МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ РЕГЕНЕРАТИВНИХ ПОВІТРОНАГРІВАЧІВ МЕТАЛУРГІЙНОГО ВИРОБНИЦТВА НА ОСНОВІ CFD МЕТОДУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2026.1.03Ключові слова:
доменне виробництво, ефективність, паливо, горіння,, пальник, повітронагрівач, теплообмінник, насадка, конструкційний матеріал, металургійна промисловість, математичне моделювання, розподіл температурАнотація
Розглянуто регенеративні повітронагрівачі доменних печей, які призначені для високотемпературного нагріву великих обсягів дуттьового повітря за рахунок теплоти доменного газу. Вони являють собою споруди висотою до 60 м і діаметром до 9 м. Че-рез періодичність роботи теплообмінників даного типу, для кожної доменної печі вико-ристовують декілька апаратів, об'єднаних у блок. Повітронагрівач складається з камери горіння та насадкової камери. Насадка повітронагрівача являє собою покладені один на одного блоки з каналами для проходу теплоносія. Насадка розташовується на піднасад-ковому пристрої, виконаному з жароміцного чавуну. Зовні повітронагрівач закриваєть-ся кожухом з низьколегованої сталі. В даний час на багатьох металургійних заводах за-стосовуються доменні повітронагрівачі з внутрішньою камерою горіння, основною особливістю яких є розміщення в одному корпусі паралельно камери насадки та камери горіння. Також у даних повітронагрівачах застосовується пальник за типом «труба в трубі», в яку подається доменний газ (або суміш доменного газу з природним/коксовим газом) та вентиляторне повітря горіння. Мета роботи: у результаті аналізу виконати оцінку ефективності камери горіння. Зроблений аналіз температурного поля всередині шахти та стінки кладки камери горіння на основі CFD моделювання для насадочного блоку з конічним каналом діаметром 30 мм. Виявлено, що снує значна нерівномірність фракції залишку горючих компонентів на вході в камеру насадки. Наявне неповне зго-ряння при використанні пальника типу «труба в трубі» та нерівномірність розподілу температур та швидкостей у вертикальному перерізі повітронагрівача по осі штуцера пальника типу «труба в трубі». Швидкості на виході зі штуцера пальника та протилеж-ній пристінній області повітронагрівача можуть доходити до 41–43 м/с.
Посилання
Satyendra. Generation of hot air blast and hot blast stoves. In Technical. 2015. URL: http://ispatguru.com/generation-of-hot-air-blast-and-hot-blast-stoves
Hot blast stoves once in a lifetime. Danieli Corus. 2007. URL: http://www.danieli-corus.com/media/Stoves.pdf
Prokofyev B., Kalugina M., Murzin Y., Ivlev S., Subbotin A. Development of hot blast stove design without conventional combustion chamber (Kalugin design). The METEC and 2nd European Steel Technology and Application Days (ESTAD). 2015. URL: http://www.metec-estad2015.com/papers2015final/P24.pdf
Geach M., Fletcher M., Brown G. Development of the ironmaking furnace hot blast system. The METEC and 2nd European Steel Technology and Application Days (ESTAD). 2015. URL: http://www.metec-estad2015.com/papers2015final/P252.pdf
Vatanakul M., Cruz E., McKenna K., Hynes R., Sarvinis J., Swanepoel J. Waste heat utilization to increase energy efficiency in the metals industry. Energize. 2011. August. P. 72–76. URL: http://www.ee.co.za/wp-content/uploads/legacy/Energize_2011_/09_01_set_waste-heat.pdf
Worrell E., Blinde P., Neelis M., Blomen E., Masanet E. Energy efficiency improvement and cost saving opportunities for the U.S. iron and steel industry. An ENERGY STAR Guide for Energy and Plant Managers. 2010. October. 85 p.
Global warming countermeasures 2008 revised edition. Japanese technologies for energy savings and GHG emissions reduction. New Energy and Industrial Technology Development Organization. 2008. P. 71–72.
Waste heat recovery. Technology and opportunities in U.S. industry. BCS Incorporated. 2008. March. P. 12–67.
Lin P.-H., Wang P.-H., Chen H.-T., Chung W.-L. Efficiency improvement of the hot blast generating system by waste heat recovery. Energy and Sustainability. WIT Press. Southampton, Boston. P. 113–121.
Shimamura T. Energy-saving technologies for blast furnaces of Nippon Steel and Sumikin Engineering. The METEC and 2nd European Steel Technology and Application Days (ESTAD). 2015. URL: http://www.metec-estad2015.com/papers2015final/P318.pdf
Heat recovery from industrial processes. KÜTTNER. 2012. URL: http://www.kuettner.com/Files/Filer/Downloads/en/E%20Kuettner%20Heat%20Recovery%20120511.pdf
Baraniuk O. V., Vorobiov M. V., Rachynskyi A. Yu. CFD-modeliuvannia prots-?siv teploobminu i hidrodynamiky zasobamy prohramnoho kompleksu. Kyiv. KPI im. Ihoria Sikorskoho. Vyd-vo «Politekhnika». 2023. 164 p.
