Фізичне моделювання впливу фракційного складу зважених часток на теплопередачу від палаючого факела в сталеплавильних агрегатах

Шрифт:
48

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.04.022

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №4, P. 22-28

Л.С. Молчанов1 , канд. техн. наук, зав. відділу, e-mail: metall729321@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-6139-5956
Т.С. Голуб1 , канд. техн. наук, ст. наук. співр., e-mail: isinasu.golubts@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-9269-2953
Є.В. Синегін2 , канд. техн. наук, доц., доцент, e-mail: sinegin.ev@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-9983-3971
С.І. Семикін1 , канд. техн. наук, ст. наук. співр., ст. наук. співр., e-mail: isisemykin@gmail.com, https://orcid.org/0000-0002-7365-2259

1 Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України (Дніпро, Україна)
2 Національна металургійна академія України (Дніпро, Україна)

Надійшла 18.10.2021 

УДК 669.184

В умовах верхньої киснево-конвертерної продувки реалізується можливість допалювання відпрацьованих газів, що відходять з агрегату, киснем дуття. В результаті над горловиною конвертера утворюється факел. Теплове випромінювання від зазначеного факела є додатковим джерелом теплоти для конвертерної ванни, а параметри факела можуть характеризувати процеси, що протікають в обсязі конвертера. Проте продувка залізовуглецевого розплаву киснем супроводжується інтенсивним димо- та пилоутворенням, що повинно чинити значний вплив на оптично-теплові показники факела допалювання димових газів. В роботі представлено результати дослідження впливу твердих часток достатньо великої фракції (більше 200 мкм) на тепловіддачу палаючого факела випромінюванням, як основного способу теплопередачі від полум'я. Моделювання проведено з використанням фізичної моделі, що дозволяла імітувати одиничний обсяг палаючого факела допалювання димових газів в конверторі із можливістю виміру кількості теплоти, що передається від нього навколишньому середовищу. В результаті досліджень було встановлено, що потрапляння твердих часток в палаючий факел призводить до зміни його якісних оптичних параметрів: поява жовто-помаранчевого забарвлення, яке опосередковано вказує на зниження температури факела. Розрахунковими методами встановлено, що незалежно від ступеня чорноти факела тільки частинки фракцією менше 10 мкм при попаданні в нього можуть нагріватися до температур, що наближаються до температури можливого початку світіння. Тому тверді частки фракції, що досліджувалися, не можуть брати участь у загальному випромінюванні факела. Також відзначено, що вплив розміру фракції твердих часток більше 200 мкм на питому надлишкову щільність теплового потоку носить ступеневий характер зі зменшенням величини надлишкової щільності теплового потоку від факела при збільшенні розміру і кількості суспендованих твердих часток в ньому.

Ключові слова: фізичне моделювання, газовий факел, допалювання димових газів, теплопередача випромінюванням, дрібнодисперсні частки, запилення.

Література

1. Бигеев А.М. Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. Челябинск: Металлургия, 1988. 479 с.
2. Баптизманский В.И. Теория кислородно-конвертерного процесса. Москва: Металлургия, 1975. 376 с.
3. Симонян Л.М., Говорова Н.М. Особенности пылеобразования при кислородной продувке расплава и возможные пути использования уловленной пыли. Металлург. 2011. № 6. С. 78–85.
4. Кожухов А.А., Меркер Э.Э., Шевченко А.А. Моделирование газоструйной пылеочистки над зоной продувки кислородного конвертера. Металлург. 2010. № 9. С. 41–44.
5. Охотский В.Б. Характеристика пылеуноса при продувке металла окислительным газом. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2000. № 5. С. 100–102.
6. Величко А.Г., Иващенко В.П., Верховская А.А., Головко В.И., Селегей А.Н. АСУТП в конвертерном производстве: Учебник. Днепропетровск: НМетАУ, 2016. 245 с.
7. Явойский В.И., Славин В.И. Обзор гипотез пылеобразования при продувке металла в конвертере. Сталь. 1986. № 10. С. 15–18.
8. Жульковский О.А., Мастеровенко Е.Л. Об особенностях теплообмена в газовой фазе кислородного конвертера. Промышленная теплотехника. 1998. № 20 (1). С. 15–18.
9. Дойников А.С. Цветовая температура. Физическая энциклопедия: [в 5 т.]. Гл. ред. А.М. Прохоров. Москва: Большая российская энциклопедия, 1999. т. 5: Стробоскопические приборы. Яркость. С. 422. 692 с.
10. Белянин Б.В., Эрих В.Н. Технический анализ нефтепродуктов и газов. Санкт-Петербург: Химия, 1970. 344 с.
11. Зверев В.А., Кривопустова Е.В., Точилина Т.В. Оптические материалы. Ч. 2. С.-П.: СПб НИУ ИТМО, 2013. 248 с.
12. Мальцев В.М., Мальцев М.И., Кашпоров Л.Я. Основные характеристики горения. Москва: Химия, 1977. 320 с.
13. William B. Jensen. The Origin of the Bunsen Burner. Journal of Chemical Education. American Chemical Society. 2005. Vol. 82. No. 4. P. 518.
14. Кирилиллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. Москва: МЭИ, 2008. 496 с.
15. Румянцев В.Д. Теория тепло- и массообмена. Днепропетровск: Пороги, 2006. 532 с