизна. работе получены следующие основные результаты, определяющие её новизну:
I. Получено уравнение, связывающее энтальпию доменного газа на выходе из скруббера с начальными параметрами газа, относительным расходом и температурой орошающей воды.
г. Разработана методика расчета оптимальной.температуры доменного газа как температуры, при которой достигается минимум суммарных затрат на покрытие потерь тепла при сжигании влажного газа и на водоподготовку.
3. Разработана структурно-режимная классификация струй
ной рециркуляции газов, облегчающая анализ разнородной ин-
формации по инжекционной подготовке теплоносителя.
4. выведены уравнения, представляющие зависимости без
размерных конструктивных'параметров инжекционных систем с
заданной кратностью инжекцаи и физическими параметрами сме
шиваемых сред.
-
Разработана методика расчета полного замкнутого контура рециркуляции в рабочей камере и определены условия его существования. .
-
Получены зависимости для расчета физических и энергетических параметров многокомпонентных смесей, получаемых в процессе инжекционной подготовки теплоносителя.
: ?. Разработаны f исследованы технические средства . управления инжекционной подготовкой теплоносителя и воздействия на направления его движения. '.-.''
. Практическое значение. Результаты выполненных иссле
довании могут быть использованы на любом металлургическом
предприятии, где есть доменное производство как с замкну
тым, таки незамкнутым циклом водоосорота. Разработанная
методика позволяет рассчитать оптимальный режим охлааденш
доменного газа с учетом его начальных параметров, схемы во-
дооборота, температуры, окружающего воздуха и особенностей'
аотребителей. Применение оптимального режима охлаждения по-
зводяет снизить удельный расход энергии ка-подготовку домен-
- ного газа на 2 - 3. . . ~" : / - - '
Выведенные зависимости для расчета конструктивных параметров инжекционных систем в зависимости от заданной кратности инжекции дают возможность на стадии проектирования печи заложить необходимые конструктивные параметры, для обеспечения требуемого теплового режима. Требуемые физические характеристики печной среды могут быть получены . яа работающих печах путем их реконструкции - изменением; -геометрических размеров каналов и. окон и применением разработанных устройств управления инжекционной подготовкой
ТепЛОНОСИТеЛЯ. . ; " -
Реализация результатов работы. Полученные зависимости для расчета конструктивных параметров-инжекционных систем по заданной кратности инжекцаи использованы при разработке проекта реконструкции камерных печей термического
цеха завода "днепроспецсталь". & этот же проект внедрено разработанное в'процессе исследований устройство для управления параметрами теплоносителя в подподовых и&кекционнах топках с полощью протпвоборствуодих струй, (авторское свидетельство І6.ІІ7І642\.
К настоящем/ времени по этому проекту реконструировано пять термических печен, в которых получена высокая равномерность нагрева, что позволило сократить, длительность выдержки на основных режимах на 3 - 4 ч и уменьшить удельные тепловые.и газообразные выбросы на 12 - 16 %. Годовой экономический эффект 58,? тыс. р. (в ценах ІаУО г).
Апробация работы. Результаты работы были долодены и обсувдеяы на второй Всесоюзной научной конференции "Проблема энергетики теплотехнологш", Москва, іу8?г. ; третьей областной ковреренши молодых ученых, Запорожье,lad8r.; научно-технической конференции "іУІалоотходнме технологические процессы и сокращение промышленных выбросов в металлургическое промышленности", Запорожье, Гэ88г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития -электротехнологии1; Иваново, 1987г.; научно-технической конференции "Цроблемы энерго- и ресурсосберегающих технологии в чёрной.металлургии", Новокузнецк, 1989г.; международном семинаре "Научные основы конструирования металлургических печей.Теплотехника и экология", Днепропетровск, 1У93г.
Дубликации .До материалам диссертационной работы onytf-.ликовано 28 печатных работ, из них 4 авторских свидетель-, ства на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из вве- дения, пятя глав, общих выводов, списка литературы из Ш -наименований, 3 приложении и содержит 125 страниц машинр--писного текста, 35 рисунков,.13 таблиц . Общий объем диссертации - 1Ы> страниц. ,
