автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Исследование тепло-массообменных процессов при агломерации шихты

На правах рукописи

Елисеев Андрей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ АГЛОМЕРАЦИИ ШИХТЫ

Специальность: 05.14.04 - промышленная теплоэнергетика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Череповец - 2006

Работа выполнена в Череповецком государственном университете

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор Кабаков Зотей Константинович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Аншелес Валерий Рудольфович

- кандидат технических наук Алексеев Алексей Васильевич

Ведущая организация: ООО НПВП Торэкс, г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится 20 октября 2006 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.297.01 в Череповецком государственном университете по адресу: 162600, г. Череповец Вологодской обл., пр. Луначарского,5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Череповецкого государственного университета.

Автореферат разослан «19» сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд. техн. наук, доцент

Никонова Е.Л.

ДОО£ А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Как известно, агломерация является одним из наиболее сложных металлургических процессов. При спекании шихты в слое протекают взаимосвязанные процессы газодинамики и тепло-массообмена (конвективный теплообмен между материалами агломерируемого слоя и газом, испарение и конденсация влаги, диссоциация гидратов и карбонатов, горение твердого топлива, плавление и кристаллизация материалов, окислительно-восстановительные процессы).

При разработке и внедрении различных способов совершенствования технологии процесса агломерации, позволяющих снизить энергетические затраты, возникает необходимость в их обосновании. Для этого используются теоретические и экспериментальные методы исследования. В последнее время широко применяется универсальный метод - математическое моделирование.

Экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными затратами и непредвиденными последствиями. Теоретические и экспериментальные исследования, как правило, направлены лишь на отдельные стороны процесса агломерации. Изучение процесса по отдельным элементам без учета их взаимосвязи вносит значительную погрешность. Математическое моделирование является совокупностью теоретических и экспериментальных методов и позволяет, во-первых, изучать как отдельные стороны, так и весь исследуемый объект в целом, во-вторых, оптимизировать экспериментальные исследования для выявления закономерностей протекания процессов на реальном объекте.

Моделированию тепло-массообменных процессов в слоевых металлургических агрегатах, в частности, процесса агломерации, посвящено немало работ. К сожалению, эти модели полностью не приведены, отсутствуют компьютерные модели, мало внимания уделено вопросам проверки адекватности и адаптации. В связи с этим невозможно их использовать для проведения исследований и совершенствования технологии агломерации в конкретных условиях, а также применять в учебном процессе.

Цель работы: исследование тепло-массообменных процессов при агломерации с помощью математической модели и разработка рекомендаций по совершенствованию технологии с целью снижения затрат энергоресурсов на спекание.

Научная новизна работы.

1. На основе системного анализа построена структурная схема системы процесса спекания и структурные схемы рассмотренных подсистем (газодинамики слоя, процессов теплообмена, процессов массообмена при сушке, горения твердого топлива в слое, диссоциации известняка, формирования газовой смеси в слое).

2. Разработана математическая модель тепло-массообменных процессов, протекающих в слое при агломерации шихты, в которой в отличие от известных:

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург

ОЭ 200бакт^<р-?.

- усовершенствовано математическое описание процессов газодинамики и обосновано допущение о решении стационарной задачи при расчете агломерационного процесса;

- разработана модель плавления и кристаллизации, позволяющая учесть тепловые эффекты от фазовых превращений в соответствии с диаграммой состояния Са0-Ре203;

- предложены формулы для определения коэффициентов газодинамического сопротивления при учете влияния крупности частиц шихты и порозности слоя.

3. Предложена методология разработки модели системы процессов, включающая принципы тестирования алгоритмов, проверки адекватности и адаптации.

4. Проведена проверка адекватности и адаптация модели тепло-массообменных процессов при агломерации шихты по совокупности параметров с использованием экспериментальных данных, полученных в лабораторных и промышленных условиях.

5. Выполнено научное обоснование новых способов усовершенствования технологии спекания:

- рассмотрена технология зажигания шихты нагретым воздухом, и обосновано минимальное значение температуры воздуха, необходимое для воспламенения и полного выгорания коксика на поверхности;

- установлен характер влияния высоты спекаемого слоя на выход годного агломерата;

- определено оптимальное значение толщины слоя с повышенным содержанием топлива при применении двухслойной загрузки шихты;

- установлено существенное влияние порозности слоя на показатели спекания, и определен предел эффективного повышения данного параметра;

- получена зависимость производительности аглоустановки и качества агломерата от крупности частиц шихты.

Практическая ценность.

1. Предложен косвенный критерий для прогнозирования качества агломерата -среднеквадратичное отклонение максимальных значений температуры материала по высоте слоя.

2. С помощью модели исследован ряд приемов увеличения производительности агломашины и качества агломерата: зажигание агломерационной шихты нагретым воздухом; спекание при двухслойной загрузке шихты; влияние высоты слоя, порозности и размера частиц на показатели процесса спекания.

3. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса спекания на агломерационных машинах конвейерного типа:

- нижняя граница оптимального нагрева при применении технологии зажигании шихты горячим воздухом - 1100 °С (устраняется недожог коксовой мелочи в верхней части слоя);

- для получения наиболее качественного агломерата целесообразно поддерживать высоту спекаемого слоя на уровне 425 - 450 мм при рассмотренной зависимости прочности агломерата от высоты, которая определяется шихтовыми условиями;

- при применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, оптимальная толщина слоя с повышенным содержанием топлива, независящая от общей высоты слоя, которое по результатам моделирования для условий спекания аглошихты ОАО «Северсталь» составляет 50 - 70 мм;

- получена зависимость снижения расхода топлива от общей высоты спекаемого слоя при применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, которая может быть использована для точного расчета экономического эффекта от применения данной технологии и ее параметров;

- является целесообразным увеличение порозности слоя до значений 0,40 - 0,42 м3/м3 при применении продувки снизу перед зажиганием.

4. Разработанная компьютерная модель тепло-массообменных процессов, протекающих при агломерации шихты, может быть использована для исследования, разработки, совершенствования агломерационного процесса с целью сокращения энергетических затрат на производство высококачественного агломерата, в экспертных системах управления процессом спекания и в учебных целях: для повышения квалификации производственного персонала металлургических предприятий и для обучения студентов.

Методы исследований: В работе использованы методы системного подхода и математического моделирования. Разработанная математическая модель тепло-массообменных процессов при агломерации шихты была протестирована и прошла проверку адекватности при сравнении результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными на чашевой агломерационной установке.

Результаты исследований и разработанные рекомендации переданы специалистам ОАО «Северсталь».

Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается обоснованным использованием метода математического моделирования, в частности, результатами исследования погрешности алгоритмов решения уравнений в частных производных и проверкой адекватности модели на основе полученных и известных экспериментальных данных.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- IV международной научно-технической конференции «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», посвященной 120-летию академика И.П. Бардина, Череповец, 2003 г.

- международной научно-технической конференции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем», Вологда, 2004 г.

- IV международной научно-технической конференции «Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах», Череповец, 2004 г.

- Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Молодые исследователи - регионам», Вологда, 2005 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 117 наименований и приложений. Объем диссертации составляет 196 страниц текста, 75 рисунков, 17 таблиц, а также 18 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбора темы диссертации, описаны методы исследований, приведена характеристика структуры диссертации.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

Проведен анализ результатов теоретических и экспериментальных работ по следующим вопросам:

1) Основные закономерности и подходы к описанию процессов газодинамики применительно к условиям агломерируемого слоя;

2) Закономерности тепло- и массообменных процессов при спекании;

3) Процессы испарения и конденсации в агломерируемом слое;

4) Горение топлива при агломерации железорудных материалов;

5) Диссоциация известняка;

6) Математическое моделирование тепло-массообменных процессов в неподвижном плотном слое.

В результате анализа литературных данных по изложенным выше вопросам установлено, что процесс агломерации является весьма сложным, характеризуется одновременным протеканием целого ряда теплофизических и физико-химических процессов. Поэтому при исследовании и совершенствовании технологии процесса спекания необходимо учитывать взаимовлияние отдельных процессов, то есть необходимо применять системный подход.

Сформулированы следующие задачи исследования: разработать модель агломерационного процесса, учитывающую теплообмен, газодинамику, сушку, горение топлива, диссоциацию известняка и плавление в спекаемом слое; с помощью данной модели исследовать влияние некоторых способов совершенствования технологии и параметров спекания на показатели процесса, и на основе данных исследований разработать рекомендации по совершенствованию агломерационного процесса.

Глава 2. Разработка математической модели процессов тепло- и массооб-мена в агломерируемом слое

На основе системного подхода построена структурная схема системы процесса спекания (рис. 1) и структурные схемы подсистем (газодинамики слоя, процессов

теплообмена, процессов массообмена при сушке, горения твердого топлива в слое, диссоциации известняка, формирования газовой смеси в слое), отмечены особенности разработки математической модели сложной системы.

Систематизированы работы в области математического моделирования тепло-массообменных процессов при агломерации.

Математические модели имеют практическую значимость лишь в том случае, если они могут прогнозировать качество продукции. Максимальное значение температуры материала в слое является интегральным показателем, включающим в себя тепловые эффекты всех процессов, протекающих в спекаемом слое. Показателем качества агломерата может служить, во-первых, оптимальное значение максимальной температуры, которое для каждой шихты свое и должно определяться экспериментально из условия протекания процессов, во-вторых, величина отклонения от данного значения.

Параметры входа

Начальное состояние системы Параметры шихты

Начальная температура шихты

Доля топлива в шихте

Влагосодержание шихты

Доля известняка в шихте

Крупность материалов

Параметры агломерационной машины

Высота спекаемого слоя

Параметры зажигательного гориаСдлииа)

Скорость движения паллет

Состав газа на входе в слой

Температура газа на входе а слой

Заданный перепад давлений

Параметры выхода

Подсистемы

Газодинамика слоя

^ Процессы теплообмена

11 Пооиессы массообмена при сушке -У Ъ

41 Гореш1е твердого топлива вислое

Диссоциация извеспиака

Формирование газовой смеси в слое

Распределение температуры материала и _Ш2_

Распределение влагосодержания материала и газа

Распределение скорости газа и давления"

Концентрации О* СО], Н}0 и N1 в газовой фазе

Доля расплав»

Доля известняка

Дзля топлива

Рис. 1. Структурная схема системы процесса спекания

В настоящей работе предложен косвенный критерий качества агломерата, определяемый как среднеквадратичное отклонение максимальных значений температуры материала в слое:

о=

п (, ч _V /

ЁМ-'Г /(«-о/с,

1=1

а)

где - среднее значение диапазона максимальных значений температуры материала, °С; (f ™ах \ - максимальное значение температуры на i-том горизонте слоя; п

- количество слоев.

Чем меньше значение показателя, тем лучше качество агломерата.

Кроме того, в работе предложена методология разработки модели системы процессов, который является развитием принципа «от простого к сложному». Он включает разработку моделей отдельных подсистем, выделение главной подсистемы и последовательное усложнение ее путем дополнения разработанных подсистем с использованием на каждой стадии таких этапов моделирования, как тестирование, проверка адекватности и адаптация.

На основании системного подхода проведен определенный подбор математического описания процессов тепло-массообмена в агломерируемом слое.

Подсистема процессов газодинамики в слое

Схема расчетной области для нахождения скорости и давления в слое представлена на рис.2.

Рис. 2. Схема расчетной области для

определения скорости газа (HQ и давления (Р) в слое материала: 1 и 2 -начальное и промежуточное распределение скорости газа в слое соответственно; 3 и 4 - начальное (атмосферное) и промежуточное распределение давления: Я - высота слоя, Рдтм и Рк - атмосферное давление и давление в вакуум-камере

w„p

Математическое описание представлено уравнениями движения газа в слое

ЭР

дисперсного материала: — = а(\Уг )1Уг (2)

ду

и неразрывности газового потока:

ду

(Ргжг)=о,

(3)

где а(и>г) = + К2; вязкостный коэффициент газодинамического сопротивления, м'2; К2 - инерционный коэффициент газодинамического сопротивления, м"1; Р - давление, Па; у - координата высоты слоя, м; - скорость (расход) газа,

м3/(м2-с); ц - динамическая вязкость газа, кг/(м-с); рг - плотность газа, кг/м3.

Плотность газа и давление имеют следующую связь: рг = кР, (4)

где к = • р0, р0 и Г0 - плотность газа, давление и температура при ТгР0

нормальных условиях.

Из выражений (2)-(4) получено уравнение для определения давления в слое:

рг дР)_п (5)

(6) (7)

= 0.

ду{а(№г) ду) Решается при начальном условии т = 0: Р = Рош,;

и граничных условиях

Р =

[РК,У = Н.

Граничное условие при у = Н: Р„ = РК + АРт где Рк - давление в вакуум-камере, Па; ДРкр - сопротивление колосниковой решетки, Па, определяется по уравнению:

ЬР*р=4*Рг*К! 2, (8)

где ргк -плотность газа на выходе из слоя при нормальных условиях, кг/м3; 1Угк -скорость (расход) газа на выходе из слоя при нормальных условиях, м/с; -коэффициент сопротивления колосниковой решетки.

Скорость (расход) газа определена в соответствии с уравнением (2):

/(2*2Рг)'

(9)

Подсистема процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое

Основные уравнения теплового баланса

Структура агломерируемого слоя и схема распределения температуры материала и газа по высоте представлена на рис. 3. Воздух | .

1 Верхняя " /УУУУ/1 г ступень 1 теплообмена

Л\\\\\ч\\\'-Ч .\ч\\\\\\\\\\\У

1Н11Г;::11м11111Ш11111111111Ш11111111111111П1Ш1>

'Л 'Л «Л 'Л 'Л','. 'Л 'Л 'Л 'Л 'Л 'Л 'Л 'Л'Д 'Л 'Л 'Л «Л 'Л «л

гттптт

Нижняя ступень теплообмена

Рис. 3. Структура агломерируемого

слоя: 1 - спек-агломерат; 2 - зона горения; 3 - зона подогрева; 4 - зона сушки; 5 - влажная шихта; /„ и /г температуры материала и газа

Поодукты сгооания

При разработке математического описания процессов тепло- и массообмена при спекании агломерационной шихты принята модель, разработанная специалистами

ВНИИМТ, в которой наиболее полно рассмотрены процессы испарения и конденсации влаги в спекаемом слое.

Теплообмен между материалом слоя и потоком газа описан следующими уравнениями:

- уравнение теплового баланса газов

(CM+C„x)& + C„(t,-tM) ^

ду ду

= <*и('г-'Л), (Ю)

- уравнение теплового баланса шихты при учете испарения и частичной конденсации влаги

Рм( 1 - "Кэфф ~ я - Ъ ■ 'Р •

^ хп ~х \ Í + * ,

+Щпег! -AHñrf. (11)

Начальное условие: t„ = t ® .

Граничные условия приу = 0: гг0 = /г1 и л:0 = л^ при r <, тиаг;

*г0=*г2 И *0 = *2 При тктиаг.

В уравнениях (10) и (11) приняты обозначения: tsiitM- температуры теплоносителя (газа или воздуха) и материала; т - время, с; хнаг - время нагрева слоя под горном агломашины, с; у - координата по глубине слоя, м; х - влагосодержание газа, кг ал./кгс.г.; х„- насыщенное влагосодержание воздуха, кг ш,/кгс,г.; Сс.в и Сал - теплоемкости сухого воздуха и водяного пара, Дж/(кг-К); С0фф -эффективная теплоемкость материала, Дж/(кг-К); W¡ - скорость (расход) газа, м/с; р.„ - кажущаяся плотность материала, кг/м , рг -плотность газа (воздуха), кг/м3; m - порозность слоя; г„ -теплота испарения воды, Дж/кг; а у - объемный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м3-К); Р - поверхностный коэффициент массообмена, кг/(м2'с); АНс - теплота горения углерода топлива, Дж/моль, АЯ/ - теплота диссоциации известняка, Дж/моль; rj - полная скорость реакции горения кокса, моль/с; г( - полная скорость реакции диссоциации известняка, моль/с; пс и и/ - количество частиц твердого топлива и известняка в единице объема слоя соответственно, м'3(слоя).

Величины пс и щ определены следующим образом:

/4/3 лг] ' /флг? '

где V¡vlVc- кажущийся объем известняка н кокса в единице объема слоя соответственно:

у __Мс/рс__.

С ~ Мс/рс+М,/р, + {\~MC-M,)¡ppyda '

у =_М,/р,_^

' Мс/рс + М,/ р, +(1 -Мс~ M,)¡ppyda '

Здесь МсяМ,-массовые доли углерода и известняка в шихте; рс, р,, р^

кажущиеся плотности кокса, известняка и руды, кг/м3. Подсистема массообмена при сушке спекаемого слоя Модель включает в себя следующие уравнения массообмена:

дЬ ( хп

• уравнение баланса влаги в шихте: -р^(1-т)—Р- -

Зг ^ 1+х г

■ уравнение баланса влаги в теплоносителе, проходящем через слой:

дх

(12)

где х„ - насыщенное влагосодержание газа, кг/кгс г ; Ь - влагосодержание шихты, кг вл/кгс.ш.; (3 - поверхностный коэффициент массообмена, кг/(м2-с), рассчитываемый исходя из равенства теплообменного и массообменного чисел Нуссельта(Ии = >1ид) по формуле Льюиса:

Р = а^/Сг . (14)

Подсистема горения топлива

При моделировании горения частички кокса в агломерируемом слое приняли допущения: горение кокса начинается на поверхности частицы и проходит на движущейся границе, остается ядро непрореагировавшего материала, которое постепенно сжимается во времени; горение происходит по реакции

С + 02 = С02.

Скорость изменения радиуса непрореагировавшей частички углерода зависит от

дгс Шсг'с

скорости реакции и размера частички: —- =---- , (15)

дг 4прсг(

с'с

где г с - радиус частички кокса, м; т - время, с; ДМс = 0,012 кг/моль - изменение массы в реакции кокса; рс = 1200 кг/м3 - кажущаяся плотность частиц кокса; г/ -полная скорость реакции горения кокса, моль/с:

г1=А пгс2к'сС01, (16)

где С0г~ концентрация кислорода в газе при нормальных условиях, моль/м3 (в

атмосферном воздухе 9,32 моль/м3); А/ - полная константа скорости для реакции кокса, м/с; кс - постоянная скорости реакции кокса, м/с. Посистема диссоциация известняка

Модель сформулирована при следующих допущениях: разложение начинается на поверхности частицы и проходит на движущейся границе, остается ядро непрореагировавшего материала, которое постепенно сжимается во времени; диссоциация происходит по реакции СаС03 СаО + С02.

Скорость изменения размера (радиуса) частички известняка:

от 4тгр ¡г,

где п - радиус частички известняка, м; т - время, с; АМ\ = 0,044 кг/моль - изменение массы в реакции известняка; р, = 1600 кг/м3 - кажущаяся плотность частиц известняка; Г\ - полная скорость реакции известняка, моль/с:

г/ = 4пг,г (ссо, - Сс0] )• А/ > (18)

где С*Т;2 - равновесная концентрация диоксида углерода в воздухе при нормальных условиях, моль/м3; Ссо: - концентрация С02 в газе при нормальных условиях, моль/м3; кI - полная константа скорости реакции разложения известняка, м/с. Подсистема формирования состава газовой смеси

Изменение концентрации кислорода в газе по высоте агломерируемого слоя, представлено следующим уравнением:

= + +АМ,п,П'), (19)

где скорость изменения концентрации кислорода определяется скоростями реакций горения кокса и диссоциации известняка, а также эффектом разбавления газов при использовании уравнения неразрывности. Изменение концентрации диоксида углерода в газе описано аналогичным образом:

К"л' +дм'"'г/)- (20>

_ дтс дтс

Здесь —- и —- - изменение массы кокса и известняка в единице объема слоя. дъ дх

В приведенных уравнениях концентрации газов имеют размерность моль/нм3, а для расчета теплофизических свойств газовой смеси (плотности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности) удобнее применять объемные доли или проценты.

Пересчет концентраций на массовые доли представлен следующими выражениями:

х

- массовая доля влаги в газе: тно =

1 + *

- массовая доля компонентов «сухой» части газа: Мг = 1 -тНг0;

- сумма концентраций кислорода, диоксида углерода и азота в газе:

С£ = С02 М021 + Сс02 МСОг' + Сд,2 Мщ';

- массовая доля кислорода в газе: т0г = Са • М0г' ■ Мг /с£ ;

- массовая доля диоксида углерода в газе:

>"со2 = С со, ■М1/С1;

- массовая доля азота в газе: тМг = С^ • ММг' ■ Мг/с£ .

Объемные доли компонентов смеси определены следующим образом:

у м,/р,0 .

2^/Р/о

где X/ - объемная доля компонента газовой смеси; р,0 - плотность компонента газовой смеси при нормальных условиях, кг/м3; / - индекс компонента смеси; А// - молекулярная масса компонента, кг/моль.

Представленная модель (19) и (20) позволяет провести расчет концентраций 02 и С02 в каждой точке по высоте спекаемого слоя. Полученные при моделировании данные о составе газовой фазы используются для определения теплофизических свойств газа (плотности, вязкости, теплоемкости, теплопроводности) по принципу аддитивности.

Учет тепловых эффектов от фазовых превращений при плавлении и кристаллизации

Основным флюсующим компонентом агломерационной шихты является известняк. Известно, что еще в зоне подогрева шихты при температурах 500 - 700 °С появляются ферриты кальция. Их образование в твердой фазе протекает из-за большого числа контактов между известняком, известью и гематитом шихты. Следовательно, процесс плавления спекаемого материала в наибольшей степени определяется состоянием системы СаО - Ре203.

На рис. 4 приведена схема фрагмента (правой части) диаграммы состояния системы СаО - Ре20з, рассмотренной при моделировании процесса плавления материалов агломерируемой шихты.

линия 2-2 - система с содержанием

линия 1-1 - система с содержанием

Рис. 4. Схема фазовой диаграммы

состояния смеси СаО - Ре203:

Ре203 от 81,25 до 86,9 %;

Ре203 от 86,9 до 100 %

»

I И

100» РсА

СаО 1

2

Эффективная теплоемкость материала при плавлении данной смеси определена следующими выражениями в зависимости от температуры:

1) При содержании Ре203 от 81,25 до 86,9 % (содержание СаО - от 18,25 до 13,2 %, соответственно) - рис. 4, линия 1-1

Сэфф-

г т [сг-с&т-с^'-^ а

¿/¿г,

о>

_ _ и 4/

, д/ 2 2

2) При содержании Ре2Оэ от 86,9 до 100 % Ре20з (содержание СаО - от 13,2 до 0 % соответственно) - рис. 4, линия 2-2

См, /0 <'<'«:

''зфф -

Л Л (Ю0—С2Х'1 ~2/*+/)2

Д, 2 2 •

(с2-с,Хюо-с0Х/*-л)

Л ' Л - [(100-с1Х^-/л)+(С2-С1Х^/Я)]2',Я+ 2

. Д/ "2 "2

где С1 - содержание Ре20з в смеси равное 81,25 %; С2 - содержание Ре203 в смеси равное 86,9 %; С0 - исходное содержание Ре203 в смеси, %; / = /„ - температура материалов, °С; ¿а- температура ликвидус для смеси заданного состава, °С; <„ - 1226 °С - температура перитектики; Ьг~ теплота плавления гематита, Дж/кг; Ь„ - теплота перитектического превращения, Дж/кг; % - доля, занимаемая системой СаО - Ре203

в спекаемом материале; у - доля твердой фазы; — - темп плавления и кристаллизации; А/ - эффективный интервал плавления; тах ; 12

С0

100-С,

максимальная доля твердой фазы при кристаллизации смеси с

содержанием Ре203 от 81,25 до 86,9 %, /1 = 1600 °С - температура плавления магнетита; /* = 1358 °С - температура фазового перехода гематит - магнетит; Ьм - теплота плавления магнетита, Дж/кг; Ь^, - теплота превращения гематита в магнетит, С —С

п 0 максимальное количество закристаллизовавшегося маг-

Дж/кг;

С —С

нетита в смеси с содержанием Ре203 от 86,9 до 100 %; ч/2шх = —---

100-С„

-Ч/щ

количество (доля) затвердевшего гематита; у3тах =1----- - доля остаточной

100—Cj

твердой фазы, закристаллизовавшейся после магнетита и гематита. Знак «%» при цифре 100 опущен.

Математическое описание системы процессов приведено к дискретному виду и реализована с помощью языка программирования Turbo Pascal.

Глава 3. Тестирование, проверка адекватности и адаптация модели

В данной главе приведены результаты тестирования алгоритма и проверки адекватности разработанной математической модели тепло-массообменых процессов при агломерации шихты:

Предложен способ тестирования алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое путем сравнения результатов моделирования с точным решением задачи Шумана, полученным В.Н. Тимофеевым в интегральной форме.

В результате тестирования установлено, что для того, чтобы относительная погрешность определения температуры не превышала 1 %, необходимо выбирать количество узлов в расчетной области не менее 65 для высоты слоя 200 мм.

В результате исследования алгоритма расчета процессов газодинамики:

- обосновано допущение о решении стационарной задачи при расчете агломерационного процесса;

- установлено минимальное значение шага по времени при решении данной задачи - 0,05 с;

- предложены формулы для определения величин коэффициентов газодинамического сопротивления в зависимости от крупности частиц шихты и порозности слоя.

Проведена проверка адекватности и адаптация модели тепло-массообменных процессов при агломерации шихты по расчетным и экспериментальным данным для газодинамики слоя, теплообмена при учете конденсации и испарения влаги и процесса спекания в целом при учете всех подсистем. Результаты представлены на рис. 5-7.

о о. о

X

U

0,48 0,44 0,4 0,36 0,32 0,28 0,24

X Экспериментальные данные В.И. Коротана , ——Результаты моделирования

........Х-Х-Х-—? X KJJ-X-: X ч__ V V

............51

30

60

90 120 Время, с

150

180

Рис. 5. Распределение во времени скорости (расхода) газа на выходе из слоя в

начальный период процесса спекания

0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0

X Экспериментальные данные А.А. Сигова -Результаты моделирования

i Hi

? X * X !х X: X-

I II * I I I

0,02 0,04 0,06 0,OS 0,1 0,12 0,14 0,16 0,13 0,2 0,22 0,24

Расстояние от поверхности слоя, м

Рис. 6. Распределение

влагосодержания материала по высоте слоя в момент времени 160 секунд от начала процесса

0'

20.

£ 40.

§ 60.

S 80'

g. 100.

g | 120*

к S 140.

g § '«О-

О g 180-

S 200. g 220. Й 240. 8 26° • О. 280. 300.

Из рис. 5-7 видно, что результаты моделирования удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными. Кроме того, проведено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными в ходе проведения испытаний на чашевой агломерационной установке в Центре исследования сырья (ЦИС) Агломерационного производства (АГП) ОАО «Северсталь», которое также показало удовлетворительное согласование результатов моделирования с экспериментальными данными.

Глава 4. Исследование процесса спекания шихты и разработка рекомендаций по совершенствованию процесса агломерации 1. С помощью математической модели тепло-массобменных процессов при агломерации шихты исследован способ зажигания шихты нагретым воздухом.

Для установления диапазона оптимальных значений температуры нагрева воздуха, подаваемого для зажигания, исследована динамика изменения температуры

—Ш— Эксперимент - 3,4 %; —Н— Эксперимент - 4,2 %; —*—Моделирование - 3,4%; —•—Моделирование - 4,2%; -■^■■■М-.....i.......

......1-Ш.....»"4......

......1.......;.......:.......................;........

Ю0 I0S0 1100 1130 1200 1230 1300 1330 1400 1430 1300 1330 1600

Максимальное значение температуры в слое, °С

Рис. 7. Распределение максимальных значений температуры материала по высоте слоя

материала и степени выгорания топлива на поверхности слоя. Результаты моделирования представлены на рис. 8.

- Среднеквадратичное отклонение

1000 1050 1100 1150 1200 Температура воздуха при зажигании, °С

Рис. 8. Зависимость показателя качества агломерата и степени выгорания топлива от температуры воздуха при зажигании

В результате выполненных исследований обоснована нижняя граница оптимального нагрева воздуха. При температуре нижней границы 1100 °С устраняется недожог коксовой мелочи в верхней части слоя (рис. 8).

2. При исследовании влияния высоты спекаемого слоя на показатели процесса агломерации установлен характер зависимости выхода годного агломерата от высоты спекаемого слоя (рис. 9).

о - результаты моделирования на основе экспериментальных данных —— аппроксимирующая кривая

i i i » i1 i i" i i" i | ' i i

250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 Высота спекаемого слоя, мм

Рис. 9. Влияние высоты спекаемого слоя на теоретическую производительность агломерационной машины по выходу агломерата > 8 мм

По полученной зависимости (рис. 9) определено, что для наибольшей производительности по выходу годного агломерата целесообразно поддерживать высоту спекаемого слоя на уровне 425 - 450 мм при определенном подборе шихтовых условий.

В конкретных условиях для уточнения диапазона оптимальных значений высоты слоя рекомендуется провести экспериментальные исследования с использованием однофакторного метода планирования - дисперсионного анализа.

3. С помощью математической модели исследован метод спекания шихты при двухслойной загрузке. В исследовании варьировали толщину слоя с повышенным содержанием топлива в шихте и значение общей высоты слоя. Результаты моделирования среднеквадратичного отклонения максимальных значений температуры -В представлены на рис. 10.

100 120 140 160 180 200 220 240 260 210 300 320 340 360 390 400

Высота слоя, мм

Рис. 10. Влияние толщины слоя с повышенным содержанием топлива на разницу максимальных температур в слое. Сплошными линиями обозначена соответствующая высота слоя

Установлено, что оптимальная толщина слоя с повышенным содержанием топлива составляет 50 - 70 мм (см. рис. 10) при рассмотренных условиях спекания, и не зависит от общей высоты слоя. В данном случае достигается наиболее равномерное распределение максимальных значений температуры (значение выбранного косвенного критерия качества - стандартного отклонения максимальных значений температуры по высоте спека - принимает минимальное значение), а, следовательно, и качества агломерата по высоте спекаемого слоя.

В отличие от известной технологии спекания при двухслойной загрузке, где толщина слоя с повышенным содержанием топлива составляет половину общей высоты слоя, предложенная загрузка шихты позволит добиться снижения расхода твердого топлива 1,4-1,5 т/ч в зависимости от общей высоты слоя (рис.11).

Рис. 11. Влияние общей высоты спекаемого слоя на снижение расхода топлива при толщине слоя с повышенным содержанием топлива

60 мм

S 1.35

О

s

1.3

■ I i ii i M > I" i > i " i ' > i I

250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600

Высота слоя, мм

Несмотря на то, что значительное сокращение расхода топлива наблюдается во всем диапазоне высот от 300 до 600 мм (рис. 11), максимальные значения соответствуют высоте слоя 450 - 475 мм.

4. Исследовано влияния порозности агломерируемого слоя на показатели процесса спекания. Рассмотренные экспериментальные данные и результаты моделирования, полученные в настоящей работе, позволяют сделать вывод о том, что величина порозности агломерируемого слоя оказывает значительное влияние на показатели процесса спекания, в частности, на продолжительность процесса (рис. 12).

Из рис. 12 видно, что целесообразно проводить работы, направленные на увеличение порозности слоя, уложенного на паллеты агломерационной машины. Рекомендуемый способ управления порозностью - продувка слоя снизу перед зажиганием до псевдоожижения. Кроме улучшения газодинамических условий спекания при данном способе обработки шихты, происходит перераспределение углерода по высоте спекаемого слоя согласно экспериментальным данным, что способствует достижению оптимального температурно-теплового уровня процесса.

На рис. 13 представлена зависимость показателя качества от порозности при значениях высоты слоя 250, 300 и 350 мм.

45

Рис. 12. Зависимость продолжительности

спекания от порозности слоя

0.275 0.300 0.325 0 350 0.375 0.400 0.425 0.450 0.475

Порозность слоя, м3/м3

Рис. 13. Зависимость среднеквадратичного отклонения максимальных значений температуры от порозности слоя

Я зо

м о

С 20

0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 Порозность СЛОЯ, м3/м3

По характеру влияния порозности на показатель качества (рис. 13) и установлено, что повышение данного параметра целесообразно только до значений - 0,40 -0,42 м3/м3, при дальнейшем увеличении улучшения качества агломерата не происходит.

5. Исследовано влияние крупности частиц окомкованной агломерационной шихты на тепло-массообменные процессы в спекаемом слое, продолжительность спекания и производительность аглоленты.

На рис. 14 представлено сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, полученными в ЦИС АГП ОАО «Северсталь» для спеканий с общей высотой слоя 505 мм.

Из рис. 14 видно, что результаты моделирования удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, поэтому разработанная модель использована для прогнозирования влияния крупности гранул агломерационной шихты на показатели процесса спекания.

Рис. 14. Влияние крупности частиц шихты на продолжительность спекания

27 25

2

2,5 3 3,3 4 4,5

Эквивалентный диаметр частиц шихты, мм

5

На рис. 15 представлены результаты моделирования в виде зависимости продолжительности спекания и производительности агломерационной установки от крупности гранул аглошихты.

При увеличении крупности частиц агломерационной шихты происходит заметное сокращение продолжительности процесса (рис. 15), но при этом установлено, что происходит ухудшение качества агломерата. По этому в данном случае рекомендовано применять технологии позволяющие устранить неравномерности распределения максимальных значений температуры материала по высоте слоя. В определенных условиях такой технологией может служить спекание при двухслойной загрузке.

X Продолжительность спекания, мин о Производительность агломадшны, т/ч

Эквивалентнь!*

3.5 4 4.5 5 5.5 диаметр частиц шихты, мм

Рис. 15. Влияние средней крупности частиц шихты на продолжительность спекания и расчетную производительность агломерационной машины

При улучшении газодинамических условий (пророзности слоя и крупности частиц аглошихты) снижается общее сопротивление спекаемого слоя газовому потоку, что в свою очередь ведет к снижению расхода электроэнергии, потребляемой эксгаустером.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе создана математическая модель тепло-массообменных процессов при агломерации шихты и выполнено исследование влияния технологических параметров на показатели спекания. В ходе исследований получены следующие результаты.

1. На основе системного анализа построена структурная схема системы процесса спекания и структурные схемы рассмотренных подсистем (газодинамики слоя, процессов теплообмена, процессов массообмена при сушке, горения твердого топлива в слое, диссоциации известняка, формирования газовой смеси в слое), Сформулированы особенности разработки математической модели сложной системы.

2. Разработана математическая модель тепло-массообменных процессов, протекающих в слое при агломерации шихты, в которой в отличие от известных:

- усовершенствовано математическое описание процессов газодинамики и обосновано допущение о решении стационарной задачи при расчете агломерационного процесса;

- разработана модель плавления и кристаллизации, позволяющая учесть тепловые эффекты от фазовых превращений в соответствии с диаграммой состояния СаО - Ре203;

- предложены формулы для определения величин коэффициентов газодинамического сопротивления с учетом крупности частиц шихты и порозности слоя.

3. Выполнено тестирование алгоритмов подсистем, в частности, алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое путем сравнения результатов моделирования с точным решением задачи Шумана, полученным В.Н. Тимофеевым в интегральной форме. В результате тестирования установлено, что для того, чтобы относительная погрешность определения температуры не превышала 1 %, необходимо выбирать количество узлов в расчетной области не менее 65 для высоты слоя 200 мм.

4. Предложена методология разработки математической модели сложных процессов, включающая принципы тестирования алгоритмов, проверки адекватности и адаптации.

5. Проведена проверка адекватности и адаптация модели тепло-массообменных процессов при агломерации шихты по известным расчетным и экспериментальным данным, а также по данным, полученным в лабораторных и промышленных условиях, для газодинамики слоя, теплообмена при учете испарения и конденсации влаги и процесса спекания в целом при учете всех подсистем.

6. Предложен косвенный критерий для прогнозирования качества агломерата -среднеквадратичное отклонение максимальных значений температуры материала по высоте слоя.

7. Обоснована нижняя граница оптимального нагрева при применении технологии зажигании шихты горячим воздухом. При температуре нижней границы 1100 °С устраняется недожог коксовой мелочи в верхней части слоя.

8. Установлен характер зависимости производительности аглоустановки по выходу годного агломерата от высоты спекаемого слоя.

9. Установлено, что для получения наиболее качественного агломерата целесообразно поддерживать высоту спекаемого слоя на уровне 425 - 450 мм при рассмотренной зависимости прочности агломерата от высоты, которая определяется шихтовыми условиями.

10. При применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, существует оптимальная толщина слоя с повышенным содержанием топлива, независящая от общей высоты слоя, которая по результатам моделирования для условий спекания аглошихты ОАО «Северсталь» составляет 50 - 70 мм.

11. Получена зависимость снижения расхода топлива от общей высоты спекаемого слоя при применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, которая может быть использована для точного расчета экономического эффекта от применения данной технологии и ее параметров.

12. Является целесообразным увеличение порозности слоя до значений 0,40 -0,42 м3/м3 при применении продувки снизу перед зажиганием.

13. В результате исследования влияния крупности частиц окомкованной агломерационной шихты на тепло-массообменные процессы в спекаемом слое, продолжительность спекания и производительность аглоленты, рекомендовали применение технологии двухслойной загрузки при увеличении эквивалентного диаметра частиц шихты. Получена зависимость производительности аг-лоустановки и качества агломерата от крупности частиц шихты.

14. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса спекания шихты на агломерационной машине, которые переданы специалистам ОАО «Северсталь».

15. Разработанная компьютерная модель тепло-массообменных процессов, протекающих при агломерации шихты, может быть использована для исследования, разработки, совершенствования агломерационного процесса с целью сокращении энергетических затрат на производство высококачественного агломерата, в экспертных системах управления процессом спекания и в учебных целях: для повышения квалификации производственного персонала металлургических предприятий и для обучения студентов.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Кабаков З.К. Компьютерная модель тепловых процессов при агломерации / З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства: Материалы IV Международной НТК, посвященной 120-летию академика И.П. Бардина. - Череповец: ЧТУ, 2003. с. 13 -17.

2. Кабаков З.К. Исследование теплофизических процессов при агломерации с помощью математической модели / З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем: Материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: ВоГТУ, 2004. с. 99 - 102.

3. Кабаков З.К. Исследование процесса сушки в агломерируемом слое с помощью математической модели/ З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах (ИНФОТЕХ - 2004): Материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. - Череповец: ГОУ ВПО ЧГУ, 2005. с. 39-41.

4. Кабаков З.К. Тестирование алгоритма решения задачи теплообмена в неподвижном слое / З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Молодые исследователи - регионам: Материалы Всероссийской науч. конф. студентов и аспирантов. В 2-х Т. - Вологда: ВоГТУ, 2005. - T.I. с. 291 - 293.

5. Кабаков З.К. Учет тепловых эффектов при плавлении и кристаллизации в математической модели процесса спекания/ З.К. Кабаков, Г.С. Козлов, A.A. Елисеев.// Бюллетень НТИ «Черная металлургия».-2005. - № 10. - с. 29-32.

6. Кабаков З.К. Тестирование алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое / З.К. Кабаков, A.A. Елисеев//

ЛОО Gß

24

р 1 8 8 0 6<&&ое

7. Кабаков З.К. Математическая модель газодинамики в слое шихты, спекаемом на агломашине/ З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Известия вузов. Чер. мет. - 2006. - №3 — с. 10-12.

8. Кабаков З.К. Моделирование явлений тепло- и массообмена при сушке агломерируемого слоя / З.К. Кабаков, A.A. Елисеев// Известия вузов. Чер. мет. -2006.-№7-с. 16-19.

Лицензия А № 001633 от 2 февраля 2004 г.

Подписано к печати 14.09.06 г. Тир. 100.

Усл. печ. л. 1 Формат 60x84^^. Зак.&У

ГОУ ВПО «Череповецкий государственный университет» 162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5

1/ /16

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Описание процесса агломерации

1.2. Основные процессы и их закономерности

1.2.1. Газодинамические закономерности процесса

1.2.2. Особенности теплообмена в слое агломерационной шихты

1.2.3. Закономерности сушки агломерируемого слоя

1.2.4. Горение топлива при агломерации

1.2.5. Диссоциация известняка

1.3. Математическое моделирование тепло-массообмена в слое

1.4. Задачи исследования

1.5. Выводы по главе

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛО-МАССООБМЕНА В АГЛОМЕРИРУЕМОМ СЛОЕ

2.1. Особенности разработки модели системы процессов 54 2.1.1 .Системный подход к решению задачи 54 2.1.2. Особенности тестирования и адаптации

2.2. Формулировка математического описания

2.2.1. Подмодель процессов газодинамики в слое

2.2.2. Подмодель процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое

2.2.3. Подмодель массообмена при испарении и конденсации влаги

2.2.4. Подмодель формирования газовой смеси

2.3. Разработка дискретной модели

2.3.1. Численное решение задачи газодинамики

2.3.2. Дискретная модель конвективного теплообмена

2.3.3. Разработка приближенного решения процессов массообмена при сушке агломерируемого слоя

2.3.4. Разработка алгоритма расчета процесса горения твердого топлива в

2.3.5. Разработка алгоритма расчета процесса диссоциации известняка

2.3.6. Разработка алгоритма расчета процессов формирования газовой

2.4. Выводы по главе

Глава 3. ТЕСТИРОВАНИЕ, ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ И

АДАПТАЦИЯ МОДЕЛИ

3.1. Тестирование модели

3.1.1. Тестирование алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое

3.1.2. Уточнение математического описания процесса газодинамики и алгоритма решения

3.2. Проверка адекватности модели процесса спекания

3.2.1. Установление адекватности процессов газодинамики

3.2.2. Проверка адекватности модели тепло-массообменных процессов при агломерации

3.2.3. Учет процессов плавления и кристаллизации материалов

3.2.4. Проверка адекватности модели агломерационного процесса

3.3. Выводы по главе

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СПЕКАНИЯ ШИХТЫ И РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

ТЕХНОЛОГИИ АГЛОМЕР АЦИИИ 123 4.1. Зажигание агломерационной шихты при разном содержании кислорода в газовой фазе

4.2. Влияние высоты спекаемого слоя на показатели процесса агломерации

4.3. Исследование спекания при двухслойной загрузке

4.4. Влияние порозности слоя на тепло-массообменные процессы при агломерации

4.5. Влияние крупности частиц шихты на показатели агломерационного процесса

4.6. Разработка рекомендаций по совершенствованию технологии спекания

Современные схемы получения черных металлов включают в себя стадию подготовки железной руды и других компонентов металлургической шихты к плавке. Не прошедшая специальных подготовительных операций или, так называемая, «неподготовленная» руда практически не применяется ни в доменном производстве, ни при бездоменном получении металла, ни в сталеплавильном производстве. Подготовка руды включает в себя дробление, сортировку, обогащение, но основным наиболее важным этапом является оку-скование.

Процесс агломерации железорудных материалов является одним из основных способов окускования (наряду с производством окатышей) при подготовке к доменному переделу.

Как известно, агломерация является одним из наиболее сложных металлургических процессов. При спекании шихты в слое протекают взаимосвязанные процессы газодинамики и тепло-массообмена (конвективный теплообмен между материалами агломерируемого слоя и газом, испарение и конденсация влаги, диссоциация гидратов и карбонатов, горение твердого топлива, плавление и кристаллизация материалов, окислительно-восстановительные процессы).

Исследованиям и разработке теории тепломассообменных процессов при агломерации железорудного сырья посвящено большое количество теоретических и экспериментальных исследований. Наибольший вклад в развитие теории и технологии агломерационного процесса внесли работы Бабушкина Н.М., Тимофеева В.Н., Коротича В.И., Пузанова В.П., Фролова Ю.А., Майзеля Г.М., Братчикова С.Г., Базилевича C.B., Вегмана Е.Ф., Белоцерковского Я.Л., Бабо-шина В.М., Шкляра Ф.Р., Сигова A.A., Шурхала В.А. и др.

При совершенствовании технологии доменной плавки, с целью снижения расхода кокса на процесс, повышаются требования к качеству рудной части шихты доменной печи, в частности, к качеству агломерата.

Качество агломерата на аглофабриках стран СНГ за последние 10 лет если и изменилось, то в худшую сторону. Содержание железа в агломерате на большинства аглофабрик снизилось, содержание мелочи крупностью менее 5 мм в агломерате, за исключением ОАО "Северсталь", по-прежнему остается на уровне 14 - 19 %, хотя реальное количество мелочи в агломерате, загружаемом в доменную печь, гораздо выше вследствие отсутствия на большинстве аглофабрик стадии сортировки и стабилизации гранулометрического состава агломерата. Поэтому в сравнении с лучшими зарубежными аглодоменными производствами, где содержание мелочи в поступающем в доменную печь агломерата не превышает 8 %, аналогичные данные отечественных аглофабрик в 2-3 раза хуже.

Содержание железа в агломерате зарубежных производств также значительно выше (57 - 59 %), чем у нас (в России и других странах СНГ), за исключением ОАО "Северсталь" (58 % при основности 1,56). Основность агломерата на лучших зарубежных образцах составляет 1,8 - 2,0, у нас - в диапазоне 1,0 - 1,7. Более высокое качество зарубежного агломерата достигается лучшей подготовкой и усреднением аглосырья, окомкованием, загрузкой, автоматизацией контроля и управления процессом и т.д.

В связи с этим возникает необходимость в совершенствовании и оптимизации современных технологий процесса агломерации, а также в обосновании новых предложений. Для решения этих задач используются теоретические и экспериментальные методы исследования.

Экспериментальные исследования сопряжены с большими материальными затратами и непредвиденными последствиями. Кроме того, они, как правило, направлены лишь на отдельные стороны процесса агломерации. Изучение процесса по отдельным элементам без учета взаимосвязи вносит значительную погрешность.

В качестве теоретического метода исследования используют, как правило, математическое моделирование. Моделированию тепло-массообменных процессов в слоевых металлургических агрегатах, в частности, процесса агломерации посвящено немало работ. К сожалению, эти модели полностью не приведены, отсутствуют компьютерные модели, следовательно, невозможно их использовать для проведения исследований и совершенствования технологии агломерации в конкретных условиях, а также применять в учебном процессе.

В настоящее время наблюдается тенденция к рассмотрению и изучению сложных технологических процессов с позиций системного подхода. При этом процесс представляется как система, состоящая из связанных и взаимодействующих между собой элементов.

В данной работе представлены результаты разработки комплексной динамической модели процессов газодинамики и тепломассообмена в агломерируемом слое, в которой учтены процессы и закономерности испарения и конденсации влаги, горения твердого топлива, диссоциации известняка, процессы плавления и кристаллизации. При разработке модели применен системный подход. Модель адаптирована с использованием экспериментальных данных, полученных в лабораторных и промышленных условиях. Разработанная модель использована для исследования закономерности процесса и совершенствования технологии спекания агломерата на конвейерных машинах, в частности, агломерационного производства (АГП) ОАО "Северсталь".

Основные результаты доложены на четвертой международной научно-технической конференции, посвященной 120-летию И.П. Бардина (Череповец, ОАО "Северсталь"-ЧГУ, 2003 г.); на международной научно-технической конференции "Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем" (Вологда, ВоГТУ, 2004 г.); на международной научно-технической конференции "Информационные технологии в производственных, социальных и экономических процессах" (Череповец, ЧТУ, 2004 г.). По материалам диссертации опубликовано 8 статей.

Настоящая работа содержит 196 страниц печатного текста, включает 79 рисунков, 17 таблиц и список литературы, состоящий из 117 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору Кабакову З.К. за научное руководство и помощь в написании настоящей работы, за консультации к.т.н. доценту Сумину С.Н., к.т.н., профессору Козлову Г.С. и другим сотрудникам кафедры «Металлургических технологий», а также к.т.н., менеджеру по исследованию сырья АГП ОАО «Северсталь» Детковой Т.В.

4.7. Выводы по главе

1. Проведены исследования агломерационного процесса с помощью разработанной математической модели. Изучены закономерности спекания шихты при изменении высоты слоя. Установлен экстремальный характер зависимости производительности аглоустановки по годному агломерату от высоты спекаемого слоя.

2. Исследована технология зажигания агломерационной шихты нагретым воздухом, обосновано значение нижней границы нагрева, которое обусловлено полным выгоранием коксика в поверхностном слое.

3. Исследована технология спекания при двухслойной загрузке шихты на паллеты агломерационной машины. Изучено влияние толщины слоя с повышенным содержанием топлива на показатель качества спекания. Установлено, что оптимальная толщина слоя с повышенным содержанием топлива составляет 50 - 70 мм. В данном случае достигается наиболее равномерное распределение максимальных значений температуры, а, следовательно, и качества агломерата по высоте спекаемого слоя.

Кроме того, получена зависимость снижения расхода топлива от общей высоты спекаемого слоя при применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, которая может быть использована для точного расчета экономического эффекта от применения данной технологии и ее параметров.

4. Исследовано влияние порозности слоя на показатели процесса спекания и величину показателя качества, в частности, при увеличении порозности слоя происходит улучшение газодинамических условий спекаемого слоя и, как следствие, снижение продолжительности процесса и значения показателя качества. Установлен предел повышения порозности - 0,40-0,42 м /м .

5. Исследовано влияние крупности частиц агломерационной шихты на продолжительность спекания и показатель качества. Установлено, что при увеличении размера частиц шихты происходит улучшение газодинамических условий, а, следовательно, и снижение продолжительности спекания. При этом отмечено ухудшение показателя качества вследствие большей неравномерности максимальных значений температуры спека. Поэтому, при увеличении эквивалентного диаметра частиц шихты рекомендовано применять технологию двухслойной загрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе создана математическая модель тепло-массообменных процессов при агломерации шихты и выполнено исследование влияния технологических параметров на показатели спекания. В ходе исследований получены следующие результаты.

1. На основе системного анализа построена структурная схема системы процесса спекания и структурные схемы рассмотренных подсистем (газодинамики слоя, процессов теплообмена, процессов массообмена при сушке, горения твердого топлива в слое, диссоциации известняка, формирования газовой смеси в слое). Сформулированы особенности разработки математической модели сложной системы.

2. Разработана математическая модель тепло-массообменных процессов, протекающих в слое при агломерации шихты, в которой в отличие от известных:

- усовершенствовано математическое описание процессов газодинамики и обосновано допущение о решении стационарной задачи при расчете агломерационного процесса;

- разработана модель плавления и кристаллизации, позволяющая учесть тепловые эффекты от фазовых превращений в соответствии с диаграммой состояния СаО - Ре20з;

- предложены формулы для определения величин коэффициентов газодинамического сопротивления с учетом крупности частиц шихты и порозности слоя.

3. Выполнено тестирование алгоритмов подсистем, в частности, алгоритма расчета процессов конвективного теплообмена в неподвижном плотном слое путем сравнения результатов моделирования с точным решением задачи Шумана, полученным В.Н. Тимофеевым в интегральной форме. В результате тестирования установлено, что для того, чтобы относительная погрешность определения температуры не превышала 1 %, необходимо выбирать количество узлов в расчетной области не менее 65 для высоты слоя 200 мм.

4. Предложена методология разработки математической модели сложных процессов, включающая принципы тестирования алгоритмов, проверки адекватности и адаптации.

5. Проведена проверка адекватности и адаптация модели тепло-массообменных процессов при агломерации шихты по известным расчетным и экспериментальным данным, а также по данным, полученным в лабораторных и промышленных условиях, для газодинамики слоя, теплообмена при учете испарения и конденсации влаги и процесса спекания в целом при учете всех подсистем.

6. Предложен косвенный критерий для прогнозирования качества агломерата - среднеквадратичное отклонение максимальных значений температуры материала по высоте слоя.

7. Обоснована нижняя граница оптимального нагрева при применении технологии зажигании шихты горячим воздухом. При температуре нижней границы 1100 °С устраняется недожог коксовой мелочи в верхней части слоя.

8. Установлен характер зависимости производительности аглоустановки по выходу годного агломерата от высоты спекаемого слоя.

9. Установлено, что для получения наиболее качественного агломерата целесообразно поддерживать высоту спекаемого слоя на уровне 425 - 450 мм при рассмотренной зависимости прочности агломерата от высоты, которая определяется шихтовыми условиями.

10. При применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, существует оптимальная толщина слоя с повышенным содержанием топлива, независящая от общей высоты слоя, которая по результатам моделирования для условий спекания аглошихты ОАО «Северсталь» составляет 50 - 70 мм.

11. Получена зависимость снижения расхода топлива от общей высоты спекаемого слоя при применении технологии с двухслойной загрузкой шихты, которая может быть использована для точного расчета экономического эффекта от применения данной технологии и ее параметров.

12. Является целесообразным увеличение порозности слоя до значений

3 3

0,40 - 0,42 м /м при применении продувки снизу перед зажиганием.

13. В результате исследования влияния крупности частиц окомкованной агломерационной шихты на тепло-массообменные процессы в спекаемом слое, продолжительность спекания и производительность аглоленты, рекомендовали применение технологии двухслойной загрузки при увеличении эквивалентного диаметра частиц шихты. Получена зависимость производительности аглоуста-новки и качества агломерата от крупности частиц шихты.

14. Разработаны рекомендации по совершенствованию процесса спекания шихты на агломерационной машине, которые переданы специалистам ОАО «Северсталь»,

15. Разработанная компьютерная модель тепло-массообменных процессов, протекающих при агломерации шихты, может быть использована для исследования, разработки, совершенствования агломерационного процесса с целью сокращении энергетических затрат на производство высококачественного агломерата, в экспертных системах управления процессом спекания и в учебных целях: для повышения квалификации производственного персонала металлургических предприятий и для обучения студентов.

1. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвистнев А.Н., Юсфин Ю.С., Клемперт В.М. Металлургия чугуна. М.: Металлургия, 1989. 512 с.

2. Г.В. Ксендзык. Изменение гидравлического сопротивления агломерационной шихты по ходу процесса спекания// Известия вузов Чер. мет. №7, 1958, стр. 3-16.

3. Коротич В.И., Пузанов В.П. Газодинамика агломерационного процесса. М., «Металлургия», 1969. 208 с. с ил.

4. Коротич В.И. Основы теории и технологии подготовки сырья к доменной плавке. М., «Металлургия», 1978. 208 с. с ил.

5. В.И. Коротич, В.П. Пузанов. Влияние зоны переувлажнения на газопроницаемость слоя материалов в процессе агломерации // Известия вузов Чер. мет.- 1965. №4, с. 53 -58.

6. Н.М. Бабушкин, В.Н. Тимофеев, В.Я. Миллер. Экспериментальное изучение гидравлического сопротивления слоя агломерационной шихты // Теплотехника доменного и агломерационного процессов: Сб. науч. тр. ВНИ-ИМТ. -М.: Металлургия, 1966. № 14. С. 190-210.

7. Базилевич С.В., Вегман Е.Ф. Агломерация. М.: Металлургия, 1967. 368с.

8. А.А. Авдеенко, В.И. Клейн, Ю.Г. Ярошенко. Оперативное определение газодинамического сопротивления слоя агломерационной шихты // Известия вузов Чер. мет., № 12, 1998, стр. 6 10.

9. W.J. Rankin, P.W. Roller. The Measurement of Void Fraction in beds of Granulated Iron Ore Sinter Feed // Transactions ISIJ, Vol. 25, 1985. pp. 1016 1020.

10. W.J. Rankin, P.W. Roller. Influence of Water Condensation on the Permeability of Sinter Beds // Transactions ISIJ, Vol. 27, 1987. pp. 190 196.

11. E. Kasai, W.J. Rankin, J.F. Gannon. The Effect of Raw Mixture Properties on Bed Permeability during Sintering // ISIJ International, Vol. 29 (1989), No. 1, pp. 33 -42.

12. C.E. Loo, M.F. Hutchens. Quantifying the Resistance to Airflow during Iron Ore Sintering // ISIJ International, Vol. 43 (2003), No. 5, pp. 630 636.

13. В.И. Коротич, В.П. Пузанов. О режиме движения газа при агломерации железорудных материалов // Известия вузов Чер. мет. 1969. № 12, с. 33 - 38.

14. Базилевич С.В., Бабошин В.М., Белоцерковский Я.Л. и др. Теплотехнические расчеты агрегатов для окускования железорудных материалов. М., «Металлургия», 1979. 208 с.

15. R.W. Young. Dynamic mathematical model of sintering process/ Ironmak-ing and Steelmaking, 1977, № 6, p. 321 328.

16. I.R. Dash, E. Rose. Simulation of Sinter Strand Process // Ironmaking and Steelmaking, 1978, No 1, pp. 25 31.

17. M.V. Ramos, E. Kasai, J. Kano and T. Nakamura. Numerical Simulation Model of the Iron Ore Sintering Process Directly Describing the Agglomeration Phenomenon of Granules in the Packed Bed // ISIJ International, Vol. 40 (2000), No. 5, pp. 448-454.

18. B.A. Маковский, Ю.Н. Власюк. Цифровая динамическая модель агломерационного процесса // Известия вузов Чер. мет. 1976. № 8, с. 136 — 139.

19. А.Г. Журавлева, А.Ф. Мысик, Ю.А. Фролов. Инженерная модель теплообмена в слое агломерируемой шихты // Теплотехническое обеспечение основных технологических процессов черной металлургии: Сб. науч. тр. ВНИ-ИМТ. -М.: Металлургия, 1988. С. 5 9.

20. М.В. Раева, Ф.Р. Шкляр, Ю.А. Фролов. Модель тепло- и массообмена при сушке дисперсного слоя. // Металлургическая теплотехника: Сб. научн. тр. ВНИИМТ. -М., Металлургия, 1974. №2. С. 154 -162.

21. Гордон Я.М., Максимов Е.В., Швыдкий B.C. Механика движения материалов и газов в шахтных печах. Алма-Ата: Наука, 1989. - 114 с.

22. Гордон Я.М., Боковиков Б.А., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепловая работа шахтных печей и агрегатов с плотным слоем. М., «Металлургия», 1989. 120 с.

23. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. Формирование отливок в процессе затвердевания и охлаждения сплава. Учебное пособие дляметаллургических вузов и факультетов. М., «Машиностроение», 1976, 216 с. с ил.

24. Лисиенко В.Г., Лобанов В.И., Китаев Б.И. Теплофизика металлургических процессов: Учебник для вузов. -М.: Металлургия, 1982. 240 с.

25. A.A. Сигов. Перераспределение влаги при агломерации железных руд. // Известия вузов Чер. мет. 1958. № 8, с. 7 - 12.

26. В.И. Коротич, В.П. Пузанов. Образование зоны переувлажнения при агломерации методом просасывания // Известия вузов Чер. мет. 1964. № 10, с. 28-33.

27. В.И. Коротич, В.П. Пузанов, Ю.А. Фролов. Поведение влаги и газодинамика слоя в начальный период агломерации. Сообщение 1 // Известия вузов Чер. мет. 1968. № 10, с. 26 - 30.

28. В.И. Коротич, В.П. Пузанов, Ю.А. Фролов. Поведение влаги и газодинамика слоя в начальный период агломерации. Сообщение 2 // Известия вузов Чер. мет.- 1968. №12, с. 37-41.

29. Коротич В. И., Фролов Ю.А., Бездежский Г.Н. Агломерация рудных материалов. Научное издание. Екатеринбург: ГОУ ВПО "УГТУ УПИ", 2003,. 400 с.

30. Г.Н. Попов. Новое в исследовании механизма переувлажнения шихты в агломерируемом слое // Известия вузов Чер. мет. 1987. № 1, с. 23 - 26.

31. A.A. Шапран. Модель переувлажнения и скорости спекания агломерируемого слоя // Известия вузов Чер. мет. 1985. № 4, с. 104 - 108.

32. Махорин К.Е., Хинкс П.А. Сжигание топлива в псевдоожиженом слое/ АН УССР. Ин-т газа. Киев: Наукова думка. 1989. - 200 с.

33. Радованович М. Сжигание топлива в псевдоожиженом слое / Пер. с англ. М.: Энероатомиздат, 1990. - 248 с.

34. Ю.С. Карабасов, B.C. Валавин. Использование топлива в агломерации. М.: Металлургия, 1976. - 263 с.

35. Хзмалян Д.М. Теория топочных прочесов: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

36. Основы практической теории горения. Под ред. В.В. Померанцева. Учебное пособие для студентов вузов. Л.: «Энергия», 1973. 264 с.

37. Н.М. Бабушкин, В.Н. Тимофеев. Горение топлива в слое агломерационной шихты // Теплотехника доменного и агломерационного процессов: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. -М.: Металлургия, 1966. № 14. С. 160-171.

38. Д.М. Хзмалян, Т.В. Виленский. Исследование протекания процесса горения пылеугольных частиц // Кинетика и аэродинамика процессов горения топлив: Сб. статей. Отв. ред. Б.В. Канторович. М.: Наука. 1969, с. 102 - 109.

39. Горение топлива и окислительно-восстановительные процессы при агломерации железорудных материалов: Текст лекций/ В. И. Коротич. УГТУ, 1996. 64 с.

40. В.А. Шурхал. Расчет состава газовой фазы, образующейся при горении углерода в процессе агломерации и обжига // Известия вузов Чер. мет. 1969. №8, с. 27-31.

41. В.А. Шурхал. Расчет расхода воздуха и количества отходящих газов при агломерации железорудной шихты // Известия вузов Чер. мет. 1969. № 10, с. 26-29.

42. A.A. Авдеенко, Б.А. Боковиков, Г.Е. Исаенко, В.И. Клейн, Ю.Г. Яро-шенко. Методика расчета горения топлива и окислительно-восстановительных процессов при агломерации // Сталь. 2002. № 4, с. 34 - 36.

43. Ж.О. Нурмаганбетов, В.И Коротич. Удельный расход воздуха на агломерацию // Известия вузов Чер. мет. 1992. № 4, с. 10, 11.

44. Ж.О. Нурмаганбетов, В.И Коротич. Удельный расход воздуха на агломерацию // Известия вузов Чер. мет. 1992. № 6, с. 1-3.

45. В.Г. Котов, В.А. Шурхал, Э.Я. Лившиц. Исследование влияния некоторых параметров на полноту сгорания агломерационного топлива // Известия вузов Чер. мет. 1976. № 2, с. 39 - 42.

46. И.В. Буторина. Определение выбросов СО при на агломерации шихты // «Черные металлы», октябрь 2003, с. 12-15.

47. И.В. Буторина. Расчет образования монооксида углерода в агломерационном процессе // Известия вузов Чер. мет. 2004. № 1, с. 10 - 13.

48. С.Г. Братчиков. К расчету состава газа при агломерации // Известия вузов Чер. мет. 1965. № 4, с. 40 - 44.

49. С.Г. Братчиков, М.Я. Грошев, И.П. Худорожков, В.И. Тумашев. Особенности горения в агломерируемом слое // Известия вузов Чер. мет. 1970. № 4, с. 46 - 50.

50. С.Г. Братчиков, Б.С. Сергеев. Изучение зоны горения агломерируемого слоя // Известия вузов Чер. мет. 1968. № 2, с. 39-43.

51. С.Г. Братчиков, М.Я. Грошев, И.П. Худорожков, Г.М. Майзель. Коэффициенты реакционного газообмена при горении кокска а агломерационном слое //Теплотехника металлургического производства: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1970. № 22. С. 76 - 87.

52. Котов В.Г., Шурхал В.А.- Известия вузов Чер. мет. 1973. №12, с. 3235.

53. Ф.Ф. Колесанов, Н.С. Хлапонин, Б.М. Ротмистровский. К вопросу о температуре воспламенения твердого топлива при агломерации руд // Известия вузов Чер. мет. 1976. № 3, с. 16-19.

54. Ю.С. Карабасов, Е.М. Воропаев, B.C. Валавин, Г.Н. Делягин, А.И. Ку-линич. Закономерности горения частиц коксовой мелочи различной крупности // Известия вузов Чер. мет. 1976. № 7, с. 17-19.

55. Н.М. Бабушкин, В.Я. Миллер. Влияние вида и крупности топлива на скорость процесса спекания и качество агломерата // Сталь. 1962. №2. С. 101 -106.

56. Г.Г. Ефименко, С.П. Ефимов, A.A. Арделян, Н.М. Гришин. К вопросу о крупности агломерационного топлива // Известия вузов Чер. мет. 1969. № 4, с. 23-26.

57. С.П. Ефимов, Г.Г. Ефименко. Влияние крупности топлива на процесс агломерации и качество агломерата // Известия вузов Чер. мет- 1970. № 9, с. 21-24.

58. Ю.С. Карабасов, А.Н. Похвистнев, Е.Ф. Шкурко, B.C. Валавин. О механизме влияния крупности коксовой мелочи на агломерационный процесс // Известия вузов Чер. мет. 1975. № 11, с. 22 - 26.

59. Ю.С. Карабасов, Е.М. Воропаев, B.C. Валавин, Г.Н. Делягин, А.И. Ку-линич. Особенности горения частиц твердого агломерационного топлива // Известия вузов Чер. мет. 1976. № 5, с. 21 - 25.

60. С.Г. Братчиков. К расчету температуры поверхности горящих кусочков твердого топлива при агломерации // Известия вузов Чер. мет. 1968. № 8. с. 24 - 29.

61. A.A. Сигов. Диссоциация карбоната кальция при агломерации // Известия вузов Чер. мет. 1958. № 3, с. 3 - 12.

62. W. Yang, Ch. Ryu, S. Choi, E. Choi, D. Lee, W. Huh. Modeling of Combustion and Heat Transfer in an Iron Ore Sintering Bed with Considerations of Multiple Solid Phases// ISIJ International, Vol. 44 (2004), No. 3, pp. 492 499.

63. Ю.А. Фролов. Теплотехнические аспекты процесса агломерации // Сталь. 2003. №12. С. 2-11.

64. М.В.Раева, Л.Г.Журавлева, А.Ф. Мысик. Определение производительности агломерационных машин. // Повышение производительность и экономичности работы тепловых металлургических агрегатов: Сб. научн. тр. ВНИИМТ. М., Металлургия, 1982. С. 5 - 8.

65. Н.М. Бабушкин, В.Н. Тимофеев. Теплообмен в слое агломерационной шихты (математическая формулировка задачи)//Теплотехника доменного и агломерационного процессов: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1966. № 14. С. 160-171.

66. Ф.Р. Шкляр, Н.М. Бабушкин, В.Н. Тимофеев. Прогрев слоя газом с движущимся фронтом постоянной температуры//Теплотехника доменного и агломерационного процессов: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. М.: Металлургия, 1966. № 14. С. 172- 189.

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

68. Ф.Р. Шкляр, Н.М. Бабушкин, В. Раева, Б.С. Расин. Температурное поле в слое с движущимся фронтом постоянной температуры // Теплотехника процессов окускования и обжига металлургического сырья: Сб. науч. тр. ВНИИМТ. -М.: Металлургия, 1971. № 25. С. 12-21.

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

70. Б.А. Боковиков, В.И. Клейн, В.А. Малкин, В.Н. Неволин, А.А. Солоду-хин, Ю.Г. Ярошенко. Механизм формирования области переувлажнения окатышей в зоне сушки обжиговой машины // Сталь. 2003. №9. С. 20—23.

71. H. Toda, К. Kato. Theoretical Investigation of Sintering Process // Transactions ISIJ, Vol. 24, 1984, pp. 178 186.

72. Самойлович Ю.А. Системный анализ кристаллизации слитка. Киев: Наук. Думка, 1982.-248 с.

73. Кабаков П.З. Исследование тепломассообменных процессов и совершенствование технологии вакуумирования стали в ковше. Дис. на соиск. науч. степени к.т.н. Череповец, 2004, 131 с.

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

75. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. М. Л. Госэнергоиздат. 1963. 536.

76. Телегин A.C., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Термодинамика и тепло-массоперенос. М., «Металлургия», 1980. 264 с.

77. Телегин A.C., Швыдкий B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепло-массоперенос: Учебник для вузов. М., «Металлургия», 1995. 400с.

78. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ: Справочник. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.-240 с.

79. A.C. Телегин, Н.М. Казанцева, Л.А. Федяева. Исследование теплообмена в шахтном подогревателе для подготовки кусковых материалов к обжигу во вращающиейся печи // Известия вузов Чер. мет., №8, 1984, стр. 137 140.

80. Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник. Бабошин В.М., Кричевцов Е.А., Абзалов В.М., Щелоков Я.М. М.: Металлургия, 1982. 152 с.

81. Н.Б. Варгафтик. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М., Физматгиз, 1963, 703 с.

82. A.C. Телегин, В.Г. Авдеева, Н.М. Казанцева. Инженерный метод расчета горения топлива // Известия вузов Чер. мет., №2, 1984, стр. 77 -79.

83. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. М. Химия, 1988. 352 с.

84. Есин O.A., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов. Изд. 2-е испр. и доп. М., Металлургия, 1966.

85. Пархоменко Т.Ю. Прогнозирование качества металлургической извести на основе математической модели кинетики диссоциации известняка: Автореф. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. Днепропетровск, 1989. - 16 с.

86. Вегман Е.Ф. Окускование руд и концентратов. М.: Металлургия, 1984. 256 с.

87. Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика. М.,: Металлургия, 1981, 240 с.

88. Коршиков Г.В. Энциклопедический словарь справочник по металлургии. - Липецк, 2000 г. - 780 с.

89. Парфенов A.M. Основы агломерации железных руд. М.: Металлург-издат, 1961 -320 с.

90. Тепловые процессы при непрерывном литье стали. Самойлович Ю.А., Крулевецкий С.А., Горяинов В.А., Кабаков З.К. -М.: Металлургия, 1982, 132 с.

91. Цибрик А.Н., Семенюк Л.А., Цибрик В.А. Физико-химические постоянные материалов и параметры процессов литья: Справочник, Киев: Наукова думка, 1987, 272 с.

92. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др. Физические величины: Справочник. / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.; Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

93. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов: Учеб. пособие для вузов. -М.: Металлургия, 1988. 288 с.

94. Сигов A.A., Шурхал В.А. Агломерационный процесс. Киев, «Техника», 1969, 232 с.

95. Отчет по НИР № 292 НД/ТД 3083. Разработка способов интенсификации агломерационного процесса в условиях ОАО «Северсталь» / Руковод. Малыгин A.B., Череповец Екатеринбург, 2003, 46 с.

96. Ю.А.Фролов, Л.И. Полоцкий, В.А. Кобелев, В.В. Конопляник. Трехмерная математическая модель для исследований и управления процессом агломерации // Бюллетень НТИ «Черная металлургия».- 2005. № 1 1. - с. 2930.

97. Теплотехнические расчеты металлургических печей/ Б.И. Киггаев, Б.Ф. Зобнин, В.Ф. Ратников, A.C. Телегин, В.Г.Лисиенко и др.; под ред. Телегина. -М.: Металлургия, 1970. 528 с.

98. В.И Левченко, В.А. Жак, H.H. Копыл. Зажигание агломерационной шихты нагретым воздухом // теплотехника и газодинамика агломерационного процесса: Материалы респ. семинара / Ред. кол. В.А Шурхал (отв. ред.) и др. — Киев: Наук, думка, 1983. с. 125 126.

99. A.C. Телегин, В.Г. Авдеева, Н.М. Казанцева. Инженерный ичяетод расчета горения топлива // Известия вузов Чер. мет., №2, 1984, стр. 77 -7S?.

100. Описание изобретения к патенту РФ. RU 2037540 С1. Зевин С.Л., Греков В.В., Ищенко А.Д., Ищенко С.А. Способ управления процессов спекания шихты на агломерационной машине.

101. С.Н. Петрушов. Развитие некоторых положений современной теории и технологии производства агломерата // Сталь, № 3, 1998. с. 3 8.

102. Отчет: Опытно-промышленные спекания агломерата при высоте спекаемого слоя 300 мм в агломерационном цехе №3 и проплавка его в доменной печи №5. ОАО «Северсталь», Череповец, 2005.

103. Описание изобретения к патенту РФ / RU 2148091 С1/ Способ спекания агломерационной шихты / Греков В.В., Бубнов С.Ю., Семенов А.К., Евсюков В.Н., Науменко В.В. 2000, бюл. № 12.

104. Отчет по опытно-промышленным спеканиям агломерата в агломерационном цехе №3 с использованием в шихте органических связующих по рабочему плану РП 105-ТП-81-05 (ЦТРК).

105. Определение теплофизических свойств газовой фазы

106. Рг =Р02Х0г +Рс01^с()2 +Р+ Р Н20Х Н20 >где Х( объемная доля компонента газовой смеси.

107. Значения коэффициенты кинематической вязкости газов представленье следующими выражениями:2- вязкости газов по формуле Сатерленда согласно 3., м/с:кислород \с16,49-10'7