Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Литературный обзор 6
1.1 Классификация стекловаренных печей 7
1.2 Основные этапы стекловарения 9
1.3 Оценка эффективности работы оборудования
1.4 Структура потока в печах для производства стекломассы 13
1.5 Современные представления о физико-химических превращениях в стекловаренных печах 17
1.6 Износ огнеупорных стен печи 19
1.7 Основные выводы из литературного обзора. Формулировка задачи исследования 24
Глава 2 Экспериментальная часть 26
2.1 Метод исследования 26
2.2 Экспериментальная установка 30
2.3 Методика исследования 35
Глава 3 Результаты моделирования процесса на экспериментальной установке 40
3.1 Тестовые измерения 40
3.2 Влияние условий подвода энергии 47
3.3 Конструктивные параметры печи 57
3.4 Превращения в реакторе-стекловаренной печи 103
Глава 4 Предложения по модернизации 114
4.1 Анализ износостойкости кладки действующей печи 114
4.2 Конструктивные решения 116
4.3 Технологические рекомендации 116
4.4 Результаты внедрения 117
Выводы 119
Список литературы
- Оценка эффективности работы оборудования
- Экспериментальная установка
- Влияние условий подвода энергии
- Технологические рекомендации
Введение к работе
Актуальность темы.
В современных стекловаренных печах используется несколько способов подвода энергии к расплаву. Наиболее перспективным с технологической точки зрения является способ, реализованный на печах сопротивления, где энергия выделяется в самом расплаве при пропускании сквозь него электрического тока в результате высокого сопротивления расплава. Печи сопротивления значительно эффективнее пламенных печей (в которых тепло передаётся излучением от горящего факела к поверхности расплава) в теплотехническом аспекте. КПД пламенных печей существенно ниже электрических. Капитальные затраты на постройку пламенной печи выше, чем на постройку электрической, поскольку требуется дополнительное оснащение для утилизации тепла отходящих газов, для газового хозяйства. И, хотя на сегодняшний день стоимость единицы энергии (подводимой к расплаву), полученной сжиганием природного газа ниже стоимости электроэнергии, наблюдается тенденция к сближению этих величин. Вследствие высокого КПД и несколько меньшей стоимости капитальных затрат на строительство, электропечи могут конкурировать с пламенными печами в том случае, если цены на кВт получаемой энергии будут близки. Однако, в районах, оснащённых природным газом, использовать пламенные печи экономически выгоднее.
При проектировании электрических печей в нашей стране пользуются опытом проектирования пламенных печей, зачастую неоправданно перенося закономерности пламенной варки стекла на электроварку. Так как способ подвода энергии к расплаву в электрических печах существенно отличается от пламенных, то температурные и гидродинамические условия внутри бассейна электрической печи будут отличаться от условий в пламенной печи подобной конфигурации. Целесообразно разработать новый подход к исследованию печи для варки, рассматривая её как химический реактор с внутренним источником
С.-Петербург
ОЭ 200#акт Г/К
тепла, т.е. использовать методы химической технологии для исследования процесса.
Исследования распределения температур и скоростей внутри варочного бассейна электропечи, выяснение особенности работы данного агрегата могут не только помочь в проектировании новых печей, но и в модернизации имеющегося оборудования.
Поэтому актуальным является как исследование печей сопротивления ( в данной работе объектом исследования является электрическая печь сопротивления, производительностью 30 тонн в сутки), так и использование методов химической технологии в других отраслях промышленности.
Цель работы.
Повышение эффективности работы стекловаренной печи путём изменения условий протекания процесса - распределения скоростей и температур внутри варочного бассейна. В соответствии с этой целью, были определены следующие задачи:
Разработать метод исследования и создать экспериментальную установку, удовлетворяющую требованиям моделирования, и позволяющую изучить распределение температур и структуру потока в бассейне печи
На основании данных физического моделирования электрической стекловаренной печи выяснить распределение температур и скоростей внутри печи. Определить основные факторы, влияющие на скорость данного химического процесса.
Выяснить влияние конструктивных параметров на распределение температуры и структуру потока в печи, и предложить наиболее эффективную комбинацию этих параметров.
Используя методы химической технологии, определить влияние структуры потока и распределения температур на превращения, происходящие при варке стекломассы.
Научная новизна.
Впервые исследовалась электрическая печь подобной конфигурации и размера. Ранее исследования проводились для пламенных печей. Получены данные по распределению скоростей и температур в данной печи, которые не соответствует распределению скоростей в пламенных печах, и имеют существенные особенности, связанные со спецификой подвода энергии к расплаву.
На основании исследований структуры потока и температурного поля в печи, внесены конструктивные изменения, обеспечивающие более равномерное перемешивание внутри бассейна - порог. Впервые для этого типа печи произведена оценка времени пребывания в варочном бассейне для различных режимов работы печи, и определены условия полного превращения исходного сырья в продукт.
Установлен основной определяющий фактор, обуславливающий разрушение кладки, определены наиболее уязвимые места разрушения кладки печи. Обоснованы конструктивные решения по уменьшению износа кладки в этих местах.
Практическая значимость
Для данной конструкции печи разработан ряд мероприятий, обеспечивающий увеличение времени непрерывной работы печи: изменение внутренней геометрии печи путём установки порога, выбор оптимального вылета электродов для обеспечения равномерного нагрева всего объёма, предложены соответствующие меры по уменьшению износа наиболее
уязвимых мест кладки. Результаты реализованы при реконструкции электрической стекловаренной печи на Харовском стекольном заводе.
На защиту выносятся:
-
Метод исследования и установка для физического моделирования процесса в стекловаренной печи
-
Результаты моделирования полей температур и скоростей внутри варочного бассейна электрической стекловаренной печи при различных условиях варки.
-
Результаты опытов по определению времени пребывания в варочном бассейне, и оценка эффективности агрегата на основании данных о времени полного растворения, временах пребывания и указанных полей скоростей и температур.
-
Результаты реализации разработки на печи Харовского стекольного завода.
Публикации
По результатам работы опубликованы 2 научные статьи в журналах и в тезисах конференции «Стекловарение 2002».
Структура и объём работы
Работа состоит из введения и обзора литературы, общетеоретической части (глава 1), экспериментальной части (главы 2-4), выводов, списка литературы и приложений 1-3.
Работа изложена на 127 страницах, содержит 61 рисунков, 10 таблиц и 70 литературных ссылок на работы отечественных и зарубежных исследователей.
Оценка эффективности работы оборудования
Для оценки эффективности работы оборудования - в данном случае стекловаренной печи - необходимо узнать распределение температур внутри варочного бассейна. В условиях электрических печей, сделать это несколько проще, чем для пламенных, т.к. отсутствуют горелки над расплавом, однако выяснение распределения температур, тем не менее, остаётся довольно сложной процедурой, и используется не часто [32].
Измерение температуры производится стандартной платиновой термопарой, защищенной от действия расплава керамическим (корундовым, металлическим - выбор материала диктуется требованиями к стойкости в стекле) чехлом. Термопара погружается в расплав вертикально, показания снимаются при продвижении её по толщине измеряемого слоя с заданным шагом. После этого термопара переставляется в другое место бассейна, и повторяется вся процедура. В итоге мы имеем некий набор точек измерения температуры внутри бассейна, и значения температуры в заданных точках. Процесс пирометража чрезвычайно трудный, т.к. работать персоналу приходится при высоких температурах. Также существуют печи, для которых проведение подобных измерений усложняется ещё больше. В печах с холодным верхом, т.е. печах, вся поверхность варочного бассейна которых покрыта шихтой, температура под сводом гораздо ниже, чем у других, однако проведение пирометража осложняется наличием слоя шихты, через который требуется протолкнуть чехол с термопарой. Если чехол термопары сделать более прочным (увеличить толщину стенки), то чувствительность термопары упадёт - вследствие инерционности материала чехла, а если уменьшить - возникает риск разрушения термопары при налипании стекломассы на обратном ходу.
Кроме распределения температур, необходимо оценить интенсивность конвективного перемешивания внутри варочного бассейна печи, и на этом этапе встречаются серьёзные трудности. Измерять скорость потоков стекломассы внутри варочного бассейна непосредственно не представляется возможным. В литературе [17,22-42] описаны методы исследования распределения скоростей при помощи радиоактивных изотопов, люминесцентных добавок, шамотных поплавков на поверхности, однако широкого распространения эти методы не получили, так как они сопряжены со значительными затратами, а достоверность результатов вызывает сомнения.
Кроме распределения скоростей внутри варочного бассейна существенным фактором эффективности является распределение времени пребывания элементарного объёма стекломассы внутри варочного бассейна. Чем более однородно это распределение, тем более однородно будет стекло на выработке, тем выше качество изделий, независимо от их назначения -оконное стекло, или тарное. Значение времени пребывания в варочном бассейне с определёнными геометрическими характеристиками определяется распределением скоростей внутри бассейна, направлением этих скоростей, структурой потоков, -словом, гидродинамической картиной движения расплава внутри бассейна.
Для пламенных печей в литературе [1,3,5,8] описана гидродинамическая картина движения расплава в следующем виде (рис. 1.1. , рис. 1.2.). Схема теплообмена и движения потоков ст&кломассы » стекловаренной лечи f — йасгейн варочной части: 5— гтдамсииоо пространство варочной частя; — стуяоянаи часть: 4 — выработочная часть; і— факел імаменн варочной »оиы, 6 — то же, аокы (Кйотлемия: 7 — влет в конце зоны осветления; — виркул шояньгй лоток в варочной зоно; 9 — обратнеч ветвь прямого циркуляцнонио га :?оп ка; /б—выработка стекла; J/— экран. /2— заградитель ! лодка; 13—ьегаи циркуляционного потока у «крана и заграждений; 14 слой шихты; /5 — слой расплава; 16 — температурная кривая; /7 — подъемы темпера ту? У факелов; гч —лучистый поток тенла от факела; — то же, от кладки; V? —то же, от шахты и стекломассы » сторону кладки; Q — то же, от дкэ ст;року стекломассы; tf — то же, от і7?клом;;сш ко дну;?г — конвекционный поток тепяа от гяяоз к кладке: г - го же, от газов к шихте и стекломассе; $к—коток тепла от кладки наружу; 9 — то же, от дяа; Схема движения потоков стекломассы в пламенной стекловаренной печи с протоком при различных степенях покрытия зеркала шихтой [5]. На рисунках хорошо видны основные потоки внутри варочного бассейна пламенной печи. Причинами движения стекломассы являются: разность температур вдоль ванны и в поперечном сечении бассейна; разность плотностей шихты и стекломассы, очищенной и не вполне проваренной; загрузка шихты и отбор стекломассы из печи. Характер потоков зависит от распределения температур в печи, конструкции бассейна и пламенного пространства, количества вырабатываемой стекломассы и свойств стекломассы. Поэтому потоки следует рассматривать в совокупности с конкретной конструкцией и режимом печи [4,5,22,37].
Наиболее распространённым в литературе является мнение, что потоки внутри варочного бассейна пламенной печи разделяются на два цикла -выработочный и загрузочный, причём названия соответствуют содержанию. Более того, выделяют также зону непосредственно варки, и зону осветления, полагая, что стекломасса проваривается полностью, проходя путь по загрузочному циклу, а, переходя в выработочный, она лишь осветляется. Выделяют также место встречи двух циклов, зону максимальных температур - «квельпункт». На положение квельпункта влияют те же факторы, что и на гидродинамическую обстановку в бассейне, и, собственно сам квельпункт может служить точкой определяющей характер гидродинамической обстановки внутри бассейна.
Экспериментальная установка
Под термином «условия подвода энергии» мы понимаем следующее. Необходимое количество теплоты для осуществления процесса стекловарения подводится к печи при помощи 24 электродов. Питание электродов трёхфазное, по схеме - треугольник, с расщеплённой фазой «А».
24 электрода разделены на три ряда по высоте (т.н. «верхний», «средний» и «нижний» ряды, а также на четыре вертикальных столба по фазировке -АВСА). Поэтому есть возможность изменять условия подвода энергии следующим образом - варьируя распределение мощности по рядам, и меняя вылет как отдельных электродов, так и всех электродов. Существует технологическое ограничение на границы изменений нагрузки - в электроды подключены к двум трансформаторам («верхний» ряд к одному, а «средний и нижний» к другому). Подобное подключение требует не допускать перекоса фаз, поэтому, например, ввести 90% тепла на при помощи только фаз А и В недопустимо, это может привести к аварии трансформатора.
В данном разделе мы будем рассматривать взаимное влияние условий подвода энергии (тепла) к расплаву и температурного поля.
Как уже говорилось, распределение мощности по рядам можно было варьировать в достаточно широких пределах (с известными ограничениями), но в качестве базового режима было принято распределение мощности, при котором работала реальная 30-ти тонная печь в прошлую кампанию (40 / 35 / 25 % соответственно на верхнем, среднем и нижнем ряду).
Первоначально вылет у всех электродов был равен 60 мм, затем вылет меняли и в сторону увеличения, и в сторону уменьшения. Для этих вылетов можно составить таблицу, в которой будут показаны значения общей вводимой мощности в зависимости от вылета электродов, а также зависимость распределения мощности от температуры внутри бассейна. Табл. 3.3
Как видно из таблицы, при увеличении вылета электродов от 60 до 80 мм температура выросла на 1,5 С, общая вводимая мощность выросла на 9,1 %, и распределение мощности по рядам несколько изменилось. Процент мощности верхнего ряда относительно общей вводимой мощности вырос на 0,71 %, процент мощности среднего ряда упал на 2,2 %, процент мощности нижнего ряда вырос на 1,49 %. Считаем целесообразным, добавить сюда изменения мощности рядов относительно их прежних значений. Мощность верхнего ряда выросла на 11,2 % относительно своего прежнего значения, мощность среднего ряда выросла на 2,94 %, мощность нижнего ряда выросла на 15,7%.
Получается следующая картина - при продвижении электродов, и увеличении вылета от 60 мм до 80 мм наблюдается общий прогрев модели, с увеличением выделяемой мощности по всем рядам, однако в большей степени прогреваются нижняя и верхняя часть бассейна. При этом, хотя мощность среднего ряда растёт, процент мощности среднего ряда падает за счёт увеличения мощности нижнего ряда. Общий прогрев также косвенно подтверждается увеличением температуры на 1,45 С.
Далее, рассмотрим обратный процесс, учитывая, однако, что пути, по которым идёт процесс в одну и в другую сторону различны. Если бы мы пришли в ту же точку, с которой начали опыт, можно было бы использовать слово «гистерезис», однако в приведённых опытах такого не наблюдалось -модель медленно прогревалась, а тепловая инерция такого объёма жидкости весьма велика. При уменьшении вылета электродов от 80 мм (считая режим установившимся) до 60 мм можно сделать следующие выводы:
Общая мощность снизилась на 5,32 %. Температура за тот же промежуток времени выросла на 1,1 С, причём сначала температура осталась прежней, то же можно сказать и о расходе, и лишь к последнему измерению температура повысилась, а расход упал до 24 мл/мин.
Процент мощности верхнего ряда относительно общей вводимой мощности сначала снизился на 0,31 %, а затем вырос до прежнего значения. Процент мощности среднего ряда уменьшился на 1,14, процент мощности нижнего ряда относительно общей вводимой мощности вырос на 1,12 %.
Относительно сравнения абсолютных значений изменения мощности для вылета 80 мм и вылета 60 мм - мощность верхнего ряда упала на 5,28 %, мощность среднего ряда упала на 8,23 %, мощность нижнего ряда сначала снизилась на 3,51 %, а затем поднялась, в итоге уменьшение мощности нижнего ряда составило 1,09 %.
Выходит так, - при уменьшении вылета электродов от 80 до 60 мм, в данной серии опытов не была достигнута исходная точка, точка состояния системы, в котором начинали наблюдение. За счёт роста температуры бассейна, общая вводимая мощность при уменьшении вылета электродов упала, но не настолько, чтобы система вернулась в первоначальное состояние. Рост процента мощности нижнего ряда объясняется все тем же повышением температуры, ещё точнее — падение мощности на нижнем ряду компенсировалось повышением температуры в нижней части бассейна.
Влияние условий подвода энергии
Как видно, диаграммы разделены по вертикали красными стрелками, для выделения различных режимов. В обоих случаях изменение вылета проходило от базового режима к режиму с изменённым вылетом, поэтому в центре диаграмм по обе стороны от красной стрелки указаны базовые режимы, соответствующие разным опытам. Удобнее пользоваться диаграммой (рис. 3.24) , где использованы относительные скорости, т.е. отношение скорости в окрестности данной точки к минимальной скорости в данной части бассейна. В качестве минимальной (опорной) скорости использовалась скорость выработочного потока над порогом (точка А). В процессе измерений мог существенно изменяться расход насоса, вследствие изменения свойств жидкости от температуры. Для учёта погрешности измерений, вызванной этими причинами, были использованы относительные скорости.
Укажем, что точки А, В, С находились над порогом. А точки Е и F -около торцевой проточной стены. Обобщая полученные данные, можно сказать, что для окрестности точки F (расположение - верхняя часть проточной торцевой стены) при изменении вылета электродов, как в одну, так и в другую сторону, скорость уменьшалась. Таким образом, можно предположить, что для точки F существует вылет электродов, при котором скорость в этой точке максимальна, причём этот вылет лежит между 60 и 90 мм, так как при увеличении вылета от 60 до 90 степень уменьшения скорости была ниже.
Для окрестности точки Е, находящейся в 10 мм от торцевой стены, и в 60 мм от поверхности, относительная скорость при продвижении электродов увеличивалась в обоих случаях, однако при изменении вылета от 60 до 30 скорость увеличилась больше, следовательно, минимум для этой скорости лежит также между 60 и 90 мм.
Также изменение вылета электродов оказывало влияние на скорости в окрестности точек В и С.
Для окрестности точки С наблюдается плавное возрастание скорости при увеличении вылета электродов от 30 до 90 мм без экстремумов. Для окрестности точки В наблюдается повышение скорости при продвижении электродов в любую сторону. Однако, в отличие от точек Е и F для точки В минимум будет лежать в области вылета электродов №№ 4,8 и 12 от 60 до 30 мм.
Если привести относительные скорости к общему «знаменателю» — т.е. приравнять значения скоростей для базовых режимов с сохранением всех отношений скоростей в данной области бассейна, то можно получить такой график для рассмотренных выше точек. По оси абсцисс отложен вылет электродов, по оси ординат — относительная скорость. —г-40
На этом рисунке легко увидеть вышеупомянутые экстремумы для зависимостей скоростей в окрестностях точек от вылета электродов. Выяснение зависимости гидродинамической картины внутри модели от высоты порога. За период с 03.02.2005 по 15.03.2005 была задумана и проведена серия экспериментов для более детального рассмотрения гидродинамической картины внутри бассейна модели 30-ти тонной электрической печи с прямыми стенками. Как было указано выше, представлялось интересным выяснить влияние высоты порога, распределения мощностей, а теперь добавим, и фазировки электродов на гидродинамическую обстановку внутри модели. Прежде всего, приведём несколько теоретических соображений, на которые и опиралась данная серия экспериментов. Во-первых, было показано, что при изменении вылета отдельных электродов и всех электродов в целом (при неизменной мощности) гидродинамическая обстановка коренным образом не меняется. Вспомним основные особенности течения жидкости в бассейне данной конструкции (высота порога 10 мм, фазировка АВСА).
Выработочный поток, (объёмный расход абсолютно идентичный объёмному расходу насоса, имитирующего выработку) протекает по дну от электрода № 9, в сторону протока через порог, и далее через проток на выработку. Над ним существуют два рецикла - круговые замкнутые траектории движения потоков жидкости со скоростями, существенно превышающими скорости выработочного потока. Направления движения этих рециклов определено следующим образом - жидкость опускается вдоль торцевых стен, чтобы затем, отрываясь от них в районе нижнего ряда электродов устремиться в «ядро» потока - прочь от стенки. Далее потоки, образующие рециклы встречаются в районе столба электродов № 3,7,11, поднимаются вверх, и расходятся по направлению к торцевым стенкам. Выработочный поток отделяется от рецикла, находящегося ближе к загрузочному торцу. Кстати, стоит назвать данные рециклы для удобства пользователя - читателя. Можно было бы ограничиться номерами, - но числа не наглядны, поэтому назовём рециклы так - тот, что находится ближе к загрузочному торцу, получит имя - «загрузочный», тот, что ближе к протоку - проточный. Обращаем внимание - названия указывают лишь на местоположение, но никак не на функцию рециклов. Относительно движения жидкости вблизи стен — вблизи боковых стен жидкость опускается с довольно высокой скоростью, причём толщина этого опускающегося слоя не превышает 5 мм около каждой стены. На расстоянии выше 5 мм от стенки жидкость течёт в том же направлении, что и в центральном продольном сечении, что даёт нам право рассматривать варочный объём печи, как объём имеющий для каждого стационарного режима однородное распределение скоростей по поперечному вертикальному сечению. Указанными методами исследования не представляется возможным рассмотреть распределения скоростей вблизи стен, поскольку индикаторный столбик будет иметь толщину, сопоставимую с толщиной пограничного - пристенного слоя.
Отметим, что определение скоростей внутри бассейна в принципе возможно в любой точке, удалённой от боковой стенки на расстояние, большее 10 мм. Также стоит отметить наличие свойства симметричности в варочном бассейне модели относительно центральной вертикальной продольной плоскости. Симметричность выражается в подобии температурного распределения и распределения скоростей по сечению модели. Этот вывод легко было сделать до опыта, исходя из симметричности расположения электродов на стенах, но нами он сделан именно из опытных данных, - это сильно сократило нам работу по замерам температур.
Технологические рекомендации
В состав современных огнеупорных соединений для стекольной промышленности входят следующие соединения: оксид алюминия, оксид магния, оксид марганца, оксид хрома, оксид циркония, оксид кремния и кварц. Бесспорно, что для различных целей существуют различные составы огнеупоров - динас, муллит, шамот, - однако мы будем рассматривать лишь те огнеупоры, которые находятся в непосредственном контакте с расплавом стекла. В настоящее время наиболее часто используемыми материалами для кладки стен электрических стекловаренных печей являются цирконсодержащие алюмосиликатные огнеупоры. В нашей стране это огнеупоры марки Бакор - бадделеитокорундовые огнеупоры. Основной их составной частью можно считать оксид циркония — его содержание колеблется для разных марок огнеупора от 33 до 41 % по массе. Кроме этого огнеупор содержит оксид алюминия в форме корунда (от 45 до 52 %), и оксид кремния (12-13 %)
Окислы, образующиеся в процессе стекловарения в расплаве стекломассы при высоких температурах, соприкасаясь с поверхностью огнеупорного материала вступают с ним в химическое взаимодействие. В результате на поверхности огнеупора образуются продукты этого взаимодействия, обычно имеющие более низкие температуры плавления, чем огнеупор. Эти продукты смачивают поверхность огнеупора, стекают по его поверхности и уносятся расплавом на выработку. Интенсивность такого вида химического разрушения зависит, прежде всего, от химической природы огнеупора. Оставим пока в стороне требования к качеству изделий огнеупорной кладки, полировку поверхности и пр.
Для случая взаимодействия с расплавом стекломассы процесс химического разрушения огнеупора можно представить как растворение твёрдого тела в жидкости. Кинетику этого растворения, как известно, определяют следующим выражением:
Величины D и 5 являются соответственно коэффициентом диффузии и толщиной диффузионного слоя. Разность концентраций определяется следующим образом - нулевой индекс - это концентрация насыщенного расплава, а индекс х - это концентрация в расплаве растворяющегося компонента в данный момент.
Очевидно, что если реакция идёт на поверхности огнеупора, то процесс протекает либо в кинетической, либо в диффузионной, либо в переходной областях. Если процесс протекает в кинетической области, то изменение скорости обтекания расплава не повлияет на скорость процесса, т.е. при равной температуре и разных скоростях обтекания огнеупор разрушится одинаково. Это заключение противоречит практике производства. Известны места наиболее сильного износа огнеупора, причём температура в этих местах существенно ниже, а износ существенно выше, чем в других местах кладки. [30,31]. Напрашивается вывод, что процесс химического взаимодействия огнеупора и расплава протекает в диффузионной или переходной области. В любом случае одним из факторов, влияющих на скорость износа огнеупора, является скорость обтекания огнеупора расплавом. Скорость разрушения огнеупора зависит от переноса вещества из ядра потока к поверхности кладки и обратно.
Именно поэтому в данной работе особое внимание уделено рассмотрению распределения скоростей расплава в варочном бассейне. Ниже представлен ряд конструктивных и технологических решений, позволяющих, в том числе и уменьшить износ наиболее уязвимых мест кладки.
Нами были предложены следующие конструктивные решения для повышения эффективности использования стекловаренной печи, как химического агрегата: Исходя из данных по зависимости тепловой обстановки от вылета электродов, а также исходя из данных о скоростях обтекания торцевой проточной стены, и зависимости этих скоростей от вылета электродов №№ 4, 8, 12 был предложен оптимальный вылет электродов, равный 700 мм (размеры даны по реальной печи). На модели показано, что скорости потока вдоль прочной стены наименьшие при таком вылете электродов.
Также на основании пп 3.3 и 3.4 была предложена оптимальная высота порога (200 мм) перед протоком, обеспечивающая максимальное увеличение производительности при неизменном качестве продукции. Исходя из данных по времени пребывания в варочном бассейне, и зависимости времени полного растворения зёрен песка от температуры (п. 3.4) были сделаны следующие технологические рекомендации: Так как для данной конструкции варочного бассейна существует возможность неполного растворения зёрен песка, диаметром больше 0.8 мм, предложено усилить контроль за гранулометрическим составом сырья. Оптимальный размер зерна песка составляет 0.1 - 0.55 мм Было также предложено поддерживать в бассейне распределение мощностей по рядам в следующем соотношении - 50% / 35% /15% -соответственно, верхний, средний и нижний ряды. В случае понижения доли вводимой мощности через верхний ряд, бассейн «захолаживается» - температура верхней части резко падает, на поверхности образуется корка не расплавившейся шихты, что затрудняет выход выделяющихся газов и ведёт в интенсивному пенообразованию - нарушению технологического режима. В случае превышения доли мощности, вводимой через нижний ряд, дно печи перегревается, что ведёт к увеличению скорости выработочного потока, соответственно повышается вероятность попадания в выработку не проварившейся шихты.
Также были предложены меры по уменьшению коррозии огнеупорной кладки стен печи - введения постоянного контроля за температурой кладки по всей поверхности стен, использования пристенных холодильников для охлаждения наиболее уязвимых мест боковых стен (электродных брусов).
