DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-123-133

Грес Леонід Петрович, д.т.н., проф., Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010. ORCID 0000-0002-5343-3438. E-mail: leonid.gres@gmail.com

Єрьомін Олександр Олегович, д.т.н., проф., Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010. ORCID 0000-0001-8306-578X. E-mail: aoeremin@gmail.com

Гупало Олена В’ячеславівна, к.т.н., доцент, Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010. ORCID 0000-0003-3145-9220. E-mail: gupaloelena@gmail.com

ВПЛИВ ЗБАГАЧЕННЯ ПОВІТРЯ ГОРІННЯ КИСНЕМ НА СТІЙКІСТЬ КЛАДКИ ДОМЕННИХ ПОВІТРОНАГРІВАЧІВ

Анотація. Статтю присвячено проблемі підвищення ефективності роботи обладнання доменних печей. Нині доменний газ не забезпечує заданих технологічних температур високотемпературних теплових агрегатів (доменні повітронагрівачі, нагрівальні печі, тощо), так як його теплота спалення незначна (3200-3500 кДж/м³). В роботі виконано розрахунково-порівняльний аналіз двох способів підвищення температури горіння: збагачення доменного газу природним (базовий варіант) та збагачення повітря горіння киснем для умов доменних повітронагрівачів с температурою під куполом 1300 та 1350 °С. Показано, що для забезпечення цих температур необхідно доменний газ з теплотою спалення 3228 кДж/м³ збагачувати природним газом (відповідно 4,0 та 5,37 %) або збагачувати повітря горіння киснем (відповідно 29,4 та 32,3 %). При цьому необхідно мати резерв по наявності достатньої кількості технологічного кисню. При збагаченні повітря горіння киснем зменшується питомий вихід продуктів спалення, а для збереження тих же параметрів теплообміну в насадці повітронагрівачів необхідно значно збільшувати витрати доменного газу. При цьому загальні витрати повітря горіння практично не змінюються.
Виконані розрахунки довжини факелу, розподілу температур та дійсних і допустимих навантажень по висоті камери горіння доменних повітронагрівачів при забезпеченні температури під куполом 1350 °С за рахунок збагачення доменного газу природним (базовий варіант) та збагачення повітря горіння технологічним киснем. Показано, що при опаленні повітронагрівачів з використанням кисню зменшується довжина факелу і максимум температур зміщується в нижню зону, де більше статичне навантаження на вогнетривку цеглу. Але при цьому допустимі навантаження більші дійсних і таким чином стійкість кладки камери горіння буде забезпечена. При сучасних дефіциті та вартості природного газу його використання є нераціональним. Підігрів компонентів горіння потребує значних капітальних витрат для будівництва комплексу теплообмінників. В деяких випадках на існуючих теплових агрегатах відсутні площі для розміщення теплообмінників. В той же час пристрої для використання кисню прості та дешеві.

Ключові слова: повітронагрівачі, камера горіння, вогнетривка кладка, технологічний кисень, довжина факелу, дійсні та допустимі навантаження.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-123-133

Посилання для цитування: Грес Л. П., Єрьомін О. О., Гупало О. В. Вплив збагачення повітря горіння киснем на стійкість кладки доменних повітронагрівачів. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. Вип. 36. 2022. С. 123-133. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-123-133

Перелік посилань

1. Мазур В. Л. Металургія України: стан, конкурентноспроможність, перспективи. Металургійна та гірничорудна промисловість. № 2. С. 12-16.
2. Модлип Р. Природный газ для промышленности – существующее положение и перспективы. Индустриал хитинг. 1980, 47. № 2. С. 8-9, 41.
3. Повышение энергоэффективности нагрева доменного дутья. Монография. / Л. П. Грес, С. А. Карпенко, А. А. Науменко, В. П. Иващенко, А. О. Еремин, Е. А. Каракаш, Е. В. Гупало. Под общей редакцией д.т.н., проф. Л. П. Греса. – Днепр, 2021. 612 с.
4. Грес Л. П., Карпенко С. А., Миленина А. Е. Теплообменники доменных печей: Монография. Под общей редакцией д.т.н., проф. Л. П. Греса. Днепропетровск : Пороги, 2012. 491 с.
5. Расчеты нагревательных печей / Под общ. ред. Н. Ю. Тайца. Киев: Техника, 1967. 540 с.
6. Доменные воздухонагреватели /Ф. Р. Шкляр, В. М. Малкин, С. П. Каштанова и др. Москва : Металлургия, 1982. 176 с.
7. Дослідження ефективності використання технологічного кисню при опаленні теплотехнічних металургійних агрегатів. / Л. П. Грес, О. В. Гупало, О. О. Єрьомін, Є. О. Каракаш, Е. К. Д’якова. Металургійна та гірничорудна промисловість. 2019. № 3-4. С. 14-24. DOI: 10.34185/0543-5749.2019-3-4-14-24.