автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование и оптимизация теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин и режимов термообработки железорудных окатышей

На правах рукописи

БУГКАРЕВ Алексей Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ СХЕМ ОБЖИГОВЫХ КОНВЕЙЕРНЫХ МАШИН И РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ОКАТЫШЕЙ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

11 ОКТ 2012

Екатеринбург - 2012

005053115

005053115

Работа выполнена в ордена «Знак почета» открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ»)

Официальные оппоненты: Дерябин Анатолий Андреевич,

доктор технических наук, профессор, ОАО «Уральский институт металлов», заместитель генерального директора

Спирин Николай Александрович, доктор технических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», заведующий кафедрой теплофизики и информатики в металлургии

Фролов Юрий Андреевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, ООО Научно-производственное предприятие «Уралэлектра». консуль гант-металлург отдела математического моделирования

Ведущая организация ОАО «Уралмеханобр»

Защита состоится 12 октября 2012 года в 1300 на заседании диссертационного совета Д 004.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте металлургии Уральского отделения Российской академии наук по адресу: 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Уральского отделения Российской академии наук.

Автореферат разослан ю августа 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Дмитриев Андрей Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. Актуальность работы

Современные условия, сложившиеся в российской экономике, требуют от металлургических предприятий увеличения объемов производства и экономии энергоресурсов при высоком качестве готовой продукции.

Сложность агрегатов и технологий металлургической промышленности в значительной степени затрудняют решение этих задач, а высокая энергоемкость делает их решение эффективными. Одним из таких технологических агрегатов является обжиговая конвейерная машина (ОМ), используемая для термообработки железорудных окатышей в металлургической промышленности, а также при производстве цементного клинкера в индустрии строительных материалов.

В настоящее время технико-экономические показатели работы различных обжиговых конвейерных машин, находящихся в эксплуатации, отличаются по удельным затратам топлива и электроэнергии - в 2-2,5 раза, а по удельной производительности - на 20-30 %. Это свидетельствует о наличии неэффективных технических решений, конструктивных и режимных параметров, заложенных при проектировании установок и систем управления технологическими процессами, что приводит к значительным экономическим потерям. Поэтому вопросы повышения производительности, снижения расхода топлива и электроэнергии при термообработке железорудных окатышей являются актуальными.

2. Цель н задачи исследования

Разработка методологии исследования и оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин и режимов термообработки окатышей, обеспечивающей повышение производительности, снижение расхода топлива и электроэнергии.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи.

1. Обобщение и развитие методологических подходов по повышению производительности, снижению расхода топлива и электроэнергии при термообработке железорудных окатышей, базирующихся на использовании математических моделей и результатов лабораторного и промышленного эксперимента.

2. Определение оптимальной структуры теплотехнических схем на основе исследования, обобщения и классификации технических решений организации схемы сушки, многопоточных переточных систем, системы отопления, схемы охлаждения.

3. Оптимальное распределение площади обжиговой машины между технологическими зонами на основе исследования и оптимизации их режимных и конструктивных параметров с целью обеспечения заданного качества окатышей, повышения производительности, снижения расхода топлива и электроэнергии.

4. Разработка, обобщение и систематизация принципов проектирования элементов теплотехнических схем, обеспечивающих повышение производительности, снижение расхода топлива и электроэнергии.

5. Оптимизация режимных параметров при ведении технологического процесса термообработки окатышей и оценка ее эффективности.

6. Практическое использование методологии исследования и оптимизации теплотехнических схем при разработке научно обоснованных технических решений для повышения производительности, снижения расхода топлива и электроэнергии.

3. Объект исследований - конструктивные и режимные параметры обжиговых конвейерных машин для производства железорудных окатышей.

4. Предмет исследований - изучение закономерностей и оптимизация конструктивных и режимных параметров обжиговых конвейерных машин, обеспечивающая повышение технико-экономических показателей при разработке новых и модернизации действующих агрегатов для производства окатышей.

5. Методы исследований. В основу решения поставленных задач положены теории и методы: системного анализа, натурного и математического моделирования, теории подобия, оптимизации и управления, принятия технических решений, идентификации, теплообмена и аэродинамики, математического анализа.

6. Научная новизна

• Предложена методология исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин, направленная на повышение производительности, снижение расхода топлива и электроэнергии. Она включает: комплексные методики исследования отдельных элементов теплотехнических схем обжиговых машин и технологии в целом; выбор критериев, постановку и решение задач оптимизации; математические модели и технологические основы управления.

• Разработана и реализована в критериальной форме обобщающая математическая модель прогнозирования прочности окатышей на сжатие с учетом важнейших теплотехнических и технологических факторов. Это позволило, в отличие от известных моделей, обобщить и заложить в модель важнейшие физические факторы - максимальную прочность окатышей и экстремальный характер зависимости прочности от температуры. При этом получена обобщающая зависимость для окатышей из шихт с различным содержанием шлакообразующих оксидов (СаО и 8Ю2) путем обработки экспериментальных данных в относительных (безразмерных) координатах я/о"тах=Г(1:/СП1ах) и использования дополнительных соотношений.

• Разработана и численно реализована математическая модель динамики теплообмена в дисперсном плотном фильтруемом слое, предназначенная для расчета и прогнозирования режимов термообработки слоя окатышей

при переходе обжиговой машины с одного квазистационарного режима на другой, учитывающая зависимость теплофизических свойств обрабатываемых окатышей (коэффициенты модели) от температуры. С использованием модели впервые получены зависимости изменения прочности окатышей и эволюции температурных полей в слое окатышей во времени при изменении нагрузки (скорости ленты) обжиговой машины.

• Разработаны и научно обоснованы теплотехнические основы построения оптимальных многопоточных переточных систем, передающих высокотемпературный (до 1000 °С) теплоноситель из зоны охлаждения в зоны нагрева, определяющих топливную экономичность агрегата. Впервые предложен безразмерный критерий для оценки их эффективности.

• Впервые показано, что при охлаждении фильтруемого слоя реверсирование теплоносителя всегда приводит к снижению скорости фильтрации газов и, как следствие, увеличению средней температуры окатышей на разгрузке и снижению производительности зоны и сделана оценка ее величины.

• Изучен процесс охлаждения окатышей на начальной стадии нагретым воздухом, выявлено влияние различных факторов на его ход. Впервые показано, что использование нагретых газов, несмотря на экономию топлива, приводит к снижению производительности зоны охлаждения и увеличению удельного расхода электроэнергии на фильтрацию теплоносителя. Дана оценка величины снижения производительности зоны и машины в целом, а также перерасхода электроэнергии при одинаковой эффективности охлаждения.

• Определено, что при фильтрации слоя окатышей в отдельных технологических зонах сушки, подогрева, обжига, рекуперации, охлаждения и агрегата в целом существует оптимальный дутьевой (вакуумный) режим в газовоздушных камерах (ГВК) при котором удельный расход электроэнергии минимален. Для определения оптимальных давлений и соответствующих им площадей технологических зон разработана методика, позволяющая на первом этапе оптимизировать параметры отдельных технологических зон, с учетом соответствующих ограничений, а на втором - всего агрегата с использованием зависимостей, полученных на первом этапе оптимизации.

• На основе комплексного подхода выделены типовые (унифицированные) элементы теплотехнических схем (передача газопотоков из ГВК в ГВК, из горна в ГВК и наоборот, из горна в горн и др.), выполнено их исследование, совершенствование и классификация.

Таким образом, основным научным итогом диссертационной работы является создание методологических основ для решения актуальной научно-технической проблемы, связанной с разработкой и использованием методов

комплексного исследования и оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин, обеспечивающих оптимизацию основных элементов их конструкций и режимов работы с целью увеличения производительности, снижения расходов топлива и электроэнергии.

7. Практическая ценность

На основе полученных научных результатов:

• проведен анализ резервов и даны предложения по модернизации действующих обжиговых машин российского и зарубежного производства горно-обогатительных комбинатов России и ближнего зарубежья;

• дополнены, обобщены и систематизированы универсальные принципы конструирования новых обжиговых машин и модернизации существующих с целью увеличения производительности и снижения энергозатрат;

• обобщены, систематизированы и обоснованы принципы построения АСУ ТП термообработки окатышей с решением задач оптимального управления на основе использования математических моделей и их внедрение впервые в мире на промышленных обжиговых конвейерных машинах;

• разработаны программно-алгоритмические средства, с помощью которых осуществляется детальный анализ процесса термообработки окатышей, совершенствование конструктивных параметров и температурно-временных режимов, прогнозирование развития взаимосвязанных теплообменных и газодинамических процессов в ходе термообработки окатышей и качества получаемого продукта, величин удельных расходов топлива и электроэнергии с помощью математических моделей как на стадии проектирования агрегатов, так и в процессе их промышленной эксплуатации.

8. Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивается применением в качестве исходных методов исследования основополагающих теорий и законов, соответствующих цели и задачам, а также согласованием теоретических результатов и выводов с практическими результатами испытаний разработок на промышленных обжиговых машинах.

9. Реализация и внедрение результатов работы

Материалы диссертации нашли широкое практическое применение и использованы при разработке теплотехнических схем и технических заданий для технико-экономических обоснований строительства и проектов модернизации обжиговых машин: ОК-116 № 1, 5, СЖ-108 № 9, 12, ОК-696 АО «ССГПО»; ОК-ЗОб № 1, 3, 4 ОАО «Лебединский ГОК»; Лурги 480 м2 ОАО «ОЭМК»; ОК-228 ОАО «Качканарский ГОК», создании АСУ ТП для обжиговых машин: ОК-ЗОб № 4 ОАО «Лебединский ГОК»; ОК-116 № 5 АО «ССГПО»; ОК-228 ОАО «Качканарский ГОК» и подготовки технико-коммерческих предложений для других комбинатов. Подтвержденный годовой эффект от реализации разработок составляет 239,7 млн. руб. и 4,3 млн. м3

природного газа, в том числе: 160 млн. руб. (обжиговая машина № 5) и 1,5 млн. м3 природного газа (обжиговая машина № 1) (ССГПО); 79,7 млн. руб. (ОЭМК); 2,8 млн. м3 природного газа (Качканарский ГОК). При полной реализации выполненных разработок может быть достигнуто увеличение объемов производства на 1,9 млн.т./год, экономия природного газа 25 млн. м3/год (30,5 млн. кг у.т./год) и электроэнергии 38 млн. кВт-ч/год. При этом обеспечивается улучшение экологии.

10. На защиту выносятся:

• методология исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин, обеспечивающая повышение их производительности, снижение расхода топлива и электроэнергии;

• математическая модель прогнозирования прочности окатышей и усовершенствованные модели теплообмена и газодинамики;

• методические подходы и результаты исследования и оптимизации основных конструктивных элементов обжиговых машин и режимных параметров термообработки слоя окатышей;

• дополненные, обобщенные и систематизированные принципы конструирования теплотехнических схем, обеспечивающие повышение производительности обжиговой машины, снижение удельных расходов топлива и электроэнергии, улучшение экологии и построения АСУ ТП термообработки окатышей;

• результаты практического использования разработанной методологии.

11. Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (г. Москва 27 сентября - 02 октября 2010 г., МИСиС), «Металлургическая теплотехника как основа энерго- и ресурсосбережения в металлургии», посвященной 80-летию ВНИИМТ, (г. Екатеринбург: «25» мая 2010 г., «Творческое наследие Б.И. Китаева» (г. Екатеринбург, 11-14 февраля 2009 г., УГТУ-УПИ), «СВЯЗЬ-ПРОМ 2009» (г. Екатеринбург, 17-19 марта 2009 г., УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»), «Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении» (г. Москва, 3-4 апреля 2008 г., МИСиС), на Международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии» (Украина, г. Днепропетровск, 18 -20 октября 2005 г.), на Международной конференции: «Теплотехника и энергетика в металлургии» (Украина, г. Днепропетровск 01-03 октября 2002 г.), на Международной конференции, посвященной 300-летию металлургии Урала Теплофизика и информатика п металлургии: достижения и проблемы (г. Екатеринбург, 2000 г.), на Международной конференции «С творческим наследием Б.И. Китаева в XXI век» (г. Екатеринбург, 11-13 ноября 1998 г.), на Уральской региональной конференции «Системы радиоэлектроники, связи и управления» (г. Екатеринбург, 3-4 мая 1995 г.), на научно-технической конференции «Информационные технологии и электроника» (г. Екатеринбург,

15-16 декабря 1997г.), на Международной выставке- конференции «Рудоподготовка, обогащение и обезвоживание руд и минералов» (г. Москва, 28-29 января 1998 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии, системы управления и электроника» (г. Екатеринбург, 25 апреля 1997 г.), на региональной презентации фирмы Сименс в г. Старый Оскол (28-29 января 1997 г.), на Международном семинаре «Моделирование, современные технологии, экспертные системы и системы управления в области тепло- массообмена» (г. Екатеринбург, 1996 г.).

12. Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 47 печатных работах. Из них: 1 патент, 27 статей (из которых 21 - в рецензируемых научных изданиях) и 19 публикаций тезисов и докладов в трудах региональных, всероссийских и международных конференций.

13. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы из 274 наименований, изложена

на 348 страницах, содержит 88 рисунков, 18 таблиц.

***

Автор отмечает помощь и внимание к работе со стороны своего первого научного руководителя Заслуженного деятеля науки и техники, президента УРО АИН РФ им. A.M. Прохорова, доктора технических наук, профессора Лисиенко В.Г., которому автор выражает свою благодарность. Автор глубоко признателен генеральному директору ОАО «ВНИИМТ». доктору технических наук, профессору Зайнуллину JI.A. и директору по науке и технике ОАО «ВНИИМТ», доктору технических наук, профессору Дружинину Г.М., а также сотрудникам лаборатории теплотехники подготовки металлургического сырья ОАО «ВНИИМТ» за ценные советы и замечания, сделанные в ходе выполнения данной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении проведен анализ значимости исследований и достигнутых результатов в области оптимизации конструктивных и режимных параметров агрегатов для термообработки железорудных окатышей в части совершенствования теплотехнических схем. Обоснована актуальность темы диссертационной работы.

В первом разделе проводится аналитический обзор и описание состояния вопроса в выбранном направлении исследования, сформулирована цель и задачи работы.

Обжиговая конвейерная машина осуществляет упрочняющий обжиг железорудных окатышей в плотном фильтруемом слое и представляет собой тепловой агрегат конвейерного типа с развитой системой газопотоков и непрерывным процессом загрузки, термообработки и разгрузки окатышей. Окатыши последовательно поступают в зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения в которых формируется продукт с заданными свойствами, удовлетворяющий требованиям последующих металлургических переделов.

Проанализирована динамика совершенствования теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин для термообработки железорудных окатышей, включая технические решения, конструктивные и режимные параметры работы отдельных технологических зон, начиная с первых агрегатов (ССГОК, 1964 г.) по настоящее время. За этот период удельный расход топлива снижен более чем в 2-2,5 раза, электроэнергии - на 50-70 %, возросла удельная производительность установок.

Это получено благодаря трудам сотрудников ряда отечественных организаций и предприятий (ВНИИМТ, УЭЧМ, Механобрчермет, Уралмеханобр, Механобр, Уральский институт металлов, Уралмаш, МИСиС, Институт металлургии УрО РАН, УГТУ-УПИ, Торэкс и др.) среди которых в области математического моделирования слоевых процессов В.Н. Тимофеев, Ф.Р. Шкляр, В.М. Малкин (ВНИИМТ); Б.И. Китаев, Ю.Г. Ярошенко, В.Г. Лисиенко, С.Г. Братчиков, B.C. Швыдкий, H.A. Спирин, В.И. Лобанов (УГТУ-УПИ), а также Ю.А. Берман, Ю.А. Фролов, Б.Н. Ветров, О.М. Тодес, Г.Д. Рабинович, Э.М. Гольдфарб, Г.А. Аксельруд, ученые уральской школы теплофизиков С.Г. Братчиков, Г.А. Топорищев, Б.П. Юрьев, Л.И. Каплун, В.М. Абзалов, A.C. Невский, московской школы металлургов-технологов Ю.С. Юсфин, Е.Ф. Вегман, Т.Н. Базилевич, Н.Ф. Пашков, В.М. Чижикова (МИСиС) в области автоматизации - Н.В.Федоровский, Л.А. Сульман. На основе их трудов вели разработку, внедрение и совершенствование агрегатов для производства окатышей российские и украинские ученые и машиностроители: Г.М. Майзель, Я.Л. Белоцерковский, А.П. Буткарев, В.И. Клейн (ВНИИМТ, Уралэнергочермет), Л.И. Леонтьев, C.B. Шаврин (ИМЕТ УрО РАН), Г.Х. Бойко, М.Х. Фастовский, Л.К. Кокорин, Д.Н. Доронин (Уралмаш), H.H. Бережной, Л.А. Дрожилов, Ф.М. Журавлев (Механобрчермет) Ф.М. Громилин, Е.А. Пахомов, И.Е. Ручкин, Г.А. Гребенкин (Уралмеханобр) и многие другие. Несмотря на это, до сих пор имеются существенные резервы по совершенствованию обжиговых конвейерных машин.

Выполнен обзор существующих математических моделей, методов расчета обжиговых конвейерных машин и теплотехнических режимов термообработки окатышей.

С учетом достигнутых научных результатов, дальнейшие работы по улучшению технико-экономических показателей обжиговых конвейерных машин целесообразно вести путем комплексного исследования на основе системного подхода и оптимизации конструктивных (на этапе проектирования) и режимных (на этапе эксплуатации агрегатов) параметров, применяя математические модели и методы, сочетающие натурный, промышленный и численный эксперименты с использованием современных средств вычислительной техники и методов обработки информации.

Во втором разделе на основе комплексного подхода проведен анализ технологического процесса, разработаны методики и усовершенствован

комплекс математических моделей, позволяющих проводить исследование и оптимизацию конструктивных и режимных параметров.

Базовыми компонентами улучшения показателей работы обжиговых машин за счет совершенствования теплотехнических схем, вносящими основной вклад в экономическую эффективность производства, являются увеличение производительности, снижение удельных расходов топлива и электроэнергии при заданном качестве обожженных окатышей. Поэтому общий (глобальный) критерий оптимизации - максимум экономического эффекта можно записать в виде:

Э = Эпр+ Эт+Эээ -> тах, (1)

где Эпр, ЭТ, Эээ - компоненты экономического эффекта, получаемого за счет увеличения производительности, снижения расходов топлива и электроэнергии соответственно.

Практические расчеты экономического эффекта показывают, что при одинаковом относительном улучшении показателей для компонентов экономического эффекта, входящих в (1), основную долю в критерий оптимизации (до 70 %) в денежном выражении вносит увеличение производительности обжиговой машины.

Декомпозиция критерия оптимизации (1) и его компонентов, а также анализ технологии показывают (рис. 1), что величина эффекта определяется: 1. основными конструктивными элементами, определяющими структуру теплотехнической схемы; 2. параметрами термообработки слоя окатышей и распределением полезной площади между технологическими зонами; 3. техническим исполнением элементов теплотехнической схемы обжиговой машины. Конструктивные, режимные параметры и конечные показатели работы обжиговой машины определяются также исходными характеристиками обрабатываемого сырья, требованиями к качеству готовой продукции и эффективностью АСУ ТП.

Таким образом, показатели работы агрегата зависят от следующих параметров (см. рис. 1):

I. Основные конструктивные элементы (технические решения, определяющие структуру агрегата):

• по зоне сушки:

• реверсивная сушка (продув/просасывание теплоносителя);

• сушка с просасыванием теплоносителя через слой окатышей;

• сушка с просасыванием, послойной загрузкой и промежуточной сушкой отдельных слоев;

• по системе возврата (утилизации) тепла из зоны охлаждения в зоны

нагрева:

• вентиляторная с разбавлением теплоносителя;

• с переточным коллектором (безвентиляторная и без разбавления);

• с двумя и более переточными коллекторами;

Рис. 1. Декомпозиция основного критерия оптимизации

• по системе отопления горна обжиговой машины:

• с двухпроводными турбулентными горелками (с принудительной подачей окислителя);

• с инжекционными горелками (с эжектированием окислителя);

• по организации процесса охлаждения:

• реверсивное охлаждение;

• охлаждение в выносном охладителе;

• охлаждение холодным (атмосферным) воздухом;

• комбинированное охлаждение (нагретым и атмосферным воздухом).

II. Конструктивные и режимные параметры термообработки слоя окатышей по технологическим зонам:

• давления (разрежения) в ГВК (Р,);

• распределение давлений (разрежений) по ГВК;

• величина температур теплоносителя/охлаждающего агента на входе в слой (^);

• распределение температуры теплоносителя на входе в слой по длине технологических зон;

• величина температуры воздуха горения и разбавления (в зонах сжигания топлива);

• коэффициенты расхода воздуха - горения и разбавления (ы,,ар);

• полезная площадь обжиговой машины и ее распределение по технологическим зонам;

• порозность слоя сырых окатышей (есл) и окатышей донной и бортовой постели;

• высота слоя окатышей (Нсл) и донной постели;

• диаметр сырых окатышей (с1сл) и окатышей донной и бортовой постели.

• и др.

Ш. Исполнение отдельных элементов теплотехнической схемы (тягодутьевые установки, газоходная система, газоочистки и др.).

IV. Характеристики обрабатываемого сырья и требования к качеству готовой продукции.

С учетом декомпозиции основного критерия оптимизации в диссертации приведены постановки задач для его различных составляющих: максимум производительности (Суд—>тах), минимум удельного расхода тепла (топлива,

Qyl, —> min), минимум удельного расхода электроэнергии (Эуд —> min) с соответствующими ограничениями.

Например, постановка задачи оптимизации по критерию минимума удельного расхода электроэнергии имеет вид:

Эуд = ЭУД1+ ЭУД2+...+ Эуда -> min., (2) при ограничениях:

Оул> ; (3)

Qy-д = Q....U+ Qva2+-+ Qv.-m < Оуд зад.; (4)

V„<VH0; (5)

V0XJI<V05ÜI0; (6)

tM = tM3a«(T,H); (7)

а>а,ад; (8)

trjEn < t^ < tr/n; (9)

tTM<tTrao; (10)

SrGyai= S2Gy„2=...= Sn-GyOT= SvC}y-G; (11)

SI+Sj+.-.+ S^SJ;; (12)

ЭуД;— 3yjp(QyZIi, GyiJi), (13) в свою очередь:

Gyai= Gyffl(trj, wrj=wrj(Apj,^,...),dal,HM, и т.д.); (14)

Qyw= Qy»(trj, wrj=wrj(Apj4,...)>d(anHal, и т.д.), (15)

где ¡=1-п - номера технологических зон; ] - координата по длине агрегата;

Оудзад, Оудзад, Эуд зад, Ун „, 0, ^ 0 - ОГраНИЧеПИЯ НЭ УДеЛЬИуЮ

производительность, удельные расходы тепла (топлива) и электроэнергии, скорости нагрева и охлаждения слоя, температуру тележки соответственно; 1мзая(т,Нсл) - заданное распределение температуры материала; а, стзад - прочность окатышей текущая и заданная соответственно; 1дНП, - ограничения по температуре газа на входе в слой (нижний и верхний пределы соответственно); 1тел - температура обжиговой тележки; О - площадь и производительность обжиговой машины соответственно; - скорость фильтрации газов в слое; Др, - перепад давления в слое; Е, - коэффициент газодинамического сопротивления слоя.

Уравнения (11+12) впервые предложены H.H. Бережным, ЯЛ. Белоцерковским, Г.М. Майзелем. Аналогично выполнены постановки задач по критериям Gyfl—>max, Qya —» min.

Ввиду сложности исследуемого объекта для решения задач оптимизации автором предложено процесс оптимизации разделить на этапы.

На первом этапе проводится исследование и оптимизация основных конструктивных элементов теплотехнической схемы (технических решений, определяющих структуру агрегата).

На втором этапе проводится оптимизация конструктивных и режимных параметров термообработки слоя окатышей и распределение полезной площади обжиговой машины между технологическими зонами.

Третий этап включает оптимизацию исполнения отдельных элементов теплотехнической схемы на основе обобщенных, дополненных и систематизированных принципов конструирования, обеспечивающих повышение производительности обжиговой машины, снижение удельных расходов топлива и электроэнергии, улучшение экологии.

Решение поставленных задач оптимизации потребовало разработки, уточнения и совершенствования необходимых математических моделей и методов их реализации, а также анализа существующих технических решений и накопленных экспериментальных данных по промышленным и лабораторным исследованиям.

Базовой для оптимизации конструктивных и режимных параметров является квазистационарная имитационная математическая модель процесса термообработки окатышей, включающая взаимосвязанные блоки теплообмена, газодинамики, прогнозирования прочности окатышей на сжатие, расходов топлива и электроэнергии, а также алгоритмы численной реализации и адаптации ее к реальным условиям. При этом основной акцент сделан на комплексность рассмотрения процессов термообработки окатышей путем совместного решения уравнений теплообмена, газодинамики фильтруемого дисперсного слоя и упрочнения окатышей. Достоинством модели явилась также постановка и решение задач параметрической идентификации как процессов теплообмена и газодинамики, так и упрочнения окатышей.

В частности, теплообмен в фильтруемом слое окатышей представлен системой дифференциальных уравнений в частных производных:

в которых коэффициенты являются нелинейными функциями температуры.

Краевые условия: 1=0, Г„= и/г)-, А=0, гг= г Л).

В случае реверсирования газового потока это учитывается в краевых условиях для соответствующих расчетных зон.

т

РМ = —-1

dl т

(16)

(17)

Для определения скоростей фильтрации газового потока, входящих в уравнение (16) использовали уравнение газодинамики. Падение давления в каждой точке по длине расчетной зоны складывается из падения давления на элементарных участках по высоте обрабатываемого слоя, донной постели и

падения давления на колосниках:

= (18)

Важным вкладом автора в совершенствование модели (16-^-18) явилось то, что было выведено условие устойчивости схемы решения, а также усовершенствован алгоритм параметрической идентификации, позволяющий корректировать коэффициент газодинамического сопротивления слоя путем уточнения величины его порозности. Это позволило обеспечить устойчивость решения в широком диапазоне изменения входных параметров, исключить зацикливание, повысить точность расчетов и обеспечить надежное использование модели не только при проектировании, но и для управления процессом на работающем промышленном агрегате при меняющихся входных парамтерах.

Для разработки математической модели прочности автором использованы экспериментальные данные, полученные ранее во ВНИИМТ при обжиге окатышей различной основности из концентрата Лебединского ГОКа на огневом стенде типа «аглочаша», позволяющем моделировать все стадии термообработки слоя окатышей на обжиговой конвейерной машине. При этом выбраны факторы, оказывающие наибольшее влияние на ее формирование (температура обжига и содержание шлакообразующих оксидов СаО и Si02 в окатышах). На остальные параметры наложены ограничения, соответствующие диапазону их изменения при ведении технологического процесса в промышленных условиях:

• скорость нагрева до 210 град/мин.;

• скорость охлаждения до 180 град/мин.;

• продолжительность обжига при температуре выше 1100 °С до 12 мин.

По экспериментальным зависимостям прочности окатышей от температуры обжига, при различном содержании в них количества шлакообразующих оксидов, находили максимальную прочность окатышей (&тах) И температуру СООТВСТСТВуЮЩуЮ МаКСИМЭЛЬНОЙ прочности (/,„ах)-Обобщение данных проводили путем построения зависимостей прочности окатышей от температуры обжига в относительных координатах c/0"max, t!tm„,. Для получения уравнений использовали метод наименьших квадратов.

Для окатышей с малым содержанием шлакообразующих оксидов (CaO+SiO:=3,5-5,5 %) зависимость относительной прочности от относительной температуры аппроксимируется уравнением:

o/<W=0,993-( i/rm«)6 5S, при r/rm:,, =[0,85-1,0]. (19)

Для окатышей с большим содержанием шлакообразующих оксидов (Ca0+Si02=5,5-14%) зависимость описывается уравнениями (рис 2):

о/сгшах=0,386-( Г/^)2'76, при /Лтах =[0,6-0,9); (20)

<^О"тах=0,997'( //Г^)11'44. при =[0.9-1,0]; (21)

о/<7тах=0,998 ( г/?тах)7'62- при =(1,0-1,15]. (22)

Высокие коэффициенты корреляции (1-0,825-0,945) свидетельствуют о тесной связи между о/сгтах и ¿/?тах. Следует также отметить, что литературные данные других авторов по термообработке костомукшских окатышей, наложенные на рис. 2, хорошо укладываются на полученные зависимости.

Рис. 2. Зависимость относительной прочности окатышей (о/отах) от относительной температуры (1Лтах)

Использование уравнений (19-22), а также зависимостей: 1тах=«СаО+8Ю2) и ' (23)

сттах=«СаО+5Ю2), (24)

позволяет, с помощью рассчитанного по математической модели или измеренного в слое окатышей температурного поля, рассчитать их прочность.

Максимальная прочность окатышей для заданного количества шлакообразующих оксидов задается в соответствии с (24), а в процессе работы промышленного обжигового агрегата корректируется с помощью алгоритма параметрической идентификации, на основе фактической прочности оср* (данные текущего технологического опробования окатышей) в соответствии с выражением:

<Т = ,

2>„„„, (25> 1=1

где п - количество расчетных участков по высоте; <70т„; - относительная прочность окатышей.

Таким образом, предложена методика построения математической модели прогнозирования прочности окатышей, основанная на использовании методов обобщенных переменных (теории подобия) и реализована соответствующая математическая модель.

Для исследования переходных режимов автором реализована двухмерная динамическая модель процесса термообработки окатышей на конвейерной машине, в основу которой положены уравнения теплообмена в дисперсном слое:

=--; (26)

<т т

РмС» (1 - £)

дх д1

"»(''"О (27)

с краевыми условиями:

Гг(0,/,т) = Гг(/,г); Г„(/г,0,г) = г„(Л,г); 1М(И,1,0) = 1М{К1), (28)

коэффициенты которых являются нелинейными функциями температуры и модель прогнозирования прочности (19-24). Модель реализована для всех технологических зон обжиговой конвейерной машины, включая зоны сушки, нагрева и охлаждения.

Эта модель предназначена для исследования влияния нестационарности различных технологических параметров (высота слоя, диаметр окатышей, температура теплоносителя на входе в слой, скорость ленты, теплофизические свойства газа и материала в зависимости от температуры и др.) на эволюцию температурного поля в слое железорудных окатышей при их термообработке на обжиговых конвейерных машинах. Анализ этого вопроса в мировой научной литературе до публикации автора отсутствовал.

В третьем разделе выполнены исследование, анализ, а также качественная (табл. 1) и количественная классификация основных конструктивных элементов обжиговых машин, включая новейшие, по их влиянию на производительность, расходы топлива и электроэнергии.

Практический опыт эксплуатации обжиговых машин показал, что, несмотря на повышенный расход тепла и электроэнергии при организации реверсивной схемы сушки, ее использование предотвращает снижение производительности обжиговой машины в целом за счет уменьшения усадки слоя при его сушке, что обеспечивает эффективную работу всех последующих зон за счет снижения газодинамического сопротивления слоя окатышей. Впервые реверсивная схема сушки была внедрена на ОМ № 4 АО «ССГТ10» в 1968 г.

При исследовании различных систем возврата тепла га зоны охлаждения в зоны нагрева, включая вентиляторные, а также одно- и многопоточные безвентиляторные системы прямого перетока, установлено, что, с точки зрения экономии топлива и электроэнергии, в любом случае наиболее целесообразным является применение безвентиляторных систем.

Таблица 1

Влияние основных конструктивных элементов на показатели работы ОМ

Наименование основных конструктивных элементов Влияние на показатель'

Производи тельность Расход топлива Расход электроэнергии + сн сп її +„ СП СП

1. Организация зоны сушки

1.1. реверсивная сушка (продув/просасывание теплоносителя) + - - +

1.2. сушка с просасыванием теплоносителя - + + -

1.3. сушка с просасыванием, послойной загрузкой и промежуточной сушкой отдельных слоев - + + -

2. Система возврата тепла из зоны охлаждеияя в зоны нагрева

2.1. вентиляторная с разбавлением теплоносителя - - -

2.2. с переточным коллектором (безвентиляторная) + + +

2.3. С двумя и более переточиыми коллекторами (безвентиляторная) ?

3. Система отоплении горна обжпговой маишны

3.1. с двухпроводными турбулентными горелками (с принудительной подачей окислителя) - - - -

3.2. с инжекционными горелками (с эжектированием окислителя) + + + +

4. Организация протеса охлаждения

4.1. реверсивное охлаждение - - - -

4.2. охлаждение в выносном охладителе - - - -

4.3. охлаждение холодным (атмосферным) воздухом + - + +

4.4. комбинированное охлаждение (нагретым и атмосферным воздухом) - + - -

Примечание: 1. «+» реализация конструктивного элемента приводит к улучшению показателя, «-» - к его ухудшению, «?» применение конструктивного элемента требует дополнительного уточнения и обоснования с использованием известных и разработанных автором методик.

При исследовании одно- и многопоточных систем прямого перетока разработана и апробирована методика определения количества потоков, на которые целесообразно разделять теплоноситель для экономии тепла топлива на термообработку. При этом впервые сделан ряд определяющих и важных выводов, состоящих в том, что с точки зрения экономии тепла топлива на отопление горна обжиговой машины необходимо:

• поток, отходящий из зоны охлаждения, группировать (смешивать перед подачей в зоны нагрева) таким образом, чтобы теплоноситель, имеющий наиболее высокую температуру направлять в один коллектор, имеющий меньшую - в другой, а еще меньшую - в третий и т.д.

после разделения воздуха, отходящего из зоны охлаждения на потоки (см. выше), наиболее горячий поток необходимо подавать в те участки зон нагрева, в которых требуется обеспечить наибольшую температуру газа на входе в слой, затем менее высокую и т.д.;

установлено, что экономически целесообразное количество потоков переточных систем определяется, в основном, теплофизическими характеристиками обрабатываемых шихт и теплотехническими режимами обжига (рис. 3). При производстве окатышей из шихт, требующих относительно больших затрат тепла на обжиг (офлюсованные окатыши, из гематитовых концентратов и т.п.) достаточно однопоточной безвентиляторной переточной системы (один переточный коллектор). Анализ результатов (рис. 3) показывает, что при соотношении затрат тепла, необходимого на нагрев слоя окатышей (Он) и тепла, аккумулируемого окатышами, поступающими на охлаждение (<2о) <2н/(2о>1,03 увеличение количества потоков приводит, в зависимости от режима нагрева, к экономии тепла топлива не более 1-7 % относительно «идеальной» переточной системы (с количеством потоков п->со) и только при переходе от однопоточной переточной системы без разбавления к двухпоточной. Дальнейшее увеличение количества потоков не приводит к экономии.

220

200

5 180

«5

Ш

1 160 с:

«МО

0

І12С

а.

|Ю0

1 80

40 20 0

I 1 ... "........1............... !

1 Режимі 1 ПОТОК ¡: ■ Режим! 2потока Режимі Зпотока 1 -Режим2 1 поток • & Ре.жимЗ 2потока - Ш -- Режим2 Зпотока ...... Г'ежкмЗ 11ЮГОК ■ Режимй 2потока.

*!

1...... / \ І \ V

. / т 6 ,

1 1-і 1г..-. 1 -Г / / я 1-9 с 1. і йОй

! / $ ...и,.. ......'А ?

м ж а % % Я и Л | ■ ■ Й • ' Режим 3 Зпотока

У* Ш . ............;.? О ...С............. .....О.............

а • -, 1- и О

Й: ■кіі 1 ............ 1

0,4

0.5

0,6

0,7

0,8

1.1

1,2

1.3

1,4

1,3

0.Э 1 Он.'Оа

Рис. 3. Перерасход топлива Г|п обжиговых машин с переточными системами при различном количестве потоков (цифры у кривых) в зависимости от соотношения (2н/(2о при различных режимах нагрева относительно ОМ. с «идеальной» переточной системой

і

• при производстве же окатышей из шихт с умеренными затратами тепла при нагреве (неофлюсованные окатыши из магнетитовых концентратов или из гематитовых с добавками твердого топлива) может быть целесообразным применение двухпоточных переточных систем, однако в каждом конкретном случае этот вопрос должен решаться индивидуально с учетом всех определяющих факторов, в том числе и того из какой зоны формируется теплоноситель для секции сушки 1.

По системе ототения горна обжиговой машины. Проведенный анализ известных данных и опыт автора показал, что использование горелок с эжекцией окислителя (инжекционных) вместо горелок с принудительной подачей окислителя (например, двухпроводных) всегда положительно влияет на все анализируемые факторы (производительность, расход топлива, электроэнергии), поэтому их применение предпочтительно.

По организации процесса охлаждения показано, что реверсирование теплоносителя в зоне охлаждения при одинаковой средней температуре на разгрузке отрицательно влияет на все анализируемые факторы и приводит к:

• снижению удельной производительности зоны охлаждения;

• снижению температурного потенциала воздуха, отходящего из зоны охлаждения, как за счет самого реверса, так и за счет неизбежных подсосов атмосферного и, следовательно, к увеличению расхода тепла топлива;

• увеличению удельного расхода воздуха на охлаждение и, следовательно, электроэнергии.

В части комбинированного охлаждения нагретым и атмосферным воздухом разработана методика оценки целесообразности использования нагретого воздуха на первой стадии охлаждения путем комплексной оценки и сопоставления дополнительных затрат электроэнергии и снижения производительности зоны охлаждения и обжиговой машины в целом с ожидаемой экономией тепла топлива за счет достижения более высокой температуры воздуха, подаваемого из зоны охлаждения в зоны нагрева.

Увеличение количества тепла, поступающего в зоны нагрева за счет использования сбросного тепла нагретого воздуха в зоне охлаждения в исследованном диапазоне параметров достигает 7,2 % (вариант 1гвк1=300 °С, 1гвк1=27м), однако приводит к увеличению удельного расхода электроэнергии на 68 %. При этом удельная производительность зоны охлаждения уменьшается с 2,75 до 2,15 т/м2ч (на 22 %). Эти потери значительно превышают эффект от экономии топлива. Кроме того, охлаждение нагретым воздухом приводит к ухудшению экологии на рабочих площадках обжиговой машины вследствие выбивания до 30 % нагретых (1=300 °С) запыленных газов через уплотнения ГВК и имеет ряд других недостатков.

Результатом исследования, выполненного в третьем разделе, стала классификация основных технических решений, применяемых при разработке теплотехнических схем обжиговых машин:

1. Технические решения, которые необходимо приметать в любом случае:

• реверсивная сушка (продув/просасывание);

• однопоточная система прямого перетока;

• инжекционные горелки;

• безреверсивная схема охлаждения.

2. Технические решения, применение которых в каждом случае необходимо обосновывать с использованием методик, предложенных автором;

• двух- и более поточная система прямого перетока;

• охлаждение окатышей на первой стадии нагретым воздухом. Выполненные расчеты показали, что в настоящее время данное техническое решение не рекомендуется к использованию.

3. Технические решения, нерекомендуемые к использованию:

• сушка слоя с просасыванием теплоносителя;

• послойная загрузка окатышей с промежуточной сушкой и просасыванием теплоносителя;

• вентиляторная система перетока с разбавлением теплоносителя;

• двухпроводные горелки;

• реверсирование теплоносителя при охлаждении или охлаждение в выносном охладителе.

В четвертом разделе приведена методика и результаты расчетно-экспериментальных исследований процесса термообработки окатышей по отдельным технологическим зонам и оптимизации параметров на примере обжиговой конвейерной машины с полезной площадью 306 м2 Лебединского ГОКа.

В соответствии с требованиями технологии и замерами температур в слое каждая зона, в зависимости от ее функционального назначения, должна обеспечивать:

• зоны сушки, подогрева и обжига - заданную среднюю по высоте слоя температуру окатышей на выходе из каждой зоны;

• зона рекуперации - заданную температуру нижних участков слоя;

• зона охлаждения - заданную среднюю по высоте слоя окатышей и донной постели температуру на разгрузке, которая должна быть не выше 100 °С. Расчет теплообмена и газодинамики в слое, а также ряда исследуемых

показателей (удельные расходы тепла, топлива, электроэнергии и др.) в каждой конкретной зоне, проводили с использованием адаптированных к реальному процессу математических моделей с учетом соответствующих ограничений по максимальным температурам в зонах, температурам, скоростям нагрева и охлаждения слоя и другим условиям, приведенным в постановке задач оптимизации и зависящим от характеристик исходных сырых окатышей. Эти условия позволяют обеспечить необходимое качество готовых окатышей, получаемых из различных шихт и сохранность оборудования обжигового агрегата.

По результатам расчетов для каждой зоны строили зависимости основных показателей процесса Эуд, Утуд, (2уд, Оул как функции от исследуемого параметра (аналогичные показанным на рис. 4), а также графики Эуя;=^(Оуд;) (рис. 5), используя которые при решении задачи оптимизации находили оптимальную величину параметров.

Проведенные численные эксперименты позволили сделать ряд выводов и дать общие рекомендации по ведению технологического процесса в зонах нагрева:

• во всех технологических зонах нагрева слоя окатышей (сушка, подогрев, обжиг, рекуперация) тепловая, электрическая экономичность и удельная производительность процесса возрастают с ростом температуры теплоносителя на входе в слой. Поэтому при оптимизации технологического процесса по этим критериям необходимо поддерживать максимально возможные по технологии температуры;

Рис. 4. Изменение удельных расходов электроэнергии (Эуд), теплоносителя (Ууд), тепла ((^уд), а также удельной производительности (Суд) зоны обжига в зависимости от разрежения в ГВК (Р): 1- подсосы; 2-тележка; 3-тележка+подсосы

Рис. 5. Изменение удельного расхода электроэнергии (Эуд) в зависимости от удельной производительности (Gyfl) зоны обжига при изменении разрежения в ГВК: 1- подсосы; 2-тележка; 3-тележка+подсосы

• при постоянной удельной производительности зоны обжига (6,49 т/м2 ч), повышение температуры воздуха разбавления с 750 до 850 °С приводит к экономии 1,5 м3 природного газа на тонну окатышей, а повышение температуры воздуха горения со 150 до 350 °С (при а=1) экономит 0,8 м3 газа/т. В то же время, уменьшение коэффициента расхода воздуха горения (а) с 1,0 до 0,2 приводит к экономии 1,8-2,0 mj газа/т. В исследованном практическом диапазоне изменения параметров удельный расход топлива непрерывно снижается с увеличением высоты слоя и возрастает с увеличением диаметра окатышей. Увеличение высоты слоя с 0.3 до 0,4 м приводит к экономии 1,0 м3 газа/т, а уменьшение диаметра окатышей с 0,013 м до 0,011 м - на 0,6 м газа/т. С ростом разрежения в ГВК удельный расход топлива увеличивается;

• для снижения удельного расхода электроэнергии на термообработку окатышей целесообразно вести процесс при умеренных разрежениях (давлениях) в ГВК (порядка 3-4 кПа). В то же время, следует учитывать наличие минимума по расходу электроэнергии в зависимости от таких параметров как диаметр окатышей и высота слоя. Порозность слоя целесообразно увеличивать путем совершенствования укладки слоя сырых окатышей и оптимизации их гранулометрического состава. С точки зрения экономии электроэнергии существует оптимальное распределение давлений и разрежений в ГВК зон нагрева, при котором удельный расход электроэнергии минимален.

При исследовании зоны охлаждения с продувом по всей площади атмосферным воздухом показано, что:

• вести процесс охлаждения окатышей целесообразно при умеренных давлениях в дутьевых камерах (3-4 кПа) при которых обеспечивается достаточно высокая удельная производительность (2,7-3,0 т/м2 ч) и относительно невысокий удельный расход электроэнергии. Повышение

давления до 6,6 ісПа приводит к увеличению удельной производительности на 27 %, однако удельный расход электроэнергии увеличивается при этом на 94 %;

дутьевой режим в камерах зоны охлаждения необходимо вести таким образом, чтобы давления во всех камерах были либо одинаковыми, либо в первой секции были выше, чем во второй. Оптимальное, с точки зрения минимума удельного расхода электроэнергии на охлаждение, соотношение давлений в первой и второй секциях находится в диапазоне от 1.0 до 2,1. Это обеспечивает минимальный удельный расход электроэнергии на охлаждение окатышей. Причем эта закономерность сохраняется при различном соотношении камер в первой и второй секциях (рис. 6);

с

а

2 1 о

б .

. ..... Ш---

2,5 3 3.5

1- продувы. 2-тележка, 3-тележка+продувы

4 4,5

Р,, кПа

5,5

Рис. 6. Изменение удельных расходов электроэнергии (Эуд), соотношения давлений (Р;/Р2), а также необходимого давления во второй секции зоны охлаждения (Р2) в зависимости от давления в первой (Р^

па эффективность процесса охлаждения большое влияние оказывает температура охлаждающего воздуха. Так, например, при повышении температуры с 20 до 80 °С удельная производительность зоны охлаждения снижается на 23 %, а удельный расход электроэнергии увеличивается на 47 %;

при использовании сбросного нагретого воздуха (газов) с температурой 180-350 °С в первой секции охлаждения, с целью утилизации тепла, следует учитывать, что подача нагретого воздуха всегда приводит к увеличению удельного расхода электроэнергии и снижению производительности зоны. Если же такое решение используют, то с целью минимизации энергозатрат необходимо следовать принципам:

• нагретый воздух необходимо подавать на начальном участке зоны охлаждения, причем относительная площадь этого участка должна быть минимальной;

• с увеличением температуры нагретого воздуха относительную площадь секции с его подачей следует уменьшать;

• перед подачей нагретого воздуха в зону охлаждения разбавлять его атмосферным воздухом нецелесообразно;

• учитывать, что подача в конце зоны охлаждения даже низконагретого воздуха (1=60-80 °С) всегда вредна;

при различной средней температуре слоя на входе в зону охлаждения (диапазон 1075-1175 °С), но одинаковой температуре на границе «слой-постель», (1164 °С) удельная производительность зоны, скорость фильтрации газов в слое и удельный расход электроэнергии изменяются незначительно. Однако, с ростом средней температуры слоя возрастает температура воздуха на выходе из него в первой секции и практически не изменяется во второй. В то же время, при одинаковой средней температуре слоя, но более высокой в нижних участках существенно ухудшаются все показатели процесса охлаждения;

зависимость удельной производительности зоны охлаждения от высоты слоя носит экстремальный характер, а удельный расход воздуха на охлаждение и электроэнергии, в исследованном диапазоне высот слоя (0,3-0,8 м), уменьшается с увеличением высоты слоя. С увеличением порозности слоя с 0,28 до 0,32 и 0,36 оптимальная с точки зрения увеличения удельной производительности зоны высота слоя увеличивается, соответственно с 0,4 до 0,5 и 0,6 м. Учитывая, что на практике порозность слоя в зоне охлаждения находится в диапазоне 0,30,32, то ей соответствует оптимальная, с точки зрения удельного расхода электроэнергии, высота слоя 0,45-0,5 м;

порозность слоя оказывает решающее влияние на все показатели процесса охлаждения. При постоянном давлении в дутьевых камерах увеличение порозности слоя приводит к увеличению удельной производительности зоны охлаждения и удельного расхода воздуха на

охлаждение. Удельный расход электроэнергии при этом практически не изменяется. При постоянной удельной производительности зоны охлаждения даже незначительное увеличении порозности слоя приводит к существенному уменьшению удельного расхода электроэнергии. • при постоянной производительности зоны охлаждения, зависимость удельного расхода электроэнергии от диаметра окатышей носит экстремальный характер с минимумом в диапазоне диаметров 14-16 мм. Удельный расход воздуха на охлаждение с увеличением диаметра непрерывно увеличивается, а необходимое давление в дутьевых камерах уменьшается.

На основе полученных закономерностей и подробного исследования каждой технологической зоны (сушки, подогрева, обжига, рекуперации, охлаждения) в отдельности, разработаны предложения по модернизации и оптимизации конструктивных и режимных параметров отдельных технологических зон обжиговой машины (табл. 3) без изменения их площади и производительности, с целью снижения удельного расхода электроэнергии. При этом с сохранением общей площади зоны сушки первая секция уменьшена с 45 до 27 м", в зоне охлаждения исключено реверсирование охлаждающего агента, оптимизированы параметры технологического процесса (давления, температуры). В результате на первой стадии оптимизации (оптимизация режимных параметров отдельных технологических зон) удельный расход электроэнергии на фильтрацию слоя и подсосы (продувы) снижен на 42 % (с 10,55 до 6,1 кВт-ч/т).

На второй стадии оптимизации решена задача минимизации удельного расхода электроэнергии для агрегата в целом.

Постановка задачи (2-15) в этом случае принимает вид: Требуется найти вектор (SbS2,...,Sn) так, чтобы Эуд = ЭУД1+ Эуя2+...+ Эудп —> min, (29)

при ограничениях:

Оуд>Оуд,ая..; (30)

V„ < V. „. Уохл < V01ÜI„, tKri = tui3M (0>азая); (31)

trj™ < trj < trj™; (32)

U^U; (33)

Si'Gysi= S2-G,,i=...= Sn-Gy,,„= Sv-Gya=G; (34)

S1+S2+...+ Sn=Sz; (35)

3w=f,(Gyri), (36)

причем ограничения (31-33) учтены на первой стадии оптимизации. Здесь tMi, tui3aa - температуры материала на выходе из i технологической зоны текущая и заданная соответственно.

Задача решена методом покоординатного спуска для зон подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения с использованием зависимостей 3yni=f1(G>1„) (аналогичные см. рис. 5), полученных для каждой технологической зоны.

Решение задачи позволило оптимизировать, в соответствии с выбранным критерием (минимум удельного расхода электроэнергии), площади, давления (разрежения) и, соответственно, удельные производительности каждой технологической зоны (см. табл. 3) и снизить удельный расход электроэнергии на 51 % по сравнению с базовым распределением.

Анализ этих данных показывает, что, при заданной производительности ОМ, для оптимального, с точки зрения минимума удельного расхода электроэнергии, распределения ее площади, зоны подогрева, обжига и рекуперации необходимо увеличить, а площадь зоны охлаждения уменьшить со 135 до 105,6 м2, так как после модернизации (исключения реверсирования газового потока) она будет иметь большой резерв по производительности. Давления (разрежения) в ГВК зоны охлаждения, при этом, должны быть увеличены, а в зонах нагрева, наоборот, уменьшены.

Таблица 3

Базовые и рекомендуемые параметры обжиговой машины

Название зоны Параметры обжиговой машины ОК-ЗОб

Базовые При модернизации зон (первая стадия оптимизации) При оптимизации агрегата (вторая стадия оптимизации)

м2 Суд], т/м2 •ч Р", кПа Э 25 -'ул ■ кВт-ч /т м2 Суд], т/м2 •ч Р." кПа Э 2> кВт-ч/т 8,, " м2 °уш> т/м2 • ч Р,1} кПа Э 2) А'Д у кВт-ч /т

Сушка 45 18 4,63 6Л -3,7 3,2 27 36 4,63 6А -3,7 2,17 27 36 4,63 м -3,7 2,17

Подогрев 36 8,11 -3,7 0,77 36 8,11 -3,7 0,77 45,48 6,42 -2,01 0,41

Обжиг 27 18 6,49 -3,7 -7,5 1,4 45 6,49 -3,67 0,75 49,25 5,93 -2,99 0,60

Рекуп. 27 10,81 -7,5 1,6 27 10,81 -7,50 1,60 42,67 6,84 -3,05 0,61

Охлажден. 81 54 2,16 3,02 -5,8 3,58 135 2,16 1,86 0,82 105,6 2.77 3,17 1,41

Машина в целом 306 0,95 10,55 306 0,95 6,11 306 0,95 5,20

Примечания: 1. Числитель - первая, знаменатель - вторая секция.

2. На фильтрацию слоя и подсосы (продувы) при КПД 100 %.

Таким образом, разработана методика исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров термообработки слоя окатышей. В качестве примера выполнена минимизация удельного расхода электроэнергии и оптимизировано распределение полезной площади между технологическими зонами обжиговой машины ОК-ЗОб Лебединского ГОКа.

В пятом разделе сформулированы принципы оптимального исполнения отдельных элементов теплотехнической схемы, обеспечивающих повышение

производительности обжиговой машины, снижение топлива и электроэнергии, улучшение экологии.

В качестве примера рассмотрим некоторые из 40 обеспечивающих снижение удельного расхода электроэнергии. Мощность потребляемая ТДУ определяется формулой: др.у АР-У„-(1т,+Т„) Ро Р '

удельных расходов

принципов,

N.. =-

ч пт„

Учитывая, что потери напора (сопротивление) в сети:

ДР = £

р-У

= <Г

2-Т

формулу (41) приводим к виду:

Ре-і^+т.)2^

(37)

(38)

(39)

2-ТК

П = ЧтЧ*ат (40)

где, №л - мощность потребляемая ТДУ, ДР, Р, Р„ - напор создаваемый ТДУ, абсолютное давление потока у ТДУ и давление при нормальных условиях, соответственно (Р0 = 101325 Па); V, У0- расход газопотока при фактических параметрах и приведенный к нормальным условиям (Р0, Т0); 1тяу, Т„=273,15К, -температуры газопотока у ТДУ и абсолютная при нормальных условиях соответственно; ц, ;/лв, ;/„сиг - КПД ТДУ, двигателя и вентилятора соответственно; С - коэффициент газодинамического сопротивления сети; р, р0 - плотность газопотока при фактических параметрах и приведенная к нормальным условиям соответственно.

Анализ модели (37-40) позволяет определить основные направления снижения затрат электроэнергии (рис. 7).

Рис. 7. Декомпозиция задачи снижения удельного расхода электроэнергии

Комплексный анализ теплотехнических схем и опыт эксплуатации ОМ показали, что наиболее часто на практике не выполняются следующие принципы минимизации удельного расхода электроэнергии:

Принцип № 1. максимизация КПД работы ТДУ - зачастую ТДУ работают в области КПД 20-40% против 70-80% в связи с тем, что характеристики ТДУ и сети не согласованы;

Принцип №2. Снижение количества теплоносителя, перемещаемого ТДУ, неорганизованных подсосов (продувов) теплоносителя. Доля вредных подсосов (продувов) и, соответственно непродуктивных затрат электроэнергии, на действующих обжиговых машинах достигает 30-60%,

Принцип №4, 5. Снижение аэродинамического сопротивления слоя сырых окатышей, постели и колосников;

Принцип №6. Снижение аэродинамического сопротивления трактов (подводящих и отводящих газоходов) на которых, в некоторых случаях, теряется до 70% полезного напора, создаваемого ТДУ, путем приведения площади сечения газохода в соответствие с объемами перемещаемого теплоносителя (скорости газа в газоходе не более 15 м/с), снижения местных аэродинамических сопротивлений и пр.

Принцип № 7. Снижение аэродинамического сопротивления газоочисток за счет применение электрофильтров и их исключение на внутренних газопотоках путем применения ТДУ, стойких к абразивному износу (с защитой ротора) и др.

Принцип №8. Транспортировать газопотоки по возможности с наиболее низкой температурой, одним из нарушений этого принципа являются схемные решения, в которых на начальном участке охлаждение окатышей осуществляют путем подачи нагретого воздуха.

Принцип № 10. Максимизировать количество газа-теплоносителя, передаваемого из одной зоны низкого давления в другую (например, горн) прямым перетоком (без использования дополнительных ТДУ)

В части оптимизации элементов теплотехнических схем впервые выделены и проанализированы типовые элементы передачи газообразного теплоносителя: из горна в горн; из горна (зона низкого давления) и ГВК (зона высокого давления) одной ТДУ одновременно (рис. 8) в горн или в ГВК; из ГВК в горн и из горна в ГВК; из ГВК в ГВК. Анализ представленных схем позволяет сформулировать Принцип № 11: Создаваемый ТДУ напор должен распределяться в места, где он требуется. Т.е. необходимо исключать подачу/отсос теплоносителя в/из зоны низкого и высокого давления одной ТДУ. Подача теплоносителя одной ТДУ одновременно в участки теплотехнической схемы с различным давлением является неоптимальной из-за необходимости дросселирования.

Однако в теплотехнических схемах действующих и проектируемых ОМ встречаются технические решения, когда аспирационные и сбросные газопотоки из горна секций сушки 1 и охлаждения 2 транспортируют технологическими ТДУ, одновременно формирующими высокое разрежение в ГВК ОМ (рис. 8а). Такие неоптимальные схемы реализованы на ОМ ОК-228 Качканарского ГОКа, ОК-Ю8/116 АО «ССГПО» и др.

Рис. 8. Схема транспортировки теплоносителя из горна и ГВК: а) неоптимальная схема - с использованием одной ТДУ; б) оптимальная схема с двумя ТДУ

При этом параллельно эвакуируют газопотоки с высоким разрежением (из ГВК (400-500 даПа)) и потоки из участков с малым разрежением (до -50 даПа). Для этого используют дополнительный дроссель (Др.1), обеспечивающий необходимое аэродинамическое сопротивление тракта 2 для эвакуации газопотока что, в соответствии с формулой (39), приводит к повышенным затратам электроэнергии.

В этом случае более целесообразно выполнять эвакуацию аспирационного или сбросного газопотока из секций сушки 1, либо охлаждения 2 отдельной низконапорной ТДУ, что позволяет исключить из схемы дроссель Др1.

Поэтому с точки зрения экономии электроэнергии необходимо:

• Принцип № 11.1. Избегать подключения к высоконапорным технологическим ТДУ, отсасывающим газы из ГВК, газопотоков из горна и аспирационных сбросов.

• Принцип № 11.2. Исключать подачу/отсос газопотоков с помощью одной ТДУ одновременно в/из горн и в/из ГВК.

Аналогично в диссертации систематизируются и обобщаются принципы снижения удельного расхода топлива, увеличения производительности и улучшения экологии.

В шестом разделе представлены исследования, технологические основы и принципы построения АСУ ТП с использованием комплекса разработанных и усовершенствованных математических моделей, алгоритмов и программ.

Для обеспечения максимальной эффективности АСУ ТП она должна включать в себя основные подсистемы, представленные на рис. 9.

Если представить долю экономического эффекта как 1-ю составляющую, вносимую ^ой подсистемой АСУ ТП, как к/, то общий эффект равен

э=£(Ё(*м)). (41)

где: т - количество подсистем АСУ ТП.

Коэффициенты к/ являются переменными и должны определяться в зависимости от текущего состояния объекта управления.

На рис. 9 приведена также оценка степени влияния различных элементов (подсистем) АСУ ТП на показатели эффективности.

Рис. 9. Влияние различных элементов (подсистем) АСУ ТП на показатели эффективности

Подсистема оптимального управления технологическим процессом, построенная с использованием математических моделей, алгоритмов идентификации параметров и оптимизации коренным образом улучшает показатели по природному газу, электроэнергии, качеству продукции, увеличивает объемы производства за счет определения и реализации оптимальных параметров технологического процесса производства окатышей.

Подсистема автоматического регулирования (стабилизации) основных технологических параметров за счет обеспечения стабильных значений параметров технологического процесса в области регламентных режимов и минимизации технологических нарушений, наряду с перечисленными показателями, увеличивает долговечность работы оборудования, обеспечивая работу технологического оборудования при температурах, не превышающих предельные для горелочных устройств, форкамер, кладки горна, обжиговых тележек и колосников, ТДУ и др.

Подсистема управления нестационарными режимами позволяет при пусках и остановках обжиговой машины, снижать затраты электроэнергии, топлива, а также стабилизировать качество окатышей, без перегрева оборудования.

Подсистема диагностики и мониторинга оборудования в сочетании с подсистемой технологических блокировок обеспечивает экономический эффект, связанный с увеличением объемов производства и уменьшением затрат на поддержание в работоспособном состоянии технологического оборудования за счет:

• уменьшения непроизводственных простоев по причине выхода из строя технологического оборудования;

• увеличения надежности работы и повышения коэффициента использования оборудования;

• снижения затрат на проведение капитальных ремонтов за счет своевременного их выполнения;

• увеличения срока службы оборудования;

• увеличения межремонтного периода.

К прочим эффектам относятся эффекты, связанные с сокращением технологического персонала при реализации АСУ ТП, несмотря на увеличение количества персонала на ее обслуживание.

Проведено промышленное исследование работы и количественная оценка эффективности подсистемы стабилизации параметров на примере стабилизации температурного режима в горне обжиговой машины ОК-324 Центрального ГОКа. Показано, что только за счет одной этой подсистемы без «провалов» качества окатышей, обеспечивается экономия природного газа в количестве до 8,1 %.

С помощью динамической математической модели термообработки окатышей, разработанной автором, выполнен анализ переходных режимов работы обжиговой машины ОК-ЗОб Лебединского ГОКа. Показано, что основное возм5'щение в ход технологического процесса вносится циклическими неуправляемыми колебаниями нагрузки машины по сырым окатышам, которые влияют на ряд важнейших параметров (температуры в горне, в ГВК и др.). Это приводит к нестабильности и снижению качества окатышей (в частности, прочности). Изменение скорости ленты машины (производительности) приводит к изменению максимальных температур в слое и донной постели, а также прочности обожженных окатышей. Температура на

границе слой-постель через 8 минут после увеличения скорости ленты с 2,6 до 3,1 м/мин снизилась с 1151 до 1087 °С, т.е. на 64 °С. Это привело к снижению прочности окатышей с 235 до 205 даН/ок.

Показано, что большие резервы заложены в правильном определении и реализации оптимального режима термообработки. В частности проведенные исследования в соответствии с разработанной методикой показали, что при корректировке режима технологическим персоналом в рамках технологической карты существенное влияние на технико-экономические показатели технологического процесса оказывает человеческий фактор. Так в случае, если бы все бригады, например, на Качканарском ГОКе, работали на уровне лучших, то это обеспечило бы в среднем за год экономию до 2,8 % топлива и до 3 % электроэнергии.

Для улучшения показателей работы (более чем на 3 %) основные функции управления необходимо возложить на АСУ ТП. Для этого в ее составе необходимо реализовать подсистему оптимального управления, построенную на основе детерминированных математических моделей. Использование математических моделей, алгоритмов их адаптации и оптимизации технологического процесса, разработанных и внедренных под непосредственным руководством автора, на модернизированной ОМ ОК-306 № 4 Лебединского ГОКа в составе математического обеспечения системы управления, позволило решить ряд новых задач:

• косвенного измерения и прогнозирования контролируемых параметров технологического процесса термообработки окатышей, позволяющих более обоснованно и эффективно управлять технологическим процессом;

• прогнозирования качества (прочности) обожженных окатышей в процессе их термообработки;

• оптимального управления процессом термообработки окатышей, позволяющего минимизировать удельный расход топлива, максимизировать производительность обжиговой машины при заданном качестве и соответствующих ограничениях на величину контролируемых параметров технологического процесса.

Для их реализации с участием автора были разработаны предложения по построению системы управления и ее функционированию. Совместно со специалистами фирмы Сименс сформулированы требования к базовому и верхнему уровню системы управления обжиговой машиной, составлен перечень задач базового и верхнего уровней, обоснована необходимость реализации на верхнем уровне оптимизационных задач. Проанализирована и реализована структура комплекса технических средств системы управления с использованием математических моделей в ее составе. Даны рекомендации по оптимизации и распределению информационных потоков.

За счет реализации в автоматическом режиме (on-line) только задач оптимального управления (по практическим данным) обеспечивается:

• снижение расхода топлива (природный газ) на 9,57 %;

• снижение удельного расхода электроэнергии на 7,9 %;

• увеличение производительности агрегата на 4,35 %.

На рис. 10 представлено изменение удельного расхода топлива на обжиговой машине № 4 Лебединского ГОКа при различных режимах работы верхнего имитационно - оптимизирующего идентификационного уровня: без оптимизации (в работе только базовый уровень автоматизации), с оптимизацией в автоматическом режиме (on-line) и с оптимизацией в режиме «СОВЕТ» (off-line).

июнь июль август 1-15 август 16- сентябрь

05.09 06-16

Работа с оптимизацией в режиме off-line

Работа с оптимизацией в режиме on-line

Только базовая автоматизация

Время

Рис. 10. Изменение удельного расхода топлива в зависимости от режима работы системы управления

До ввода в действие системы оптимизации (верхний уровень, (июнь 1999 г.)) удельный расход топлива составлял 15,3 м3/т, в начальный период работы с оптимизацией (июль 1999 г.) в режиме on-line (автоматический) он снизился до 13,8 м3/т, а в первой половине августа - до 13,3 м3/т. Перевод системы оптимизации в режим off-line («СОВЕТ») в период с 16.08. по 05.09.99 г. привел к увеличению удельного расхода до 14,8 м7т, главным образом за счет того, что рекомендации системы оптимизации выполнялись нерегулярно. При возврате к работе в автоматическом режиме в период с 06.09. но 16.09.99 г. расход топлива вернулся к исходному (13,3 м3/т).

Реализация системы оптимизации на обжиговой машине № 5 АО «ССГПО» подтвердила ее преимущества перед известными.

Таким образом, использование предложенных разработок позволило создать современную высокоэффективную систему автоматизированного управления процессом производства окатышей. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что, наибольший экономический эффект получается при сочетании оптимизации конструктивных параметров при

проектировании (или модернизации) агрегата и оптимизации технологических параметров во время его эксплуатации.

Седьмой раздел посвящен эффективности практического использования разработанной методологии исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин при разработке новых схем, анализе известных и планируемых к реализации, а также схем действующих обжиговых машин производства Уралмаш и Лурги.

Рассмотрим, например, оптимальные структуры теплотехнических схем, включающие в соответствии с методологией технические решения, которые необходимо применять в любом случае, а также не содержат технических решений, не рекомендуемых к использованию.

В теплотехнической схеме № 1 (рис. ] 1) подачу теплоносителя в секцию сушки 1 осуществляют из горна секции охлаждения 2, а не отходящие газы из зон обжига и рекуперации. Такое решение целесообразно применять при термообработке окатышей из шихт, содержащих экологически опасные и технологически вредные компоненты, например, соединения серы.

Основным резервом схемы является реализация технического решения, направленного на передачу максимального количества теплоносителя из горна охлаждения в горны зон нагрева прямым перетоком в соответствие с принципом № 10 по экономии электроэнергии. Это реализовано в теплотехнической схеме № 2 (рис. 12) с использованием 2х поточного переточного коллектора (высокотемпературный поток подают в зону обжига, низкотемпературный - в зоны сушки и подогрева).

Рис. 11. Теплотехническая схема обжиговой машины (схема № 1) Д1....Д5 - ТДУ; ГО - газоочистки

В соответствии с принципом 11.2 для регулирования количества используется Др2, а также дополнительная ТДУ Дб. При этом выбор разрежения в коллекторах Д6 и Д4 необходимо осуществлять таким образом, чтобы обеспечить минимально необходимую разницу давлений (50-70даПа) для организации подсоса в тракт Д4. Также необходимо учитывать возможности ТДУ по температуре теплоносителя по трактам Д6 и Д4 с тем, чтобы исключить разбавление потока атмосферным воздухом с целью снижения температуры.

Минусами схемы № 2 являются:

• обратная связь между ГВК зон обжига и рекуперации и секцией сушки 1;

« подача влажных от сжигания топлива газов в секцию сушки 1, что

ухудшает процесс сушки;

• худшая экология внутри цеха по сравнению со схемой № 1, т.к. дымовые газы из зон обжига и рекуперации подаются под давлением в секцию сушки 1, где происходит их утечка (до 30 %) через уплотнения ГВК. Анализ с помощью методологии самых современных теплотехнических

схем (2010 г.), предлагаемых к реализации отечественными и зарубежными компаниями, показач, что все они имеют существенные резервы улучшения технико-экономических показателей.

В табл. 4 представлены технические решения и резервы по совершенствованная действующих обжиговых машин России, Украины и Казахстана. Несмотря на проведенные рядом комбинатов реконструкции (включающие отказ от реверсирования потоков в зоне охлаждения, изменение соотношения площадей секций зоны сушки с продувом и просасыванием теплоносителя и др.), почти все действующие обжиговые машины имеют значительные резервы по улучшению показателей, к которым относятся: установка инжекционных горелок вместо существующих двухпроводных; оснащение переточным коллектором или его модернизация;

Таблица 4

Резервы повышения эффективности работы обжиговых машин1'

Объект, населенный пункт Тип агрегата, изготовитель Инжекционные горелки Наличие коллектора прямого перетока Охлаждение атмосферным воздухом вместо нагретого Исключать подачу/отсос газопотоков с помощью одной ТДУ одновременно в/из горн и в/из ГВК Оптимизация соотношения площадей и давлений в технологических зонах Оптимизация давлений (разрежений) в ГВК Оптимизация режима термообработки Реализация принципа 10 (все прямым перетоком)

1.1. Михайловский ГОК (г. Железногорск, Курской обл.) ОК-520 Уралмаш + + 7 + + + +

1.2. Лебединский ГОК (г. Губкин, Белгородской обл.) ОК-ЗОб Уралмаш + + + + + + +

1.3. Костомукшский ГОК (г. Костомукша, Карелия) ОК-520 / 536 Уралмаш + + + + +

1.4. Качканарский ГОК (г. Качканар, Свердловской обл.) ОК-228 Уралмаш + + + + + + + +

1.5.0ЭМК (г. Старый Оскол, Белгородской обл.) ОК-480 Лурги + + + + +

2.1. Центральный ГОК (Украина, г.Кривой Рог) ОК-324 Уралмаш — — — --- + + + +

2.2. Северный ГОК (Украина, г.Кривой Рог) ОК-ЗОб Уралмаш + — + + + + + +

ОК-278 Лурги + — — ? + + + +

ОК-552 Лурги — — — + + + + +

3.1. ССГПО (г.Рудный, Казахстан) ОК-Ю8 Уралмаш + + + на №6 + + + + +

Примечания: 1. + - наличие резерва по улучшению показателей за счет реализации указанного технического решения; — - отсутствие резерва по улучшению показателей; ? -требует уточнения.

переход на охлаждение окатышей атмосферным воздухом вместо использования на начальной стадии - нагретого и др. Практически на всех

машинах необходимо выполнить работы по оптимизации соотношения площадей технологических зон, соотношения давлений и разрежений в ГВК, корректировке режимов термообработки, совершенствованию элементов теплотехнических схем, а также реализовать другие принципы проектирования оптимальных теплотехнических схем, включая установку электрофильтров на сбросных и исключение газоочисток на внутренних газопотоках (за счет использования износостойких ТДУ с броневой защитой ротора) и др.

Приведен перечень основных технических решений по улучшению технико-экономических показателей путем модернизации обжиговых машин различных комбинатов, выполненных по разработкам и с участием автора в соответствии с техническими заданиями заказчиков в части проведения расчетов и определения оптимальных конструктивных и режимных параметров в соответствие с разработанными методиками оптимизации. Среди них: ОК-116 №1 и №5 АО «ССГПО», г. Рудный, Казахстан, ОК-ЗОб №1,3,4 Лебединский ГОК, Лурги 480м2 ОАО «ОЭМК», ОК-228 Качканарский ГОК.

В приложениях к диссертации приведены документы, подтверждающие реализацию результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Научные и практические результаты диссертационной работы могут быть сформулированы в следующих выводах:

1. На основе комплексного подхода разработана методология исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин для термообработки железорудных окатышей, включающая анализ теплотехнических схем, комплексные методики исследования их отдельных элементов и технологии в целом, усовершенствованные математические модели, методы оптимизации и технологические основы АСУ ТП, базирующаяся на современных информационных технологиях, применение которой обеспечивает высокие технико-экономические показатели работы агрегатов.

2. На базе комплексного подхода сформулированы требования и реализована усовершенствованная квазистационарная имитационная математическая модель процесса термообработки окатышей, описывающая взаимосвязанные процессы теплообмена, газодинамики с выходом на прогнозирование прочностных характеристик окатышей как одного из основных показателей качества продукции. Модель включает взаимосвязанные блоки моделирования процессов теплообмена, газодинамики, прогнозирования прочности окатышей, расхода топлива и электроэнергии.

Математическая модель прогнозирования прочности окатышей построена с использованием методов теории подобия (обобщенных переменных), разработаны алгоритмы ее реализации и адаптации непосредственно на объекте по данным текущего технологического опробования окатышей.

Отработан алгоритм численной реализации математической модели взаимосвязанных процессов теплообмена и газодинамики в части обеспечения

устойчивости решения и повышения точности расчетов. Усовершенствован алгоритм ее автоматической адаптации на промышленном объекте в реальном масштабе времени.

3. Разработана и численно реализована математическая модель динамики теплообмена в фильтруемом слое, предназначенная для расчета и прогнозирования переходных режимов термообработки слоя окатышей при переходе обжиговой машины из одного квазистационарного режима в другой. В основу модели положены уравнения теплообмена в дисперсном слое и в отличие от известных моделей в нее введены принципиальные усовершенствования, заключающиеся в том, что теплофизические свойства обрабатываемых окатышей (коэффициенты модели) являются нелинейными функциями температуры, что позволяет использовать ее в сочетании с моделью прочности для исследования переходных режимов термообработки окатышей на обжиговых конвейерных машинах. С использованием модели впервые получены зависимости изменения прочности окатышей и температурных полей в слое окатышей во времени при изменении нагрузки (скорости ленты) обжиговой машины.

4. Выполнены постановки задач оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин по глобальному критерию оптимизации (экономическая эффективность) с учетом его декомпозиции на отдельные элементы и выделением наиболее значимых -производительность, расход топлива и электроэнергии. Сформулировали критерии оптимизации и соответствующие технологические ограничения. Проведена декомпозиция теплотехнической схемы и многоэтапная оптимизация конструктивных и режимных параметров, включая выбор ее основных конструктивных элементов, оптимизацию режимных параметров термообработки слоя окатышей и технического исполнения отдельных элементов теплотехнической схемы. При этом в случае, если исследуемый параметр приводит к улучшению значений одновременно всех составляющих глобального критерия оптимизации то такие решения сразу принимаются, если же - к ухудшению, то такие решения сразу исключатся. Если же исследуемые параметры влияют по-разному на различные компоненты критерия - для принятия оптимального решения учитываются доли, вносимые компонентами в глобальный критерий. Таким образом процесс оптимизации идет поэтапно -сначала оптимизируется структура теплотехнической схемы, а потом оптимизация конструктивных и режимных параметров.

5. Разработана и опробована на практике методика исследования и оптимизации по критерию минимума удельного расхода топлива одно- и многопоточных переточных систем обжиговых конвейерных машин. С ее помощью исследованы системы прямого перетока теплоносителя из зоны охлаждения в зоны нагрева с целью утилизации тепла охлаждения окатышей и предложен безразмерный критерий, представляющий собой отношение затрат тепла, необходимых на нагревание слоя окатышей (С>н) и тепла, аккумулируемого окатышами, поступающими на охлаждение (С>0).

Установлены взаимосвязи, получены и обоснованы экстремальные зависимости величины удельной экономии топлива от величины этого критерия для различного количества потоков переточных систем по сравнению с идеальной системой перетока (п->оо, при оптимальном селективном формировании и распределении потоков). Выполнено обобщение и произведена оценка эффективности применения переточных систем с различным количеством потоков для машин различных горно-обогатительных комбинатов стран СНГ в зависимости от теплофизических свойств исходных железорудных окатышей. Это позволило научно-обоснованно определять целесообразное количество потоков переточных систем при термообработке окатышей из шихт различного химического состава. Обоснованы принципы селективного формирования потоков в зоне охлаждения и их селективной раздачи в зонах нагрева.

6. Разработана методика оценки эффективности утилизации тепла сбросных газопотоков при термообработке железорудных окатышей на обжиговых конвейерных машинах путем использования их на первой стадии охлаждения. Показано, что, при прочих равных условиях, использование нагретых газов на начальных стадиях охлаждения с последующей утилизацией тепла отходящих газов в зонах нагрева, несмотря на экономию топлива, приводит к снижению производительности зоны охлаждения и машины в целом, а также к увеличению удельного расхода электроэнергии на фильтрацию теплоносителя.

7. На основе математических моделей и методических подходов на примере обжиговой машины ОК-ЗОб проведены численные эксперименты по анализу работы отдельных технологических зон (сушка, подогрев, обжиг, рекуперация, охлаждение) и обжиговой машины в целом. Получены, в широком диапазоне изменения параметров, зависимости таких важных для практики конечных показателей технологического процесса как удельные расходы топлива, тепла, электроэнергии, удельной производительности агрегата от различных входных контролируемых параметров технологического процесса (температура и давление теплоносителя, диаметр и высота слоя окатышей, соотношение давлений и температур теплоносителя по длине зоны, нагрузка (производительность) обжиговой машины), что позволило сделать ряд важных выводов по закономерностям технологического процесса. В частности установлено, что при фильтрации слоя окатышей в отдельных технологических зонах сушки, подогрева, обжига, рекуперации, охлаждения и агрегата в целом существует оптимальный дутьевой (вакуумный) режим в газовоздушных камерах при котором удельный расход электроэнергии минимален. Например, в зоне охлаждения оптимальное соотношение давлений в первой и второй секциях находится в диапазоне от 1,0:1,0 до 2,1:1,0. Аналогичная картина наблюдается в зонах обжига и подогрева и др. Для определения оптимальных давлений и соответствующих им площадей технологических зон решена задача минимизации удельного расхода электроэнергии па обжиговой конвейерной машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа.

8. На основе комплексного подхода дополнены, обобщены и систематизированы универсальные принципы конструирования обжиговых конвейерных машин, направленные на снижение удельных расходов топлива, электроэнергии, увеличение удельной производительности и улучшение экологии.

9. Обобщен и систематизирован перечень подсистем АСУ ТП термообработки окатышей, влияющих на отдельные компоненты общего критерия оптимизации. С помощью разработанных методик выполнена количественная оценка влияния на эти составляющие подсистемы стабилизации температурного режима в горне и человеческого фактора при управлении обжиговой машиной. Обобщены, систематизированы и обоснованы принципы построения современных АСУ ТП термообработки окатышей с реализацией на верхнем уровне задач оптимального управления на основе математических моделей. Проведено обобщение опыта разработки, внедрения на Лебединском ГОКе и эксплуатации такой АСУ ТП, обеспечивающей: снижение удельного расхода топлива (природный газ) на 9,57 %; снижение удельного расхода электроэнергии на 7,9 %; увеличение производительности агрегата на 4,35 %. Высокая эффективность работы подсистемы оптимизации подтверждена также при эксплуатации модернизированной обжиговой машины ОК-124 № 5 АО «ССГПО».

10. В качестве иллюстрации практического использования разработанной методологии оптимизации конструктивных и режимных параметров проведен анализ известных структур теплотехнических схем, планируемых к реализации, а также действующих обжиговых машин на территории России и стран ближнего зарубежья. Определены пути улучшения их показателей. Выполнен синтез структур оптимальных теплотехнических схем агрегатов для термообработки окатышей с учетом различных ограничений. Материалы диссертации нашли практическое применение при разработке технических заданий на модернизацию обжиговых конвейерных машин различных комбинатов с целью улучшения их технико-экономических показателей, разработке и внедрении АСУ ТП с реализацией задач оптимального управления на основе математических моделей и для подготовки технико-коммерческих предложений.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Гг,?„ температура газа и материала слоя соответственно; I - координата по длине Ь зоны теплообмена; й- координата по высоте Н зоны теплообмена; \%Т-текущее время и продолжительность процесса; е- порозность слоя; рг,рм-плотности газа и окатышей; сг,см- удельные теплоемкости газа и материала слоя; 1'г,у, - скорости подачи в зону теплообмена газа и материала слоя; -объемный коэффициент теплоотдачи; т - коэффициент массивности; кь к2 -коэффициенты газодинамического сопротивления слоя; - коэффициент газодинамического сопротивления колосников; V - кинематическая вязкость газа; н>г= \>ге - скорость газа на полное сечение слоя.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликованы следующие научные труды. В рецензируемых научных изданиях

1. Буткарев A.A. Исследование и совершенствование процесса управления термообработкой окатышей на обжиговых конвейерных машинах / A.A. Буткарев // Сталь. - 2011 - № 5. - С. 4-8.

2. Буткарев A.A. Особенности практического использования методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Металлург. - 2011 - № 4. - С. 38-43.

3. Буткарев A.A. Особенности конструирования, сушки и разогрева горна и переточного коллектора при модернизации обжиговой машины ОК-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, А.П. Мартынов, В. Н. Ащеулов, В.В. Снегирев // Стать. - 2010 - № 3. - С. 19-22.

4. Буткарев A.A. Отработка технологических режимов термообработки окатышей на модернизированной обжиговой машине ОК-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, П. А. Жомирук, В.В. Мартыненко, Н.В. Гриненко // Сталь. -2010-№3,-С. 16-19.

5. Буткарев A.A. Опыт модернизации обжиговой машины ОК-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, P.A. Урдубаев, С.Г. Кротов, В. Н. Ащеулов // Сталь. -2010-№3,-С. 14-15.

6. Копоть H.H. Сравнительный анализ теплотехнических схем современных обжиговых конвейерных машин / H.H. Копоть, А.Б. Воробьев, С.С. Гончаров A.A. Буткарев, А.П. Буткарев // Сталь. - 2010 - № 3. - С. 8-13.

7. Буткарев A.A. Методология комплексного исследования и оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Сталь. - 2008 - № 4. - С. 2-9.

8. Буткарев А. А. Оптимизация параметров обжиговых машины № 1-8 АО «ССГПО» / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, В.Н. Ащеулов, П.А. Жомирук, В.В. Снегирев, Ю.П. Жомирук // Сталь. - 2007 - № 12. - С. 2-4.

9. Буткарев A.A. Пути увеличения производительности обжиговой машины № 1 ОК-ЗОб Лебединского ГОКа, производящей окатыши для металлизации / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, С.Н. Жилин // Сталь. - 2007. - № 11. - С. 58-62.

10. Буткарев A.A. Пути повышеши показателей работы первых в СССР обжиговых машин АО ССГПО / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, В. Н. Ащеулов, П. А. Жомирук, В.В. Мартыненко // Сталь. - 2008 - № 5. - С. 2-5.

11. Буткарев A.A. Принципы построения оптимальных теплотехнических схем обжиговых машин по критерию минимума расхода электроэнергии / A.A. Буткарев // Сталь. - 2007 - № 9. - С. 8-14.

12. Буткарев А. А. Разработка технических решений по увеличению производительности обжиговой машины фирмы Лурги / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, Б.А. Зинчук, A.A. Шевченко, И.Ф. Дворниченко, A.B. Посохов // Сталь. - 2007 - № 6. - С. 3-7.

13. Буткарев A.A. Реверсирование охлаждающего агента при охлаждении окатышей на обжиговых конвейерных машинах / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев //Сталь. - 2005.-№ 4. - С. 71-73.

14. Буткарев A.A. Оптимизация параметров переточной системы обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев // Сталь. - 2005. - № 3. -С. 109-112.

15. Буткарев А.П. Связь режимов охлаждения с напряжениями в окатышах Лебединского ГОКа / А.П. Буткарев, A.A. Буткарев, Б.Я. Малявин, С.Н. Жилин, A.C. Леонов // Сталь. - 2005. - № 3. - С. 10-12.

16. Буткарев A.A. Эффективность использования тепла нагретых газов для охлаждения окатышей на обжиговых конвейерных машинах / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, С.Н. Жилин // Сталь. - 2005. - № 3. - С. 106-108

17. Буткарев А.П. Опыт эксплуатации модернизированных обжиговых машин ОК-ЗОб Лебединского ГОКа и пути их совершенствования с целью повышения эффективности производства / А.П. Буткарев, A.A. Буткарев, A.A. Бородин, С.Н. Жилин, Б.Я. Малявин // Сталь. - 2005. - № 3. - С. 7-10

18. Буткарев A.A. Оптимизация параметров процесса термообработки окатышей на конвейерных машинах / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев // Сталь. -2000.-№4.-С. 10-15.

19. Буткарев А.П. Математические модели для управления процессом производства окатышей на конвейерной машине / А.П. Буткарев, A.A. Буткарев, Г.М. Майзель, Е.В. Некрасова // Сталь. - 2000. - № 3. - С. 10-13.

20. Буткарев A.A. Моделирование переходных режимов обжига окатышей на конвейерных машинах / A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко, Г.М. Майзель // Известия ВУЗов. Черная металлургия. - 1997. - № 5. - С. 15-18.

21. Буткарев А.П. Математическое обеспечение АСУ ТП производства железорудных окатышей на конвейерных машинах / А.П. Буткарев, Г.М. Майзель, Е.В. Некрасова, A.A. Буткарев // Сталь. - 1995. - № 4. - С. 67-75.

В других изданиях

22. Буткарев A.A. Буткарев А.П. Патент № 200700793 AI ОАО «ВНИИМТ». Способ термообработки железорудных окатышей, рег.номер 2007000022 от 28.03.2007 г., опубл. 30.10.2008 г.

23. Буткарев A.A. Опыт применения методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Доменное производство - XXI век. Труды Международного конгресса доменщиков - 12-16 апреля 2010 г. - Москва: Издательский дом «Кодекс», 2010.-560 е., с. 142.

24. Буткарев A.A. Особенности практического использования методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования: Сборник материалов V научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (27 сентября - 02 октября 2010 г., МИСиС). - Москва, 2010. - С. 43-53.

25. Буткарев A.A. Применение методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, П.А. Жомирук, Б.А. Зинчук, С.Н. Жилин, В.Н. Леушин, В.А. Глухих И Сборник докладов научно-технической конференции «Металлургическая теплотехника как основа энерго- и ресурсосбережения в металлургии», посвященной 80-летию ВНИИМТ, г. Екатеринбург: ОАО «ВНИИМТ», 2010. -336 с., с. 95-111.

26. Буткарев A.A. Основные направления совершенствования тепловых режимов и конструкций агрегатов для подготовки железорудного сырья / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, Л.К. Герасимов, И.М. Хамматов // Сборник докладов научно-технической конференции «Металлургическая теплотехника как основа энерго- и ресурсосбережения в металлургии», посвященной 80-летию ВНИИМТ, г. Екатеринбург: ОАО «ВНИИМТ», 2010. - 336 е., с. 11-19.

27. Буткарев A.A. Технологические основы автоматизации модернизированной обжиговой машины ОК-116 № 5 АО «ССГПО» / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, В.Г. Лисиенко, С.М. Валов, В.В. Третьяков // Научные труды международной научно-практической конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2009», в рамках VI международного форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2009», посвященного 150-летию со дня рождения изобретателя радио A.C. Попова, 17-19 марта 2009 г., г. Екатеринбург: в 2-х томах. Том 2. - Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009. - 300 е., с. 30-32.

28. Буткарев A.A. Практическое использование методологии исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин// Творческое наследие Б.И. Китаева: труды Междунар. науч.-практ. конф. 11-14 февраля 2009 г. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 196-200.

29. Буткарев A.A. Методология исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин для термообработки железорудных окатышей с целью повышения производительности, снижения расхода топлива и электроэнергии / A.A. Буткарев // Печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии и машиностроении: труды IV международной научно-практической конференции (3-4 апреля 2008 г., МИСиС). - Москва, 2008. - С. 90-101.

30. Буткарев A.A. Оценка влияния человеческого фактора при управлении технологическим процессом производства окатышей на его показатели / A.A. Буткарев // Академия инженерных наук на Урале: Научно-практическая и организационная деятельность на рубеже веков. Сборник научных трудов. Том 5: Приборостроение и информационные системы контроля диагностики и управления. - Екатеринбург, УрО АИН РФ, 2007 г. - С. 97-101.

31. Буткарев А.А Методика количественной оценки экономической эффективности внедрения АСУ ТП с реализацией задач оптимального управления на примере термообработки железорудных окатышей на конвейерных машинах / A.A. Буткарев // Академия инженерных наук на Урале: Научно-практическая и организационная деятельность на рубеже веков.

Сборник научных трудов. Том 5: Приборостроение и информационные системы контроля диагностики и управления. - Екатеринбург: УрО АИН РФ, 2007 г. - С. 102-107.

32. Буткарев A.A. Оценка влияния подсистемы стабилизации параметров АСУ ТП на показатели работы обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Академия инженерных наук на Урале: Научно-практическая и организационная деятельность на рубеже веков. Сборник научных трудов. Том 5: Приборостроение и информационные системы контроля диагностики и управления. - Екатеринбург: УрО АИН РФ, 2007 г. - С.91-96.

33. Буткарев A.A. Опыт эксплуатации АСОУ ТП термообработки окатышей на обжиговой конвейерной машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа / A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, В.Г. Лисиенко, Б.Я. Малявин, A.A. Бородин, С.Н. Жилин, A.C. Леонов // Сборник научных трудов национальной металлургической академии Украины в двух книгах. Книга первая. Материалы международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии», Украина, г. Днепропетровск, 18-20 октября 2005 г. - Днепропетровск: Пороги, 2005. - С. 64-70.

34. Буткарев А.П. Основные принципы построения эффективных АСУ технологическими процессами окускования железорудных материалов / А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко, A.A. Бородин, С.Н. Жилин, Б.Я. Малявин // Металлургическая теплотехника. Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины. Том 5. Материалы международной конференции: «Теплотехника и энергетика в металлургии» Украина, Днепропетровск 01-03 октября 2002 г. - Днепропетровск: НметАУ, 2002.-С. 18-24.

35. Майзель Г.М. Промышленное применение математических моделей для управления процессом производства окатышей на конвейерной машине / Г.М. Майзель, A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, A.B. Кононыхин, В.Ф. Щупановский // Теплотехника процессов подготовки металлургического сырья. Сборник научных трудов НПВП ТОРЭКС. - Екатеринбург, 2000. - С. 15-31.

36. Буткарев A.A. Система управления технологическим процессом термообработки окатышей на конвейерных машинах / A.A. Буткарев, Г.М. Майзель, А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, А. Лекша, X. Мариен, В. Франк // Теплотехника процессов подготовки металлургического сырья. Сборник научных трудов НПВП ТОРЭКС. - Екатеринбург, 2000. - С. 6-14.

37. Майзель Г.М. Опыт разработки и промышленного применения математических моделей для управления процессом производства окатышей на конвейерной машине / Г.М. Майзель, A.A. Буткарев, А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, Н.Ф. Дощицын // Специализированный журнал «Горная промышленность». - 2000. - № 5. - С. 45-47.

38. Буткарев A.A. Информационное обеспечение системы управления технологическим процессом термообработки окатышей на конвейерных машинах / A.A. Буткарев, Г.М. Майзель, А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, А. Лекша, X. Мариен, В. Франк // Теплофизика и информатика в металлургии:

достижения и проблемы: Материалы Международной конференции, посвященной 300-летию металлургии Урала, 80-летию металлургического факультета и кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии». -Екатеринбург: УГТУ, 2000. - С. 64-71.

39. Буткарев A.A. Математическая модель теплообмена в плотном слое и ее использование для оптимизации конструктивных и технологических параметров процесса термообработки окатышей на конвейерных машинах /

A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко, А.П. Буткарев, Г.М. Майзель // Научные школы УПИ-УГТУ № 2. С творческим наследием Б.И. Китаева - в XXI век. -Екатеринбург: УГТУ, 1998. - С. 144-150.

40. Буткарев A.A. Техническая и функциональная структура АСУ ТП термообработки окатышей на конвейерной машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа, учитывающая использование математических моделей / A.A. Буткарев,

B.Г. Лисиенко // Научные школы УПИ-УГТУ № 2. С творческим наследием Б.И. Китаева - в XXI век. - Екатеринбург: УГТУ, 1998. - С. 200-206.

41. Буткарев A.A. Использование математических методов при автоматизации процессов производства окатышей на конвейерной машине / A.A. Буткарев, Г.М. Майзель, А.П. Буткарев, Е.В. Некрасова, В. Франк, А. Лекша // Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы первой Международной научно-технической конференции. -Череповец: ЧГУ, 1998. - С.184-192.

42. Буткарев A.A. Минимизация удельного расхода электроэнергии при охлаждении окатышей на конвейерной машине / A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко, А.П. Буткарев, Г.М. Майзель // Информационные технологии и электроника: Тезисы докладов второй всероссийской студенческой научно-технической конференции, 15-16 декабря 1997 г. - Екатеринбург: УГТУ, 1998. - С. 85, 86.

43. Буткарев A.A. Пути совершенствования технологического процесса охлаждения окатышей на конвейерной машине / A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко // Информационные технологии и электроника: Тезисы докладов второй всероссийской студенческой научно-технической конференции, 15-16 декабря 1997 г. - Екатеринбург: УГТУ, 1998. - С. 84, 85.

44. Буткарев A.A. Математические модели верхнего и базового уровней автоматизации процесса термообработки окатышей / A.A. Буткарев, В.Г. Лисиенко, А.П. Буткарев, Г.М. Майзель // Информационные технологии, системы управления и электроника: Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции, 25 апреля 1997 г. - Екатеринбург: УГТУ, 1997. -

C. 38, 39.

45. Butkarev A.A. Modeling of transition regimes of pellets roasting at conveyor machines / A.A. Butkarev, V.G. Lisienko, G.M. Maizel // Collection of materials of international seminar Modelling, advanced process technology, expert and control systems of heat and mass transfer phenomena, july 8-10, 1996.- Ekaterinburg, Russia, 1996.-P. 21, 22.

46. Буткарев А.П. Функциональная структура АСУ ТП производства окатышей на обжиговой конвейерной машине ОК-315Л Лебединского ГОКа / А.П.

Буткарев, Г.М. Майзель, В.Г. Лисиенко, A.A. Буткарев, С.П. Цедилкин // Наука и инженерное творчество - XXI веку: Труды первой научно-технической конференции УрО АИН РФ. - Екатеринбург: УрО АИН РФ, 1995. - С. 68, 69. 47. Буткарев А.П. Функциональная структура АСУ ТП производства окатышей на обжиговой конвейерной машине ОК-315Л Лебединского ГОКа / А.П. Буткарев, Г.М. Майзель, В.Г. Лисиенко, A.A. Буткарев, С.П. Цедилкин // Системы радиоэлектроники, связи и управления: Тезисы докладов региональной научно-технической конференции, 3-4 мая 1995 г. -Екатеринбург: УГТУ, 1995. - С. 15,16.

Подписано в печаггь 15.08.12. Формат 60x84/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 2,90. Тираж 140 экз. Заказ № 57

Отдел дизайна и полиграфии Издательского дома «Уральская государственная юридическая академия». 620137, Екатеринбург, ул. Комсомольская, 23

Ik

ІЗДАТЕЛЬСКИИ ДОМ

«Уральской государственная юридическая академия*

Введение.

1. Аналитический обзор и обоснование задач исследований.

1.1. Особенности теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин для термообработки железорудных окатышей.

1.1.1. Зона сушки.

1.1.2. Зона подогрева.

1.1.3. Зоны обжига и рекуперации.

1.1.4. Зона охлаждения.

1.1.5. Обжиговая машина в целом.

1.1.6. Выводы по разделу.

1.2. Особенности исследования и оптимизации технологического процесса.

1.3. Обзор существующих математических моделей, описывающих процесс термообработки железорудных окатышей.

1.4. Выводы и основные задачи исследований.

2. Разработка методики исследования и математических моделей.

2.1. Постановки задач максимизации производительности, минимизации расхода топлива и электроэнергии с выходом на основной критерий оптимизации и определение путей их решения.

2.2. Математическое моделирование технологического процесса.

2.2.1. Совершенствование математических моделей теплообмена и газодинамики в слое.

2.2.2. Разработка математической модели упрочнения окатышей.

2.2.3. Математическая модель динамики для исследования переходных режимов термообработки окатышей на конвейерных машинах.

2.2.4. Алгоритмы адаптации математических моделей.

2.3. Совершенствование методики промышленного эксперимента.

2.4. Выводы.

3. Исследование и классификация основных конструктивных элементов теплотехнических схем обжиговых машин.

3.1. Исследование эффективности одно- и многопоточных систем возврата тепла из зоны охлаждения в зоны нагрева.

3.1.1. Постановка задачи.ВО

3.1.2. Результаты исследований.

3.1.3. Выводы.

3.2. Обоснование типа горелочных устройств для отопления горна обжиговой машины (двухпроводные или инжекционные).

3.3. Исследование способов охлаждения окатышей.

3.3.1. Исследование эффективности реверсирования охлаждающего агента

3.3.2. Исследование эффективности охлаждения окатышей на первой стадии нагретым воздухом.

3.4. Выводы.

4. Исследование и оптимизация параметров термообработки слоя окатышей.

4.1. Методика исследований и адаптация математических моделей.

4.2. Анализ основных закономерностей, происходящих в зонах сушки, подогрева, обжига и рекуперации (зоны нагрева).

4.2.1. Зона сушки.

4.2.2. Зона подогрева.

4.2.3. Зона обжига.

4.2.4. Зона рекуперации.

4.2.5. Выводы по результатам исследования зон нагрева.

4.3. Анализ основных закономерностей работы зоны охлаждения.

4.3.1. Давление в ГВК.

4.3.2. Соотношение давлений в ГВК.

4.3.3. Температура охлаждающего агента.

4.3.4. Охлаждение нагретым воздухом.

4.3.5. Начальная температура слоя.

4.3.6. Высота слоя.

4.3.7. Порозность слоя.

4.3.8. Диаметр окатышей.

4.3.9. Выводы по результатам исследования зоны охлаждения.

4.4. Оптимизация режимных и конструктивных параметров.

4.5. Выводы.

5. Исследование и оптимизация исполнения элементов теплотехнических схем. Обобщение и систематизация принципов конструирования.

5.1. Принципы по снижению удельного расхода электроэнергии.

5.1.1. Максимизация КПД работы ТДУ.

5.1.2. Уменьшение количества газообразного теплоносителя, перемещаемого ТДУ.

5.1.3. Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления сети

5.1.4. Транспортировка теплоносителя с различной температурой.

5.1.5. Оптимизация элементов теплотехнической схемы.

5.1.6. Выводы.

5.2. Принципы снижения удельного расхода топлива.

5.3. Принципы увеличения производительности.

5.4. Принципы по экологии.

5.5. Выводы.

6. Оптимизация режимных параметров при ведении технологического процесса термообработки окатышей.

6.1. Оценка резервов повышения эффективности работы обжиговых машин при их эксплуатации. Исследование и обоснование решаемых задач при эксплуатации агрегата.

6.1.1. Исследование и количественная оценка эффективности стабилизации температур в горне обжиговой машины.

6.1.2. Исследование переходных режимов работы с использованием математической модели динамики.

6.1.3. Исследование и количественная оценка влияния человеческого фактора при ведении технологического процесса термообработки окатышей.

6.2. Технологические принципы построения систем управления термообработки окатышей с использованием математических моделей.

6.3. Опыт промышленной реализации оптимальных теплотехнических режимов и их эффективность.

6.4. Особенности построения архитектуры технических средств для реализации оптимальных режимов.

6.5. Выводы.

7. Эффективность практического использования разработанной методологии исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин.

7.1. Оптимальные теплотехнические схемы.

7.2. Анализ резервов улучшения технико-экономических показателей обжиговых машин.

7.2.1. Известные теплотехнические схемы.

7.2.2. Схемы обжиговых машин, предлагаемых к реализации.

7.2.3. Действующие обжиговые машины.

7.3. Эффективность использования методологии.

7.3.1. Обжиговая конвейерная машина ОК-116 № 5 АО «ССГПО».

7.3.2. Обжиговая конвейерная машина ОК-116 № 1 АО «ССГПО».

7.3.3. Обжиговая конвейерная машина ОК-ЗОб № 4 Лебединского ГОКа для производства «доменных» окатышей.

7.3.4. Обжиговая конвейерная машина ОК-ЗОб № 3 Лебединского ГОКа для производства «доменных» окатышей.

7.3.5. Обжиговая конвейерная машина ОК-ЗОб № 1 Лебединского ГОКа для производства офлюсованных окатышей для металлизации.

7.3.6. Обжиговая конвейерная машина фирмы Лурги площадью 480 м

ОЭМК для производства окатышей для металлизации.

7.3.7. Технические решения по модернизации и системе автоматизации обжиговой конвейерной машины OK - 228 Качканарского ГОКа.

7.4. Выводы.

8. Основные результаты работы.

В настоящее время в российской промышленности значительно изменились условия, которые потребовали от металлургических предприятий с одной стороны - максимальную интенсификацию производительности агрегатов и увеличение объемов производства продукции, а с другой -экономию энергоресурсов при высоком качестве готовой продукции. При этом при проектировании новых агрегатов и при их эксплуатации необходимо учитывать изменяющиеся исходные свойства обрабатываемого сырья и требования к качеству готового продукта, предъявляемые последующими стадиями технологического передела.

Сложность агрегатов и технологий металлургического производства в значительной степени затрудняют эффективное решение перечисленных задач, а высокая энергоемкость технологических агрегатов делает их решение эффективным и вносящим значительный вклад в экономику РФ. Одним из таких технологических агрегатов является обжиговая конвейерная машина, используемая для термообработки железорудных окатышей в металлургической промышленности, а также при производстве цементного клинкера в индустрии строительных материалов.

Доля черной металлургии в объемах промышленного производства РФ выросла с 6,7% (2001 г.) до 10,2% (2004 г.) [1]. Рост промышленного производства по черной металлургии в процентах к предыдущему периоду составил 108,9% за 2003 г. и 105,0% за 2004 г., что превышает средний уровень роста промышленного производства и свидетельствует о существенном вкладе отрасли в экономику РФ. Рыночная стоимость железорудных окатышей выросла с $15-20/т до $85-90/т 2005-2006 гг. [2], что способствует реализации проектов по интенсификации и увеличению объемов производства.

Процесс производства окатышей широко распространен в мире и РФ. Единичная полезная площадь действующих обжиговых конвейерных машин достигает 704 м2 (Бразилия [3]) и более. В России и странах ближнего зарубежья находятся в эксплуатации обжиговые конвейерные машины с полезной площадью 108/116 м [4] (Соколовско-Сарбайское горнообогатительное производственное объединение (ССГПО), Казахстан), 306 м2 [5, 6] (Северный (Украина) и Лебединский (Россия) горно-обогатительные комбинаты (ГОК)), 520 м [7, 8] (Михайловский и Костомукшский ГОКи, Россия) и др., изготовленные АО «Уралмаш», а также машины фирмы Лурги площадью 278 и 552 м2 [9] (Северный ГОК, Украина) и 480 м2 [10,11]

Оскольский электрометаллургический комбинат (ОЭМК)). Имеются

2 2 проекты обжиговых машин площадью 780 м [12] (АО «Уралмаш») и 1020 м

13] (ф. Лурги). Ширина обжиговых тележек действующих машин изменяется от 2 до 5 м, а годовая производительность от 700 (ОК-Ю8) до

3200 тысяч тонн в год (ОК-520) и более. По известным данным [14] мировое производство окатышей достигало 230 млн. т/год.

При этом технико-экономические показатели работы обжиговых конвейерных машин в значительной степени отличаются по удельным затратам тепла топлива и электроэнергии - в 2-2,5 раза, а по удельной производительности - на 20-30 %, что свидетельствует о наличии неэффективных технических решений, заложенных на этапе проектирования технологии, и различной эффективности технологических задач управления, решаемых при эксплуатации агрегатов. Это приводит к значительным экономическим потерям и подтверждает актуальность и важность для народного хозяйства решения вопросов их совершенствования.

Несмотря на достигнутые научные результаты в области совершенствования обжиговых конвейерных машин и производства окатышей, в настоящее время основной проблемой по их дальнейшему совершенствованию является отсутствие единого комплексного методического подхода к созданию агрегатов для термообработки железорудных окатышей на основе оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем агрегатов, который бы объединил в себе элементы системного анализа, математического моделирования и оптимизации как на этапе проектирования агрегата, так и на этапе его эксплуатации за счет реализации эффективных задач управления.

Таким образом, решение вопросов исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров таких сложных энергоемких агрегатов, как обжиговые конвейерные машины, является актуальной и высокоэффективной народнохозяйственной задачей, решение которой вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

8. Основные результаты работы

Научные и практические результаты диссертационной работы могут быть сформулированы в следующих выводах.

1. На основе комплексного подхода разработана методология исследования и оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин для термообработки железорудных окатышей, включающая анализ теплотехнических схем, комплексные методики исследования их отдельных элементов и технологии в целом, усовершенствованные математические модели, методы оптимизации и технологические основы АСУ ТП, базирующаяся на современных информационных технологиях, применение которой обеспечивает высокие технико-экономические показатели работы агрегатов.

2. На базе комплексного подхода сформулированы требования и реализована усовершенствованная квазистационарная имитационная математическая модель процесса термообработки окатышей, описывающая взаимосвязанные процессы теплообмена, газодинамики с выходом на прогнозирование прочностных характеристик окатышей как одного из основных показателей качества продукции. Модель включает взаимосвязанные блоки моделирования процессов теплообмена, газодинамики, прогнозирования прочности окатышей, расхода топлива и электроэнергии.

Математическая модель прогнозирования прочности окатышей построена с использованием методов теории подобия (обобщенных переменных), разработаны алгоритмы ее реализации и адаптации непосредственно на объекте, по данным текущего технологического опробования окатышей.

Отработан алгоритм численной реализации математической модели взаимосвязанных процессов теплообмена и газодинамики в части обеспечения устойчивости решения и повышения точности расчетов. Усовершенствован алгоритм ее автоматической адаптации на промышленном объекте в реальном масштабе времени.

3. Разработана и численно реализована математическая модель динамики теплообмена в фильтруемом слое, предназначенная для расчета и прогнозирования переходных режимов термообработки слоя окатышей при переходе обжиговой машины из одного квазистационарного режима в другой. В основу модели положены уравнения теплообмена в дисперсном слое и в отличие от известных моделей в нее введены принципиальные усовершенствования, заключающиеся в том, что теплофизические свойства обрабатываемых окатышей (коэффициенты модели) являются нелинейными функциями температуры, что позволяет использовать ее в сочетании с моделью прочности для исследования переходных режимов термообработки окатышей на обжиговых конвейерных машинах. С использованием модели впервые получены зависимости изменения прочности окатышей и температурных полей в слое окатышей во времени при изменении нагрузки (скорости ленты) обжиговой машины.

4. Выполнены постановки задач оптимизации конструктивных и режимных параметров теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин по глобальному критерию оптимизации (экономическая эффективность) с учетом его декомпозиции на отдельные элементы и выделением наиболее значимых - производительность, расход топлива и электроэнергии. Сформулированы критерии оптимизации и соответствующие технологические ограничения. Проведена декомпозиция теплотехнической схемы и многоэтапная оптимизация конструктивных и режимных параметров, включая выбор ее основных конструктивных элементов, оптимизацию режимных параметров термообработки слоя окатышей и технического исполнения отдельных элементов теплотехнической схемы. При этом в случае, если исследуемый параметр приводит к улучшению значений одновременно всех составляющих глобального критерия оптимизации то такие решения сразу принимаются, если же - к ухудшению, то такие решения сразу исюпочатся. Если же исследуемые параметры влияют по-разному на различные компоненты критерия - для принятия оптимального решения учитываются доли, вносимые компонентами в глобальный критерий. Таким образом процесс оптимизации идет поэтапно - сначала оптимизируется структура теплотехнической схемы, а потом оптимизация конструктивных и режимных параметров.

5. Разработана и опробована на. практике методика исследования и оптимизации по критерию минимизации удельного расхода топлива одно-и многопоточных переточных систем обжиговых конвейерных машин. С ее помощью исследованы системы прямого перетока теплоносителя из зоны охлаждения в зоны нагрева с целью утилизации тепла охлаждения окатышей и предложен безразмерный критерий, представляющий собой отношение затрат тепла, необходимых на нагревание слоя окатышей (С)„) и тепла, аккумулируемого окатышами, поступающими на охлаждение ((Зо). Установлены взаимосвязи, получены и обоснованы экстремальные зависимости величины удельной экономии топлива от величины этого критерия для различного количества потоков переточных систем по сравнению с идеальной системой перетока (п->оо, при оптимальном селективном формировании и распределении потоков). Выполнено обобщение и произведена оценка эффективности применения переточных систем с различным количеством потоков для машин различных горнообогатительных комбинатов стран СНГ в зависимости от теплофизических свойств исходных железорудных окатышей. Это позволило научно-обоснованно определять целесообразное количество потоков переточных систем при термообработке окатышей из шихт различного химического состава. Обоснованы принципы селективного формирования потоков в зоне охлаждения и их селективной раздачи в зонах нагрева.

6. Разработана методика оценки эффективности утилизации тепла сбросных газопотоков при термообработке железорудных окатышей на обжиговых конвейерных машинах путем использования их на первой стадии охлаждения. Показано, что, при прочих равных условиях, использование нагретых газов на начальных стадиях охлаждения с последующей утилизацией тепла отходящих газов в зонах нагрева, несмотря на экономию топлива, приводит к снижению производительности зоны охлаждения и машины в целом, а также к увеличению удельного расхода электроэнергии на фильтрацию теплоносителя.

7. На основе математических моделей и методических подходов на примере обжиговой машины ОК-ЗОб проведены численные эксперименты по анализу работы отдельных технологических зон (сушка, подогрев, обжиг, рекуперация, охлаждение) и обжиговой машины в целом. Получены, в широком диапазоне изменения параметров, зависимости таких важных для практики конечных показателей технологического процесса как удельные расходы топлива, тепла, электроэнергии, удельной производительности агрегата от различных входных контролируемых параметров технологического процесса (температура и давление теплоносителя, диаметр и высота слоя окатышей, соотношение давлений и температур теплоносителя по длине зоны, нагрузка (производительность) обжиговой машины), что позволило сделать ряд важных выводов по закономерностям технологического процесса. В частности установлено, что при фильтрации слоя окатышей в отдельных технологических зонах сушки, подогрева, обжига, рекуперации, охлаждения и агрегата в целом существует оптимальный дутьевой (вакуумный) режим в газовоздушных камерах при котором удельный расход электроэнергии минимален. Например, в зоне охлаждения оптимальное соотношение давлений в первой и второй секциях находится в диапазоне от 1,0:1,0 до 2,1:1,0.

Аналогичная картина наблюдается в зонах обжига и подогрева и др. Для определения оптимальных давлений и соответствующих им площадей технологических зон решена задача минимизации удельного расхода электроэнергии на обжиговой конвейерной машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа.

8. На основе комплексного подхода дополнены, обобщены и систематизированы универсальные принципы конструирования обжиговых конвейерных машин, направленные на снижение удельных расходов топлива, электроэнергии, увеличение удельной производительности и улучшение экологии.

9. Обобщен и систематизирован перечень подсистем АСУ ТП термообработки окатышей, влияющих на отдельные компоненты общего критерия оптимизации. С помощью разработанных методик выполнена количественная оценка влияния на эти составляющие подсистемы стабилизации температурного режима в горне и человеческого фактора при управлении обжиговой машиной и др. С использованием динамической математической модели исследованы переходные режимы на обжиговой машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа. Показано, что основное возмущение в ход технологического процесса вносится неуправляемыми колебаниями нагрузки (производительности) машины по сырым окатышам, что приводит к снижению их прочности и ухудшению всех показателей работы агрегата. Обобщены, систематизированы и обоснованы принципы построения современных АСУ ТП термообработки окатышей с реализацией на верхнем уровне задач оптимального управления на основе математических моделей. Проведено обобщение опыта разработки, внедрения на Лебединском ГОКе и эксплуатации такой АСУ ТП, обеспечивающей следующие показатели: снижение удельного расхода топлива (природный газ) на 9,57 %; снижение удельного расхода электроэнергии на 7,9 %; увеличение производительности агрегата на 4,35 %. Высокая эффективность работы подсистемы оптимизации подтверждена при эксплуатации обжиговой машины ОК-124 № 5 АО «ССГПО».

10.В качестве иллюстрации практического использования разработанной методологии оптимизации конструктивных и режимных параметров проведен анализ известных структур теплотехнических схем, планируемых к реализации, а также действующих обжиговых машин на территории России и стран ближнего зарубежья. Определены пути улучшения их показателей. Выполнен синтез структур оптимальных теплотехнических схем агрегатов для термообработки окатышей с учетом различных ограничений. Материалы диссертации нашли практическое использование при разработке технических заданий на модернизацию обжиговых конвейерных машин различных комбинатов с целью улучшения их технико-экономических показателей, разработке и внедрении АСУ ТП с реализацией задач оптимального управления на основе математических моделей и для подготовки технико-коммерческих предложений.

В целом в диссертационной работе решена важная народнохозяйственная задача по повышению производительности, экономии топлива и электроэнергии при производстве железорудных окатышей в черной металлургии на обжиговых конвейерных машинах и изложены научно обоснованные технические и технологические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Обобщенные результаты исследования и их анализ можно квалифицировать, как развитие научного направления - повышение технико-экономических показателей производства железорудных окатышей на обжиговых конвейерных машинах в черной металлургии путем реализации оптимальных теплотехнических схем и режимов термообработки железорудных окатышей.

1. Официальный сайт Госкомстата Российской Федерации: http://www.gks.ru/scripts/dbinet7dbinet.cgi2. http://www.ugmk.info/print.php?art=l 162551166

2. Eng. and Mining, 1985, 186, № 11, 74, 75, 77, 80-81 (англ РЖ. Мет № 8, 1986.-С. 13).

3. Фастовский М.Х., Бойко Г.Х. Обжиговая конвейерная машина ОК-6-108 // Тр. Н.-и. и проекта, ин-та обогащ. и механ. обработки полезн. ископаемых Уралмеханобр. 1969. - Вып. 15. - С. 122-132.

4. Фастовский М.Х., Бойко Г.Х. Обжиговая конвейерная машина ОК-1-306 // Обогащение руд.- 1969.- № 5 (83).- С. 21-25.

5. Освоение производства неофлюсованных окатышей на Лебединском ГОКе / Топоров Н.И., Карпов В.В., Салыкин A.A. и др. // Э-И. Серия 3, выпуск 4. - 1977. - С. 17.

6. Освоение I очереди окомковательной фабрики Михайловского горнообогатительного комбината / Федоров С.А., Бережной H.H., Салыкин A.A. и др. // Черная металлургия, бюллет. ин-та Черметинформация. 1979. -№7.-С. 3-11.

7. Освоение технологии производства окатышей на окомковательной фабрике Костомукшского ГОКа / Кузьмин Б.М. Берман Ю.А., Ивин В.И. и др. // Черная металлургия. 1987. - № 8. - С. 46-49.

8. Повышение основности окатышей СевГОКа / Дрожилов Л.А., Журавлев Ф.М., Мерлин A.B. и др. // Соверш. рудоподгот. и экон. энергоресурсов. -Свердловск, 1986. С. 90-95.

9. Освоение производства окисленных окатышей на Оскольском электрометаллургическом комбинате / Топоров Н.И., Гончаров С.С., Пчелкин С.А. и др. // Черная металлургия. 1985. - № 19. - С. 48-51.

10. Совершенствование технологии и производство окисленных и металлизованных окатышей на ОЭМК / Гоначров С.С., Серкин А.Г., Зинягин Г.А. и др. // Сталь.- 1995.- № 9.- С.6-13.

11. Белоцерковский Я.Л., Майзель Г.М., Бойко Г.Х. О размерах и количестве обжиговых конвейерных машин на фабриках окомкования // Сталь. 1987.- № 8. С. 15-18.

12. Конвейерная машина для обжига окатышей площадью 1020 м2 сконструирована фирмой «Lurgi» («Лурги»), ФРГ. // Новости черной металлургии за рубежом. Э-И. 1981. - Вып. 20-И. - С. 1-4.

13. Анализ состояния процессов окускования // (Steel Times, 1981, № 2, р.91.); Новости черной металлургии за рубежом. Э-И. 1981. - Вып. 36-И. - С. 14.

14. Iron and Steel Engineer, v 47, № 9, 1970. p. 106-112.

15. Особенности сушки окатышей на обжиговых машинах конвейерного типа при различных способах подвода теплоносителя в слой / Майзель Г.М., Буткарев А.П., Баранов М.С., Белоцерковский Я.Л. и др. // Сб. научн. тр. ВНИИМТ № 23. 1970. - с 258-263.

16. Пат. 2041533 ФРГ, Pelletherstelung / Boss Karl Heinz; Заявл. 21.08.70; Опубл. 28.08.80.

17. Исследование процесса слоевой сушки железорудных окатышей / Букарев А.П., Майзель Г.М., Братчиков С.Г., Мерзляков Ю.И. // Сб. научн. тр. ВНИИМТ № 25. -1971. -с 107-111.

18. Исследование работы зоны охлаждения на обжиговой машине типа ОК-108 / Белоцерковский Я.Л., Шарыгин Д.А., Майзель Г.М. и др. // Теплотехника обжиговых и агломерационных машин конвейерного типа.

19. Теплотехника сталеплавильных процессов: Сб. научн. тр. ВНИИМТ № 18.- М.: Металлургия. 1969. - С. 75-84.

20. Использование сильнонагретого воздуха на обжиговых машинах конвейерного типа ОК-108 / Белоцерковский Я.Л., Антропов М.И., Майзель Г.М., и др. // Бюллетень ЦНИИ 4M. -1970. № 15. - С. 22-25.

21. Винтовкин A.A., Ладыгичев А.Г., Голдобин Ю.М. и др. Теплотехническое сжигание и использование топлива. М.: Металлургия, 1998 г. - 286 с.

22. Пат. № 2149331 Российская Федерация. Установка для получения окатышей / Майзель Г.М., Белоцерковский Я.Л., Абзалов В.М. № 97118429/02; заявлено 20.03.1996; опубл. 20.05.2000.

23. Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н. Обжиг железорудных окатышей. М.: Металлургия, 1973. - 272 с.

24. Интенсификация теплообмена в завершающей стадии обжига железорудных окатышей на конвейерных машинах / Лобанов В.И., Братчиков С.Г., Майзель Г.М. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1972.-№2.-С. 28-32.

25. B.М., Белоцерковский Я.Л., Евстюгин С.Н. и др. // Сталь. 1995. - № 4.1. C. 3-6.37.0бжиговая конвейерная машина нового поколения /Абзалов В.М., Клейн В.И., Евстюгин С.Н. и др. // Сталь. 2002. - № 4. - С.8-10.

26. Абзалов В.М., Горбачев В.А., Евстюгин С.Н. Эффективность модернизации обжиговых машин ОК-ЗОб и пути дальнейшего совершенствования производства железорудных окатышей в ОАО «Лебединский ГОК» // Сталь. 2003. - № 1. - С. 6-7.

27. Райбман Н.С, Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. -М.: Энергия 1975 г. 375 с.

28. Ивахненко А.Г. Индуктивный метод самоорганизации моделей сложных систем. Киев, Наукова думка, 1982.

29. Головко В.А. Нейронные сети: обучение, организация и применение. М.: ИПРЖР, 2002. - 256 с.

30. Лисиенко В.Г., Волков В.В., Маликов Ю.К. Улучшение топливоиспользования и управления теплообменом в металлургических печах. М.: Металлургия, 1988.-231 с.

31. Матвеев Н.М., Доценко A.B. Математическое моделирование реальных процессов. Л.: Знание, 1985. - 32 с.

32. Математическое моделирование и эксперимент / Любарский Г.Я., Слабоспицкий Р.П., Хажмурадов М.А., Адушкина Р.И.- Киев: Наук, думка, 1987.- 160 с.

33. R. Viskanta Impact of heat transfer in industrial furnaces on productivity // 4th international symposium on transport phenomena in heat and mass transfer.-Sydney, Australia.-july 14-19, 1991. v2. - pp. 415-438.

34. Цымбал В.П. Математическое моделирование металлургических процессов: Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1986. - 240 с.

35. Горстко А.Б. Познакомьтесь с математическим моделированием. М.: Знание, 1991. - 160 с.

36. Anzelius A.Z. Uber Erwärmung Vermittels durchströhmen. Medien. Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanic, В. 6, August, 1926, H. 4, Z. 291.

37. Schumann Т.Е. Heat transfer a liquid flowing a porous prism. Journal of the Franklin Institute, vol. 208, September, 1929.- p. 405-416.

38. Китаев Б.И. Теплообмен в шахтных печах. М.: Металлургиздат, 1945.

39. Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Сучков В.Д. Теплообмен в шахтных печах. -Металлургиздат, 1957. 279 с.

40. Иванцов Г.П., Любов Б.Я. Прогрев неподвижного слоя шаров потоком горячего газа // ДАН СССР. 1952. - т. 86. - № 2. - С. 293-296.

41. Nusselt W Die Theorie des Winderhitzers Zeit verdeut // Jng., 1927. 71. - № 3

42. Furnas C.C. Heat transfer from a gas stream to a bed of broken solids // Bulletin Bureau of Mines, 1932. № 361

43. Wetherill W.H., Furnas C.C. // Industrial and Engineering Chemistry, 1934. -September.

44. Saunders O.H., Ford H. Heat transfer in the flow of gas through a bed of solid particlas // Journal of the Iron and Steel institute., 1940. № 1. - P. 291

45. Цуханова O.A., Шапатина E.A. Теплообмен в засыпке при прогреве ее потоком горячего газа // Известия АН СССР.- 1943. № 7. - С. 62-72.

46. Чуханов З.Ф., Шапатина Е.А. Динамика процесса швелевания твердого топлива // Известия АН СССР. Отд. технич. наук, 7-8. 1945. - С. 746-763

47. Исследование процессов горения натурального топлива / Под ред. проф. Кнорре Г.Ф. // Госэнергоиздат, 1948.

48. Тимофеев В.Н. Теплообмен в слое // Известия ВТИ. 1949. - № 2. - С. 1217. .

49. Ветров Б.Н., Тодес О.М. Распространение тепловой волны при прогреве шихты потоком газа // ЖТФ. 1955. - Т. 25. - № 7. - С. 1242-1247.

50. Ветров Б.Н., Тодес О.М. Измерение коэффициента теплоотдачи от потока газа к шихте в условиях неадиабатического прогрева. // ЖТФ. 1955. - Т. 25.-№7.- С. 1217-1231.

51. Рабинович Г.Д. Теплообмен в слое дисперсного материала // ИФЖ. 1960. - Т. 3. - № 11.-С. 18-25.

52. Ризов З.М., Тодес О.М. Распространение тепловой волны при продувании газа через шихту из пористых зернистых материалов // ИФЖ. 1963. - Т. 6. - № 5. - С. 70-74.

53. Пиоро JI.C. Исследование теплообмена в подвижном слое // Сборник теплофизика и теплотехника АН УССР. 1964.

54. Берман Ю.А., Кутовский М.Я. Теплообмен в охладителях агломерата и расчет параметров охладителей // Труды V научно-технической сессии инта Механобр. Ленинград. -1966. - Т. 2.

55. Братчиков С.Г., Худорожков И.П. Скорость охлаждения агломерата в агломерационной чаше // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1966. -№ 4.- С. 32-36.

56. Намятов Г.Н., Грузинов В.К. Количественная оценка конвективного теплообмена в условиях охлаждения агломерата в лабораторной агломерационной чаше // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1972. -№ 2. - С. 24-27.

57. Ярошенко Ю.Г., Будрин Д.В. Температуропроводность кубических образцов известняка и железорудных материалов // Труды УПИ. 1955. -№53.

58. Братчиков С.Г. Теплоемкость окатышей и концентратов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1961. - № 2. - С. 5.

59. Братчиков С.Г. Изучение теплопроводности окатышей и концентратов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1961. № 6. - С. 157-163.

60. Братчиков С.Г., Топорищев Г.А. Теплоемкость железных руд и агломератов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1962. - № 6.

61. Братчиков С.Г., Топорищев Г.А. Теплопроводность железных руд и агломератов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1962. - № 8. - С. 1217.

62. Исследование теплофизических свойств рудно-угольных окатышей / Заварзин В.П., Кудрявцев B.C., Пчелкин С.А. и др. // В сб. подготовка и восстановл. руд. Вып. 2. М.: Металлургия, 1971. - С. 146-149.

63. Абзалов Ю.М., Невский A.C. Экспериментальное исследование по определению эффективных коэффициентов теплопроводности слоя шихты // ИФЖ. 1970. - Т. 19. - № 1.

64. Невский A.C., Абзалов Ю.М. Перенос энергии излучением в кусковом слое //ИФЖ. 1971. - Т. 20. - № 5. - С. 796-801.

65. Абзалов Ю.М., Невский A.C. Изучение теплопроводности слоя кускового материала // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1971. - № 2. - С. 142-.

66. Братчиков С.Г., Юрьев Б.П. Изменение энтальпии магнетитовых концентратов ССГОКа при нагревании в окислительной среде // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1971. - № 2. - С. 42-45.

67. Щукин Ю.П. Исследование теплоемкости окатышей в условиях нагрева и восстановления: Дис. . . . канд. техн. наук. 1974. - 138 с. - 41 ил. -Библиогр. 113 наим.

68. Абзалов В.М., Юрьев Б.П., Братчиков С.Г. Влияние основности и скорости нагрева на эффективные теплофизические характеристики окатышей // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. - № 6. - С. 10-17.

69. Теплофизические свойства "пылей объектов промышленной теплоэнергетики. (Справочное пособ.). / Щелков Я.М., Кричевцов Е.А., Куклинский М.И. и др. // Казань: изд-во Казанского ун-та, 1976. 164 с.

70. Братчиков С.Г., Статников Б.Ш., Усольцева Г.И. Теплофизические характеристики железорудных окатышей. Сообщ. 1 // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1976. - № 1. - С. 32-35.

71. Братчиков С.Г., Статников Б.Ш., Амдур A.M. Теплофизические свойства железорудных окатышей. Сообщ. 2 // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1978. - № 7. - С. 25-28.

72. Исследование теплофизических свойств окатышей из концентратов различных месторождений. Сообщ. 1 / Абзалов В.М., Буткарев А.П., Майзель Г.М. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1978. - № 6. -С. 19-22.

73. Исследование теплофизических свойств окатышей из концентратов различных месторождений. Сообщ. 2 / Абзалов В.М., Буткарев А.П., Майзель Г.М. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1978. - № 10.- С. 50-53.

74. Амдур A.M., Статников Б.Ш., Братчиков С.Г. Теплофизические свойства металлизованных окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1982.-№4.-С. 17-19.

75. Коэффициент температуропроводности сухих гематитовых окатышей / 12с.: ил. Пер. ст. Watts A., Wright J.K. Thermal diffusivities of dried hematite pellets, из жур.: Transactions Institute of Mining Metals. - 1982. -Vol. 91, № l.-P. 18-20.

76. Абзалов B.M., Шистерова JI.Г., Майзель Г.М. Определение эффективной теплоемкости железорудных окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1987. - № 2. - С. 91-94.

77. Мацевитый Ю.М., Лушненко С.Ф. Идентификация теплофизических свойств твердых тел. Киев: Наукова думка, 1990. - 216 с.

78. Бережной H.H. Определение температуропроводности окатышей // ИФЖ.- 1963.-Т. 6.-№12.-С. 35-39.

79. Ветров Б.Н., Тодес О.М. Прогрев путем продольной теплопроводности зерненного материала в трубе в неадиабатических условиях // ЖТФ. -1955. Т. 25. - № 7. - С. 1232-1241

80. Рабинович Т.Д. Некоторые задачи нестационарного теплообмена в слое дисперсного материала // ИФЖ. 1960. - Т. 3. - № 4. - С. 73-80.

81. Ярошенко Ю.Г., Базилевич C.B., Братчиков С.Г. и др. Метод теплового расчета при обжиге офлюсованных окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1963. - № 10. - С. 22-29.

82. Шкляр Ф.Р., Ярошенко Ю.Г. Нагрев и охлаждение газом неподвижного двухкомпонентного слоя твердых частиц // ИФЖ. 1966. - Т. 10. - № 1. -С. 15.

83. Ярошенко Ю.Г., Шкляр Ф.Р. Нагрев газом неподвижного двухкомпонентного слоя с различными начальными температурами // ИФЖ. 1967 - Т. 13. - № 4. - С. 522-529.

84. Харитонов В.П. Теплообмен при движении газа через неподвижную насыпную насадку с переменной температурой газа на входе // ИФЖ. -1967.-Т. 12.-№2.-С. 205-211.

85. Телегин A.C., Китаев Б.И., Заварзин В.П. Метод расчета нагрева неподвижного сыпучего материала газами // Тез. докл. 2ой н. т. конф. УПИ Свердловск. 1968. - С. 45.

86. Шкляр Ф.Р., Бабушкин Н.М. Теплообмен в слое при наличии движущихся источников тепла // ИФЖ. 1968. - Т. 14. - № 3. - С. 511-519.

87. Дрейзен-Дудченко С.Д. Житомирский И.С. Клекль А.Э. Результаты численного расчета теплообмена в перекрестном токе // Сб. науч. трудов ин-та Внипичерметэнергоочистка. -М.: Металлургия, 1968. № 10. - С. 132-137.

88. Расчет температурных полей материала и газа в неподвижном слое по номограммам / Телегин A.C., Заварзин В.П., Китаев Б.И. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1970. - № 2. - С. 152.

89. Китаев Б.И. и др. Теплотехнические расчеты металлургических печей / Китаев Б.И., Зобнин Б.Ф., Ратников В.Ф. и др.; Под ред. Телегина A.C. -М.: Металлургия, 1970. 528.с.

90. Прогрев слоя окатышей с переменным темпом нагрева / Малкин В.М., Майзель Г.М., Кузнецов Р.Ф. и др. // Сб. науч. тр. ВНИИ металлург, теплотехн. 1971. - № 25. - С. 128-136.

91. Расчет процесса обжига рудоугольных окатышей в слое / Швыдкий B.C., Лобанов В.И., Гордон Я.М. и др. // Теплотехн. основ, металлург, переделов. М., 1984. - С. 20-25.

92. Математическая модель распределения температур в окатышах из концентрата различного гранулометрического состава / Юсфин Ю.С., Соболев A.B., Ярошенко Ю.Г. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1987. - № 3. - С. 20-22.

93. Исследование распределения температурного поля при обжиге окатышей из концентратов различного гранулометрического состава / Юсфин Ю.С., Соболев A.B., Ярошенко Ю.Г. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1987. - № 5. - С. 10-12.

94. Тимофеев В.Н., Раева М.В., Шкляр Ф.Р. Расчет температурных полей в слое с учетом продольной теплопроводности // Нагрев и охлаждение стали. Теплотехника слоевых процессов: Сб. научн. тр. № 23/ ВНИИМТ. -М.: Металлургия. 1970. - С. 174-180.

95. Тимофеев В.Н., Шкляр Ф.Р., Раева М.В. Закономерности нагрева неподвижного слоя // Нагрев и охлаждение стали. Теплотехника слоевых процессов: Сб. научн. тр. № 23/ ВНИИМТ. М.: Металлургия. - 1970. - С. 180-194.

96. Лобанов В.И., Швыдкий B.C., Котровский Д.В. Теплообмен при горении газа в плотном слое железорудных окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1974. - № 2. - С. 147-150.

97. Бережной H.H. Исследование газопроницаемости и теплообмена в слое железорудных окатышей при обжиге на колосниковой решетке // Сталь. -1965.-№2.-С. 107-112.

98. Кузнецов Р.Ф., Мерзляков Ю.И., Антуганова Г.М. Аэродинамическое сопротивление окатышей при их переделе на конвейерных машинах // Бюллетень ЦНИИЦМ, Цвет. мет. -1967. № 24. - С. 18.

99. Коротич В.И., Пузанов В.П. К расчету газодинамических параметров агломерационного процесса// Сталь. 1967. - № 7.

100. Кузнецов Р.Ф., Рябоконь Ф.А. Аэродинамическое сопротивление колосников машин конвейерного типа для обжига окатышей // Бюллетень ЦНИИЧМ. 1968. -№ 17. - С. 35.

101. Аэров М.Э., Тодес О.М. Гидравлические и тепловые основы аппаратов со стационарным и кипящим зерновым слоем. Л.: Химия, 1968.

102. Пузанов В.П., Коротич В.И. О режиме движения газа при агломерации железорудных материалов // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1969. - № 12.-С. 33.

103. Коротич В.И., Пузанов В.П. Газодинамика агломерационного процесса //М.: Металлургия, 1969.

104. Влияние гранулометрического состава окатышей на показатели работы обжиговых конвейерных машин. Сообщ 2 / Статников Б.Ш., Воробьев Д.Н., Докучаев П.Н. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1981. -№ 12. - С. 6-10.

105. Куприн А.И., Федоренко Г.И., Баранов Д.Е. Исследование порозности сыпучих материалов при разных соотношениях диаметров сосуда и крупности частиц // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1982. - № 10. -С. 22-30.

106. Телегин A.C., Юрьев Б.П. Гидравлическое сопротивление неподвижного слоя окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. -1984. -№ 11.-С. 32-34.

107. Теплотехника окускования железорудного сырья / Братчиков С.Г., Берман Ю.А., Белоцерковский Я.Л. и др. М.: Металлургия, 1970.- 344 с.

108. Теплотехнические расчеты агрегатов для окускования железорудных материалов / Базилевич C.B., Бабошин В.М., Белоцерковский Я.Л., Фролов Ю.А. и др. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.

109. Юсфин Ю.С., Базилевич Т.Н., Савицкая Л.Ю. О природе упрочнения окатышей // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1968. - № 9.

110. Спектор А.Н., Пыриков А.Н. Исследование прочности окисленных и восстановленных окатышей различной крупности // Бюллетень ЦНИИ 4M.- 1970. -№11.

111. Исследование упрочнения железорудных гранул в процессе термической обработки / Статников Б.Ш., Братчиков С.Г., Майзель Г.М. и др. // Известия АН СССР, Металлы. М.: Наука, 1973. - С. 3-9.

112. Йалок И.Е. и др. Формальная фундаментальная теория прочности окатышей из железных руд // Докл. на симпозиуме латиноамериканских металлургов (перевод с португальского), Мехико, 15-18 сентября, 1974.

113. Методика расчета упрочнения и определения констант уравнения спекания железорудных окатышей при их термообработке / Статников Б.Ш., Тверитин В.А., Майзель Г.М. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1974. - № 6. - С. 32-36.

114. Статников Б.Ш., Братчиков С.Г., Тверитин В.А. О механизме упрочнения железорудных окатышей при обжиге // Известия АН СССР, Металлы. М.: Наука, 1975. - № 3. - С. 9-14.

115. Кинетические характеристики упрочнения железорудных окатышей / Статников Б.Ш., Тверитина JI.A., Тверитин В.А. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1975. - № 7. - С. 36-40.

116. О роли внешнего и внутреннего спекания при упрочнении офлюсованных окатышей. Сообщ. 2 / Ефименко Г.Г., Княжанский М.М., Григорьев Э.Г. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1976. -№ 11.-С. 23-26.

117. Моделирование упрочнения окатышей / Baterham R.J. Modeling the development of strength in pellets // Met.Trans. 1986. Vol. В17.- № 1-4. - С. 479-485.

118. Бережной H.H., Федоров С.А. Математическое моделирование методов оценки свойств железорудных окатышей для доменной плавки / Н.-и. и проект, ин-т по обогащ. и агломерации руд чер. мет. Кривой Рог, 1987.18 с.

119. Юсфин Ю.С., Каменов А.Д., Буткарев А.П. Управление окускованием железорудных материалов // М.: Металлургия, 1990. 280 с.

120. Евстюгин С.Н. Исследование теплотехнических характеристик спекания окатышей различного химического состава: Дис. . . . канд. техн. наук. Свердловск, 1981. - 142 с.

121. Тепловые схемы и режимы обжига железорудных окатышей / Майзель Г.М., Буткарев А.П., Тверитин В.А. и др. // Металлургическая теплотехника: Тематический отраслевой сборник № 8. М.: Металлургия, 1979.-С. 11-18.

122. Интенсификация производства и улучшение качества окатышей / Юсфин Ю.С., Пашков Н.Ф., Антоненко JI.K. и др. // М.: Металлургия, 1994.- 240 с.

123. Боковикова А.Х., Малкин В.М., Меламуд С.Г. Комплексный расчет тепломассообменных процессов при окислительном обжиге окатышей на конвейерной машине. // Сталь. 1995. - № 4. - С. 8-10.

124. Математическая модель процессов теплообмена при обжиге окатышей / Буткарев А.П., Майзель Г.М., Малкин В.М. и др. // Научные основы построения АСУТП окускования сыпучих материалов. Киев: Наукова думка. 1980. - С.107-118.

125. Охлаждение агломерата и окатышей / Бабушкни Н.М., Братчиков С.Г., Намятов Г.Н. и др. // М.: Металлургия, 1975. 208 с.

126. Буткарев А.П., Иваненко Л.П., Повещенко Г.П. Динамика теплообмена в дисперсном слое // Сб. научн. тр. / Институт кибернетики АН УССР. -Киев: Изд. ИК АН УССР, 1984. С. 40-45.

127. Белоцерковский Я.Л. Теплотехническое исследование обжиговых машин конвейерного типа: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1976.

128. Майзель Г.М. Разработка и внедрение теплотехнических режимов процесса производства железорудных окатышей: Дис. докт. техн. наук. Свердловск, 1982.- 306 с.

129. Оптимизация работы агрегата для обжига окатышей на основе упрощенных математических моделей / Voskamp J.H., Vissers Н.; ВЦП. -№Б-11123. 36 е., ил. Iron and Steel Institute. Conference on Mathematical

130. Process Models in Iron and Steelmaking. Amsterdam, 1973. Proceedings London, 1975, p. 17-25,51-53.

131. Калиткин H.H. Численные методы // под ред. A.A. Самарского / М.: Наука, 1978.-512 с.

132. Спирин H.A., Лавров В.В., Шаврин B.C. Оптимизация, идентификация и оценивание теплотехнических процессов в металлургии: Учебное пособие для вузов. Екатеринбург: УГТУ, 1996. - 188с.:ил.

133. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Иностр. литерат., 1960, 400 с.

134. Введение в системный анализ теплофизических процессов металлургии: Учебное пособие для вузов / Спирин H.A., Швыдкий B.C., Лобанов В.И., Лавров В.В. Екатеринбург: УГТУ, 1999. - 205с.

135. Барский Л.А., Козин В.З. Системный анализ в обогащении полезных ископаемых. М.: Наука, 1978. - 486 е.: ил.

136. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: наука, 1978. -400 е.: ил.

137. Гринев А.Ф., Кузнецов М.С., Ковальчук К.Ф. Применение системного анализа в металлургическом производстве. М.: Металлургия, 1992. - 128 е.: ил.

138. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1971. - 400 с.

139. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-535 е.: ил.

140. Мороз А.И. Курс теории систем:. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1987. - 304 е.: ил.

141. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989. - 367 е.: ил. .

142. Глушков В.М. «Основы безбумажной информатики». М.: Наука, 1987.

143. Использование компьютеров в производстве окатышей / Suzuki А., Shiazawa.; ВЦП. № А-89360. - 19 с., ил. Economic Commission for Europe. Seminar. Ostrawa, 1978.

144. Fitzgerald F. Mathematical models of iron and steelmaking operation // Appl. Math, and Phys. Models Iron and Steel Ind. Proc. 3 Process Technol. Conf., Pittsburgh, Pa, 28-31 March, 1982. Vol. 3, New York, N.Y., 1982. - P 2-13.

145. Straka Gunther, Wolfgang Stoiber, Scherr Walter Simulationmodels of sintering and pelletizing processes and thier application in process automation // 4th Int. Symp. Agglomerat. Toronto, June, 2-5, 1985, New York, N. Y., 1985. - P. 745-762.

146. Mathematical simulation of induration of iron ore pellets in pot grate / Seshadri Varadarajan, Silva Pereira, Rodrigo Ottoni da. // 4th Int. Symp. Agglomerat. Toronto, June, 2-5, 1985, New York, N. Y., 1985. - P. 729-744.

147. Автоматизация фабрик окускования железных руд и концентратов Н.В. Федоровский, В.В. Даньшин, В.И. Губанов, Р.И. Сигуа М: Металлургия 1986 г.-206 С.

148. Математическое обеспечение АСУ ТП производства железорудных окатышей на конвейерных . машинах / Буткарев А.П., Майзель Г.М., Некрасова Е.В., Буткарев А.А. // Сталь. 1995. - № 4. - С. 67-75.

149. Исследование закономерностей упрочнения промышленных неофлюсованных окатышей Костомукшского ГОКа в процессе обжига / Евстюгин С.Н., Архипова Т.М., Аксенова Г.Я. и др. // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1986. -№ 3. - С. 21-23.

150. Буткарев А.А., Лисиенко В.Г., Майзель Г.М. Моделирование переходных режимов обжига окатышей на конвейерных машинах // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1997. - № 5. - С. 15-18.

151. Буткарев А.П. Теплотехническое исследование процесса конвективной сушки железорудных окатышей: Дис. канд. техн. наук. г. Свердловск. -1972.-165с.

152. Некрасова E.B. Разработка и внедрение теплотехнических способов интенсификации сушки железорудных окатышей: Дис. канд. техн. наук. Свердловск - 1983. - 195с.

153. Поляков В.М. Разработка мероприятий по интенсификации сушки железорудных окатышей на основе закономерностей процессов тепло- и массопереноса: Дис. канд. техн. наук. Свердловск. - 1985. - 203с.

154. Гребенкин Г.А., Поляков В.М., Трухин Г.М. Кинетика переувлажнения и разупрочнения железорудных окатышей при сушке. Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1981. - № 8 С. 14-16

155. Заявка 3306684, ФРГ. Заявл. 25.02.83, №Р3306684.1, опубл. 30.08.84. Способ термической обработки сырых окатышей на машине для обжига окатышей. Boss Karl-Heinz, Hastik Walter, Pfaff Erich, Waiden Heinz.

156. Майзель Г.М., Абзалов B.M., Буткарев А.П. и др. // Сталь. 1978. -№ 7. - С.585-587.

157. Буткарев A.A., Буткарев А.П. Оптимизация параметров переточной системы обжиговых конвейерных машин // Сталь. 2005. - № 3. - С. 109112.

158. Буткарев A.A., Буткарев А.П. Реверсирование охлаждающего агента при охлаждении окатышей на обжиговых конвейерных машинах // Сталь. 2005. - № 4. - С. 71-73.

159. Пути снижения расхода топлива при обжиге окатышей / Абзалов В.М., Евстюгин С.Н., Селезнев B.C. и др. // Сталь. 2002. - № 4. - С. 5-7.

160. Буткарев A.A., Буткарев А.П., Жилин С.Н. Эффективность использования тепла нагретых газов для охлаждения окатышей на обжиговых конвейерных машинах // Сталь. 2005. - № 3. - С. 106-108.

161. Связь режимов охлаждения с напряжениями в окатышах Лебединского ГОКа / Буткарев А.П., Буткарев A.A., Малявин Б.Я., Жилин С.Н., Леонов A.C. // Сталь. 2005. - № 3. - С. 10-12.

162. Буткарев A.A., Буткарев А.П. Оптимизация параметров процесса термообработки окатышей на конвейерных машинах // Сталь. 2000. -№4.-С. 10-15.

163. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика // М.: Энергия, 1968.-496 с.

164. Исследование процесса загрузки окатышей на обжиговую машину типа ОК-228 / Дегодя В.Я., Леушин В.Н., Обвинцев В.И. и др. // Сталь. 1995. -№4. - С. 18-20.

165. Буткарев A.A. Принципы построения оптимальных теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин по критерию минимума расхода электроэнергии // Сталь. 2007 - № 9. - С. 8-14.

166. Новости черной металлургии за рубежом. Экспресс информация, 1981, вып.20-И. С.-1-4.

167. АС. № 926490. СССР Устройство для загрузки обжиговых тележек/ Кузнецов Р.Ф., Дегодя В.Я., Дюльдин A.M. и др. заявл. 05.06.79, опубл. 07.05.82, Бюлл. № 17.

168. Идельчик И.Е. Гидравлические сопротивления (физико-механические основы). Государственное энергетическое издательство. Москва, Ленинград 1954 г. Госэнергоиздат.

169. Гончаров Ю.Г., Дримбо A.B., Ищенко А.Д. Автоматизация процессов окускования железных руд. М.: Металлургия, 1983. - 190 с.

170. Математические модели для управления процессом производства окатышей на конвейерной машине / Буткарев А.П., Буткарев A.A., Майзель Г.М., Некрасова Е.В. // Сталь. 2000. - № 3. - С. 10-13.

171. Опыт эксплуатации АСОУ ТП термообработки окатышей на обжиговой конвейерной машине ОК-ЗОб Лебединского ГОКа / Буткарев

172. Оптимизация параметров, обжиговых машины № 1-8 АО «ССГПО» / Буткарев А. А., Буткарев А. П., Ащеулов В.Н., Жомирук П.А., Снегирев

173. B.В., Жомирук Ю.П. // Сталь. 2007 - № 12. - С. 2-4.

174. Буткарев A.A., Буткарев А.П., Жилин С.Н. Пути увеличения производительности обжиговой машины № 1 ОК-ЗОб Лебединского ГОКа,производящей окатыши для металлизации // Сталь. 2007.- № 11.- С. 58-62.

175. Разработка технических решений по увеличению производительности обжиговой машины фирмы Лурги / Буткарев А. А., Буткарев А. П., Зинчук Б.А., Шевченко A.A., Дворниченко И.Ф., Посохов A.B. // Сталь. 2007 -№ 6. - С. 3-7.

176. Математическое обеспечение АСУ ТП производства железорудных окатышей на конвейерных машинах / Буткарев А.П., Майзель Г.М., Некрасова Е.В., Буткарев A.A. // Сталь. 1995. - № 4. - С. 67-75.

177. Буткарев А.А. Буткарев А.П. Патент № 200700793 А1 ОАО «ВНИИМТ». Способ термообработки железорудных окатышей, рег.номер 2007000022 от 28.03.2007 г., опубл. 30.10.2008 г.

178. Буткарев А.А. Методология комплексного исследования и оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин // Сталь. 2008 - № 4. - С. 2-9.

179. Теории подобия и размерностей. Моделирование / Аблужев П.М. Геронимус В.Б., Минкевич Л.М. и др. М.: Высшая школа, 1968. - 208 с.

180. Исследование влияния состава газовой среды при обжиге на качество окатышей / Клейн В.И., Абзалов В.М, Тверитин В.А., Ярошенко Ю.Г. // Металлургическая теплотехника. Тематический отраслевой сборник № 9. -М.: Металлургия, 1981. С. 10-14.

181. Пат. 3172754 США Process and apparatus for fire-hardening pellets / J.A. Anthes Etal; Заявл. 12.02.62; Опубл. 09.03.65.

182. Целуйко Ю.И., Симкин B.C., Вишняков В.Г. Применение электрофильтров для очистки от пыли отходящих газов машин обжига окатышей // ЭИ 4M. М., 1974. - Выпуск 3. - С. 1-11.

183. Дружинин Г.М. Разработка и внедрение способов и устройств, обеспечивающих энергосбережение и снижение вредных выбросов при сжигании газа в металлургических печах: Дис. . . . докт. техн. наук. -Свердловск, 1982.- 306 с.

184. Универсальная математическая модель тепломассообмена в слое при обжиге окатышей на конвейерной машине / Боковиков Б.А., Малкин В.М., Майзель Г.М., Брагин В.В. // Сталь. 2002 - № 4. - С. 29-34.

185. Механизм формирования области переувлажнения окатышей в зоне сушки обжиговой конвейерной машины / Боковиков Б.А., Клейн В.И., Малкин В.М., Неволин В.М., Солодухин A.A., Ярошенко Ю.Г. // Сталь. -2003 -№9.-С. 20-23.

186. Особенности слоевой сушки железорудных окатышей / Клейн В.И., Кононыхин A.B., Мальцева В.Е., Селезнев B.C., Солодухин A.A. // Сталь. 2002 - № 4. - С. 13-16.

187. Характер разрушения . железорудных окатышей в процессе интенсивной сушки / Абзалов В.М., Кононыхин A.B., Лихачев B.C., Солодухин A.A. // Сталь. 2003 - № 1. - С. 20-22.

188. Анализ возможных путей, совершенствования работы зоны сушки окатышей на конвейерных машинах / Боковиков Б.А., Борисенко Б.И., Клейн В.И., Майзель Г.М., Солодухин A.A. // Сталь. 2003 - № 9. - С. 1720.

189. Анализ механизма переувлажнения поверхности слоя при сушке окатышей на обжиговой конвейерной машине / Боковиков Б.А., Солодухин A.A., Малкин В.М., Авдеенко A.A., Ярошенко Ю.Г. // Сталь. -2005 № 2. - С. 28-30.

190. Интенсификация процессов сушки окатышей на обжиговых конвейерных машинах / Абзалов В.М., Солодухин A.A., Неволин В.Н., Борисенко Б.И., Гоняев С.П. // Сталь. 2006 - № 6. - С. 28-30.

191. Влияние влажности окатышей на газопроницаемость слоя и показатели работы обжиговых машин Клейн В.И., Стародумов A.B., Брагин В.В., Солодухин A.A. // Сталь. 2006 - № 6. - С. 31, 32.

192. Чижикова В.М., Вайнштейн P.M. Особенности сушки железорудных окатышей с разными видами связующих // Сталь. 2004 - № 4. - С. 11-14.

193. Кокорин JI.K. Двухслойная загрузка окатышей на обжиговую машину // Сталь. 2000 - № 11. - С. 80-82.

194. Евстюгин С.Н., Майзель Г.М., Малявин Б.Я. Совершенствование технологии производства железорудных окатышей на обжиговых машинах конвейерного типа // Сталь. 2002 - № 4. - С. 2-5.

195. Пути снижения расхода топлива при обжиге окатышей / Абзалов В.М., Евстюгин С.Н., Селезнев B.C., Кононыхин A.B., Солодухин A.A., Леонтьев Л.И., Дощицын Н.Ф. // Сталь. 2002 - № 4. - С. 5-7.

196. Обжиговая конвейерная машина нового поколения / Абзалов В.М., Клейн В.И., Евстюгин С.Н., Лекша А., Малявин Б.Я., Щупановский В.Ф. // Сталь. 2002 - № 4. - С. 8-10.

197. Абзалов В.М., Горбачев . В.А., Евстюгин С.Н. Эффективность модернизации обжиговых машин ОК-306 и пути дальнейшего совершенствования производства железорудных окатышей в ОАО "Лебединский ГОК" // Сталь. 2003 - № 1. - С. 6-8.

198. Основные технические решения по дальнейшему совершенствованию тепловой схемы обжиговых машин ОК-ЗЮМ / Абзалов В.М., Кононыхин

199. A.B., Макаров Ю.Г., Солодухин A.A., Супруненко П.Б., Леонтьев Л.И. // Сталь. 2003 - № 9. - С. 24, 25.

200. Модернизация обжиговых машин ОК-520 ОАО "Михайловский ГОК" . Бруев В.П., Абзалов В.М., Неволин В.Н., Брагин В.В., Борисенко Б.И. // Сталь. 2005 - № 2. - С. 3, 4.

201. Результаты модернизации обжиговой машины N3 Качканарского ГОКа / Глухих В.А., Клейн В.И., Кутузов A.A., Леушин В.Н., Семенов O.E. // Сталь. 2005 - № 2. - С. 4-6.

202. Теплотехническое обследование и технические решения по увеличению производительности обжиговой машины фирмы "Лурги" / Гонтарук Е.И., Зинягин Г.А., Шляхов H.A., Абзалов В.М., Брагин В.В., Неволин В.Н. // Сталь. 2005 - № 2. - С. 7, 8.

203. К вопросу о перспективах совершенствования тепловых схем обжиговых машин в ОАО "Лебединский ГОК" / Абзалов В.М., Евстюгин С.Н., Горбачев В.А., Шаврин C.B., Ярошенко Ю.Г. // Сталь. 2005 - № 5. -С. 12-14.

204. Основные тенденции и практика совершенствования технологии и оборудования для производства окускованного сырья в России / Бруев

205. B.П., Гриненко В.И., Евстюгин С.Н., Кретов С.И., Рыбкин B.C., Шалаев Г.А., Шляхов H.A. // Сталь. 2006.- № 6. - С. 5-9.

206. Эффективность модернизации фабрики окомкования ОАО "Михайловский ГОК" / Абзалов В.М., Евстюгин С.Н., Неволин В.Н., Брагин В.В., Борисенко Б.И., Копоть H.H., Кретов С.И. // Сталь. 2006 -№6.-С. 9, 10.

207. К вопросу о выборе рациональной площади зоны охлаждения конвейерной обжиговой машины / Боковиков Б.А., Клейн В.И., Брагин В.В., Найдич М.И. // Сталь. 2006 - № 6. - С. 33-35.

208. Лекша А. Высокоэффективные фабрики окомкования нового поколения // Сталь. 2006 - № 11. - С. 25, 26.

209. Двадцать лет производства металлизованных окатышей на Оскольском электрометаллургическом комбинате / Угаров A.A., Зинягин Г.А., Колесников Б.П., Петров C.B., Старков Е.Н // Сталь. 2004 - № 7. - С. 713.

210. Дмитриев А.Н. Перспективные разработки в области использования комплексного железорудного сырья. Энергоанализ и энергоэффективность. - 2004. - № 3. С. 48, 49.

211. Высокие технологии в металлургии XXI века / Жеребин Б.Н., Пареньков А.Е., Чистов В.П., Лисиенко В.Г., Шатлов В.А., Юсфин Ю.С., Скуридин Ф.Л., Бабанаков В.В., Кудря A.B., Окороков Б.Н., Андронов

212. Пузанов В.П., Кобелев В.А. Принципы оптимального формирования технологий окускования металлургического сырья // Сталь. 2000 -№ 11.-С. 15-20.

213. Меламуд С.Г., Юрьев Б.П. Исследование и разработка оптимальных режимов термообработки качканарских окатышей // Сталь. 2002 -№11.1. C. 5-9.

214. Технологическая концепция АСУ процессом производства железорудных окатышей на конвейерной обжиговой машине / Боковиков Б.А., Евстюгин С.Н., Майзель Г.М., Борисенко Б.И., Пряхин A.A. // Сталь. 2003 - № 1. - С. 29-32.

215. Автоматизированная система управления процессом производства железорудных окатышей на обжиговой конвейерной машине / Майзель Г.М., Дощицын Н.Ф., Литвинов И.Н., Лекша А., Белявцев В.М., Степанов И.Д. // Сталь. 2003 - № 1. - С. 33-36.

216. Оптимизация режима термообработки окатышей на конвейерных обжиговых машинах / Абзалов В.М., Кононыхин A.B., Лихачев Г.С., Селезнев B.C., Леонтьев Л.И. // Сталь. 2002 - № 4. - С. 11-13?

217. Евстюгин С.Н., Алексеев Л.Ф., Горбачев В.А. // Известия вузов. Черная металлургия. 1981. - № 2. - С. 21-24.

218. Разработка теплотехнического режима работы обжиговой машины ОК-306 при производстве окатышей из концентратов Лебединского ГОКа. Отчетная записка ВНИИМТ, научный рук. работы Майзель Г.М. -Свердловск - 1975 г. - 60 с.

219. Буткарев A.A. Пути повышения показателей работы первых в СССР обжиговых машин АО ССГПО / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, В. Н. Ащеулов, П. А. Жомирук, В.В. Мартыненко // Сталь. 2008 - № 5. - С. 25.

220. Сравнительный анализ теплотехнических схем современных обжиговых конвейерных машин / H.H. Копоть, А.Б. Воробьев, С.С. Гончаров А. А. Буткарев, А. П. Буткарев // Сталь. 2010 - № 3. - С. 8-13.

221. Опыт модернизации обжиговой машины OK-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, P.A. Урдубаев, С.Г. Кротов, В. Н. Ащеулов // Сталь. 2010-№ 3. - С. 14-15.

222. Отработка технологических режимов термообработки окатышей на модернизированной обжиговой машине OK-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, П. А. Жомирук, В.В. Мартыненко, Н.В. Гриненко // Сталь. -2010-№3.-С. 16-19.

223. Особенности конструирования, сушки и разогрева горна и переточного коллектора при модернизации обжиговой машины OK-124 / А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, А.П. Мартынов, В. Н. Ащеулов, В.В. Снегирев // Сталь. 2010 -№3.- С. 19-22.

224. Применение методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев,

225. A.П. Буткарев, П.А. Жомирук, Б.А. Зинчук, С.Н. Жилин, В.Н. Леушин,

226. B.А. Глухих // Сборник докладов научно-технической конференции «Металлургическая теплотехника как основа энерго- и ресурсосбережения в металлургии», посвященной 80-летию ВНИИМТ, г. Екатеринбург: ОАО «ВНИИМТ», 2010. 336 е., с. 95-111.

227. Экология. Безопасность технологических процессов» (27 сентября 02 октября 2010 г., МИСиС). - Москва, 2010. - С. 43-53.

228. Буткарев A.A. Исследование и совершенствование процесса управления термообработкой окатышей на обжиговых конвейерных машинах / A.A. Буткарев // Сталь. 2011 - № 5. - С. 4-8.

229. Буткарев A.A. Особенности практического использования методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин / A.A. Буткарев // Металлург. 2011 - № 4. - С. 3843.

230. Буткарев A.A. Опыт применения методологии ВНИИМТ для оптимизации теплотехнических схем обжиговых конвейерных машин /

231. A.A. Буткарев // Доменное производство XXI век. Труды Международного конгресса доменщиков - 12-16 апреля 2010 г. - Москва: Издательский дом «Кодекс», 2010. - 560 е., с. 142.

232. Каплун Л.И., Абзалов . В.М. . Теплофизические характеристики шихтовых железорудных материалов. УГТУ УПИ. - Екатеринбург. -1991.-124с.

233. Математическая модель обжиговой конвейерной машины как инструмент для оптимизации тепловой схемы агрегата /Б.А. Боковиков,

234. B.В.Брагин, В.М. Малкин, М.И. Найдич, A.A. Солодухин // Сталь. -20109.-С. 33-37.

235. Пути повышения производства окатышей на фабриках окомкования ОАО "Михайловский ГОК" и ОАО "Лебединский ГОК" / С.Н. Евстюгин, В.Н. Неволин, С.И. Кретов, Б.И. Борисенко, H.H. Дронов, Ю.Н. Калиненко // Сталь. 2010 - № 9. - С. 32-33.

236. Опыт модернизации обжиговых машин России и стран СНГ / В.М. Абзалов, В.В. Брагин, В.Н. Неволин, A.B. Судая, А.И. Груздев// Сталь. -2010 -№ 9. С. 7-9.

237. Стратегия создания тепловых схем обжиговых конвейерных машин / В.М. Абзалов, В.В. Брагин, В.И. Клейн, С.Н. Евстюгин, A.A. Солодухин // Сталь. 2010 - № 9. - С. 10-12.