автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Исследование вентиляции спекательных отделений агломерационных фабрик

На правах рукописи / / /

Оио

МОРОЗОВ Антон Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЕНТИЛЯЦИИ СПЕКАТЕЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИИ АГЛОМЕРАЦИОННЫХ ФАБРИК

Специальность: 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 НОЯ 2009

Тюмень - 2009

003484897

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный технический уъ верситет - УПИ» и в ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурн строительный университет».

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Шумилов Рудольф Николаевич

кандидат технических наук, доцент Илюхин Константин Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Моисеев Борис Вениаминович

кандидат технических наук, доцент Кобякова Юлия Николаевна

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт охран

труда, г. Екатеринбург

Защита состоится «11» декабря 2009 г. в 12 часов в конференц-зале ТюмГАС на заседании диссертационного совета Д 212.272.01 при ГОУ ВПО Тюменско государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 62500 г. Тюмень, ул. Луначарского, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Тюменского г< сударственного архитектурно-строительного университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим н; правлять в адрес диссертационного совета ТюмГАСУ. В экстренных случая копию отзыва можно направить по факсу 8-(345-2) 43-39-27, с последующе отправкой по почте.

Автореферат разослан « 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ^ Пронозин Я.А.

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Металлургический комплекс занимает ведущие позиции в современной промышленности. Одним из основных этапов в получении первичного металла является производство агломерата путем спекания рудного концентрата с коксом при температурах до 1400°С на агломашинах конвейерного типа. Горение кокса поддерживается за счет просасывания воздуха. По нормам техники безопасности агломашины снабжаются укрытиями.

Воздух на спекание агломерата, как правило, забирается непосредственно из помещения спекательного отделения. Разрежение, создаваемое технологическим отсосом машины, вызывает поступление воздуха из соседних отделений и наружного воздуха. Это приводит к загрязнению воздушной среды и выхолаживанию рабочей зоны в холодный период года.

Для компенсации расхода воздуха, удаляемого технологическим отсосом, в спекательных отделениях предусматривается устройство систем приточной механической вентиляции. При этом общая производительность этих систем может достигать нескольких миллионов кубических метров в час, что требует значительных затрат на обработку и транспортирование воздуха, и сооружение вентиляционных систем.

Сократить затраты на вентиляцию позволяет подача непосредственно в укрытие агломашины наружного воздуха, рециркуляционных газов, либо воздуха из укрытия разгрузочной части агломашины. Опыт внедрения этих способов на аглофабриках России показал, что при этом зачастую происходило выбивание загрязненного воздуха через неплотности укрытия в рабочую зону. В связи с этим приобретает актуальность разработка теоретически обоснованных способов организации и расчета компенсации расхода воздуха, удаляемого технологическим отсосом. При этом по условиям технологии требуется обеспечить равномерное распределение подаваемого воздуха в объеме укрытия.

Процесс спекания сопровождается выделениями избыточной теплоты, пыли и газов. Как показывают имеющиеся данные натурных обследований, со-

стояние воздушной среды не соответствует требованиям санитарных норм. Несмотря на значительные воздухообмены концентрации вредных веществ и пыли в воздухе рабочей зоны превышают предельно допустимые в десятки раз.

Основная причина неудовлетворительного состояния воздушной среды -недостаточная эффективность укрытий агломашин. Как показывают наблюдения, расход загрязненного воздуха, выбивающегося через неплотности укрытия в рабочую зону, составляет более 10% от расхода технологического отсоса аг-ломашины. В связи с этим совершенствование конструкций укрытий агломашин также является актуальной задачей.

Целью данной работы является исследование и разработка эффективных схем организации воздухообмена в спекательных отделениях агломерационных фабрик.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать математическую модель процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины с учетом технологии производства агломерата и установить ее соответствие физическому объекту;

2) выполнить математическое моделирование процессов тепло- и массообмена в укрытиях различной конструкции с целью изыскания эффективных способов компенсации технологического отсоса;

3) выявить возможность снижения затрат на вентиляцию спекательных отделений при различных способах компенсации технологического отсоса;

4) провести оценку эффективности укрытий агломашин и разработать рекомендации по совершенствованию конструкций укрытий.

Объект исследования - спекательные отделения агломерационных фабрик. Предмет исследования - организация воздухообмена в спекательны отделениях.

В качестве основного метода исследования был применен метод матем! тического моделирования и многовариантные расчеты на ЭВМ. При разработк модели процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины были использ< ваны методы теплового и воздушного балансов.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается результатами физического эксперимента и результатами других авторов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые дана классификация воздушных режимов многозонного укрытия крупногабаритного тепловыделяющего оборудования с мощным технологическим отсосом.

2. Разработан алгоритм определения производительности систем приточной вентиляции спекательных отделений агломерационных фабрик, позволяющий учесть влияние особенностей технологии производства, конструкции аглома-шины и укрытия, распределения тепловых и воздушных потоков.

3. Теоретически обоснованы методы снижения производительности систем приточной вентиляции в спекательных отделениях агломерационных фабрик при компенсации технологического отсоса наружным воздухом, рециркуляционными газами, воздухом из узла разгрузки агломерата.

4. Получены зависимости для расчета необходимой степени герметичности укрытий агломашин.

Практическая значимость работы. В результате исследования разработан способ организации воздухообмена, позволяющий повысить эффективность укрытий агломашин по локализации вредных выделений. Получены данные по обоснованию допустимой степени компенсации технологического отсоса наружным воздухом, рециркуляционными отходящими газами, воздухом из укрытия разгрузки агломерата, позволяющие сократить затраты на вентиляцию в 1,3 раза при использовании наружного воздуха и более чем в 2 раза при использовании рециркуляционных газов. Экономический эффект на примере спекатель-ного отделения КачГОКа составляет 2,2 и около 5 млн. руб. в год соответственно.

Для варианта использования рециркуляционных газов разработана и защищена патентом РФ за №78800 новая конструкция двухкамерного укрытия с перфорированной поверхностью для равномерного распределения газов, что позволяет улучшить санитарно-гигиенические показатели и технологический

режим спекания. Разработана методика определения основных конструктивных размеров укрытия при использовании рециркуляционных газов на спекание.

Реализация результатов работы. Результаты исследований внедрены и использованы ОАО «Уралмаш-Инжиниринг» (Дивизион «Металлургическое оборудование») при разработке технических предложений по организации рециркуляции отходящих газов для ОАО «Тулачермет», г. Тула, для ОАО «Северсталь», г. Череповец, для Аксуском заводе ферросплавов, г. Аксу, Казахстан, что подтверждается актом внедрения. На защиту выносятся:

1. Результаты теоретического анализа воздушных режимов укрытия аглома-шины и условий их формирования.

2. Математическая модель процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины и доказательства ее адекватности.

3. Методика расчета основных конструктивных размеров укрытия при использовании рециркуляционных газов на спекание.

Апробация результатов исследования. Результаты докладывались и были представлены на Всероссийском симпозиуме «Безопасность биосферы», г. Екатеринбург, 2005, 2009 г.г.; на 62-ой научно-технической конференции, посвященной 75-летию НГАСУ (Сибстрин), Новосибирск, 2005 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы теплоэнергетики», ЮУрГУ, г. Челябинск, 2006 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», г. Екатеринбург, 2006 и 2007 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов», ТГУ, г. Тольятти, 2007 г.; на конференции «Неделя металлов», г. Москва, 2007 г; на Второй международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», МГСУ, г. Москва, 2007 г.

Публикации. По результатам исследования, представленных в диссертационной работе, опубликовано 12 работ. Статьи [1-3] опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных экспертным советом ВАК.

В работах, выполненных в соавторстве с научным руководителем Р.Н. Шумиловым, последнему принадлежат постановка задачи и общее руководство, метод учета гравитационных давлений. Научным руководителем К.Н. Илюхиным уточнены аспекты постановки численного эксперимента [11], Ю.И. Толстовой - аспекты энергосбережения при вентиляции аглофабрик [1] и постановки физического моделирования [5]. В работах [3, 9, 10, 12] С.С. Скачко-вой, Е.Г. Дмитриевой уточнены параметры технологического процесса агломерации, А.Ю. Морозовым, Толстовой Ю.И. предложен способ подачи рециркуляционных газов в укрытие. Личный вклад автора заключается в разработке математической модели многозонного укрытия агломашины, алгоритма расчета и пакета прикладных программ. Автором проведены численный и физический эксперименты, обработка и анализ результатов, методика расчета конструкций укрытия и рекомендации по повышению их эффективности.

Структура п объем работы. Диссертация содержит 167 страницах текста, в том числе 52 таблицы, иллюстрирована 42 рисунками и состоит из введения, пяти глав, заключения, пяти приложений на 36 стр. Библиографический список включает 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы выбор направления исследований и его цели, определен круг основных задач исследований, показаны актуальность, научная и практическая значимость решаемых проблем.

В первой главе проведен аналитический обзор, посвященный проблеме вентиляции спекательных отделений аглофабрик. Установлено, что на состояние воздушной среды в этих помещений влияет недостаточная эффективность укрытий агломашин по локализации вредных выделений, а также разрежение в помещении, создаваемое системой технологического отсоса агломашины.

Компенсация расхода воздуха, удаляемого технологическим отсосом, системами приточной механической вентиляции требует значительных затрат. Использование частичной компенсации отсоса наружным воздухом, рецирку-

ляционными газами либо воздухом из укрытия разгрузки агломерата, подаваемыми в укрытие агломашины, позволяет сократить затраты на вентиляцию. Однако, как показывают наблюдения, при этом происходит поступление загрязненного воздуха через неплотности укрытия в рабочую зону.

Перетекание воздуха через неплотности укрытия обусловлено действием технологического отсоса и гравитационных сил. Теоретические основы движения воздуха под действием гравитационных сил разработаны в трудах С.Е. Бутакова, В.В. Батурина, В.М. Эльтермана, П.Н. Каменева, В.Н. Талиева, Н.В. Акинчева, Я.А. Штромберга, В.П. Титова, Р.Н. Шумилова и др.

Для более детального учета распределения тепловых и воздушных потоков в укрытии агломашины был использован метод позонных тепловоздушных балансов, основы которого рассмотрены в работах В.Н. Богословского, И.А. Шепелева, Е.О. Шилькрота и Г.М. Позина, а также закономерности теплообмена, изложенные в работах М.А. Михеева, В.П. Исаченко, В.А. Осиповой.

Установлено, что тешювоздушный баланс укрытия является многофакторной задачей и для ее решения необходимо использовать метод математического моделирования.

Во второй главе проведен теоретический анализ воздушных режимов многозонного укрытия агломашины и разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена в укрытии с использованием уравнений теплового и воздушного балансов. Расчетная схема укрытия приведена на рис. 1.

В соответствии со схемой в виде алгебраических сумм были составлены воздушные балансы зон укрытия:

зона 1:

Мсл+М.+М +м12=0;

(1)

зона 2:

МПОДС+Л/23+М12+Л/2=0;

(2)

зонаЗ:

м3+м23 = 0.

23

(3)

+ A/f I . \ I ±M. 1:

Рис. 1. Расчетная схема движения воздушных потоков в укрытии агломашины: 1 - наружный проем; 2 - укрытие; 3 - неплотности зоны 1; 4 - рабочая ветвь; 5 - неплотности вакуум-камер; 6 - неплотности зоны 3; 7 - обратная ветвь; 8 - коллектор отходящих газов; 9 - неплотности зоны 2; 10 - вакуум-камера. Мто - расход воздуха, удаляемый технологическим отсосом; Р„\, Р„2, Раз - статические давления воздуха соответственно в зонах 1, 2,3.

Расходы воздуха в уравнениях (1) - (3) принимались со знаком «+» при поступлении воздуха в укрытие и со знаком «-» при выходе воздуха из укрытия.

Расходы воздуха, удаляемого через слой и неплотности газового тракта, Мсл и Мподс определяются скоростью фильтрации воздуха в слой агломерата Wo, долей подсосов в неплотности газового тракта агломашины % и площадью спекания FcneK:

Расходы воздуха, проходящих через неплотности и проемы укрытия, определяли в соответствии с перепадами давлений в этих проемах:

Mea=FCBJPBpl

1-Х

X

M = Fyj2APp/^.

(4)

Перепады давлений, формируются под действием зональных статических давлений и подъемных гравитационных сил, действующих в проеме:

АР = Рст,в-8г(рв-ру)-Р„, (5)

g - ускорение свободного падения, м/с2; Р„ - статическое давление воздуха в спекательном отделении Па.

Первые два слагаемых в правой части уравнения (6) - наружное гравитационное давление: Рну Р„ -ру)г. Величины гравитационных давлений

определяются разностью плотностей газов в укрытии и окружающего воздуха и изменяются линейно по высоте: на отметках г2, 23, гтр они составляют соответственно величины Р\, Рг, Ръ Люр (рис. 2).

Рис. 2. Схема воздушных потоков в укрытии агломашины (а) и распределение давлений (б)

В ходе теоретического анализа выявлены следующие воздушные режимы в проемах укрытия: аэрационный, реаэрационный, аспирационный, а также условия их формирования. Установлено, что только аспирационный режим предотвращает поступление загрязненного воздуха из укрытия агломашины в рабочую зону

С учетом уравнений (1) - (3) и расчетной схемы (рис. 3) позонные тепло-воздушные балансы имеют вид:

Рис. 3. Схема тепловых и воздушных потоков в укрытии агломашины: - потоки лучистой теплоты, ^ь^- потоки конвективной теплоты

зона 1: 2ум + + беы + с\мЛ + ^ нар.пр.^^нар'нар .пр.

+ c2M2t2 + cl2Ml2tn + с23Л/23/23 + cy2Mn0Kty2 - 0; (7)

зона 3: Qay3 + QyM + Qm + c3M3f3 + с23М23г23 + cy2M3fy3 = 0. (8)

Величины тепловых потоков определяются при помощи известных уравнений теплопередачи. Температуры поверхностей принимались по данным технологов.

Представленная система уравнений (6) - (8) является математической моделью процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины. На основе данной модели был разработан алгоритм расчета и прикладная программа в среде Visual Basic с использованием методов простой итерации и «половинного деления». В результате расчета определяются составляющие воздушного баланса.

Использование данного алгоритма расчета в отличие от известных математических программ было обусловлено необходимостью выполнять многовариантные расчеты с переходами «из режима в режим» и удобством пользования.

Для варианта подачи рециркуляционных газов в укрытие математическая модель была дополнена закономерностями развития приточных струй, полученными в работах М. И. Гримитлина. Расчетная схема приведена на рис. 4.

Рис. 4. Расчетная схема воздушных потоков в укрытия при подаче рециркуляционных газов: 1 - укрытие; 2 - объем укрытия вне струи газа; 3 - граница струи; 4 - объем, занимаемый струей газа; 5 - спекательная тележка; 6 - вакуум-камера; Мр - расход рециркуляционных газов; М„р - расход газов в струе на входе в слой; М6 - расход газов, поступающих в слой через прибортовые зоны слоя; М„ - расход, подмешиваемых в струю окружающих газов;---- границы контрольного объема

В соответствии со схемой уравнение воздушного баланса укрытия можно записать в ввде алгебраической суммы массовых расходов:

Мр + М, + Мг + + Л/6 = 0.

Воздушный баланс объема струи:

Воздушный баланс объема газов, находящихся вне струи:

М, +М12+МП+М6 = 0.

-13В соответствии со схемой на рис. 4 запишем уравнения тепловых балансов объема струи газов (9) и объема вне этой струи (10):

С,Мг'р + Су1М*'» = 0. (9)

= 0 (10).

Третья глава посвящена экспериментальной проверке соответствия математической модели физическому объекту. В качестве физического объекта была использована модель аглофабрики КачГОКа с двумя агломашинами в масштабе 1:50 (рис. 5).

Рис. 5. Модель спекательного отделения: 1 - укрытие агломашины; 2 - наружные ограждения; 3 - рабочие площадки; 4 - отсасывающий коллектор; 5 -лампы накаливания; ПЕ1, ПЕ2, ВЕ1 — приточные и вытяжной проемы; < - направление потоков воздуха

Модель была снабжена комплектом измерительного оборудования, позволявшего фиксировать основные параметры тепловоздушного баланса модели. Тепловыделения имитировались при помощи ламп накаливания.

Сопоставление результатов компьютерного расчета и физического эксперимента приведено на рис. б. Удовлетворительную сходимость результатов можно считать подтверждением соответствия математической модели физическому объекту и достаточным основанием для дальнейшего ее применения.

Рис. 6. Зависимость воздухообмена от величины тепловыделений: — -математическая модель; А, о, х, □ -физический эксперимент

В четвертой главе проведено численное исследование закономерностей формирования воздушного режима укрытия агломерационной машины К-200 с площадью спекания 219 м2 (КачГОК). Рассмотрено влияние на воздушный режим основных факторов и области их определения (табл. 1).

Таблица 1

Области определения факторов математической модели

№ Наименование фактора Область определения

1 Скорость фильтрации воздуха на входе в слой Щ, м/с 0,189...0,401

2 Доли подсосов в вакуум-камеры % 0,332...0,566

3 Площади неплотностей зоны 1 /ч, м2 6...34

4 Площади неплотностей зоны 2 F2, м2 8...40

5 Площади неплотностей зоны 3 /<з, м2 2...40

6 Разрежение в укрытии разгрузочной части агломашины Расп 0...20

Методом наименьших квадратов выполнен статистический анализ результатов математического моделирования. Сформулированы условия, соблюдение которых позволяет поддерживать работу проемов укрытия в аспирацион-ном режиме.

-151) Укрытие с забором воздуха на агломерацию из спекательного отделения: зона 1: 0,4^ - 0,5F2 - 0,5F3 > 33,5 - 127,71V0 - 53,5х ,

зона 2: - 0,3F, + 0,6F2 - 0,6F3 > 24,4 - 93,5W0 - 6l,4x ,

зона 3: - 0,Щ - 0,2F2 +1,2F3 > 2,7 -21,W0 ~ 15,5%.

2) Укрытие с проемом для забора наружного воздуха на спекание: зона 1: 2.4F, - 0,4Fz - 0,3F3 + 2,5Frap > 31 - 59W0 - 24* ,

зона 2: - 0,6F, + 1,6F2 - 0,6F3 + 2FH2p > 33 - 80ff0 - 56%,

зоны 3: - 0,3F, - 0,4F2 + 1,6F3 + 0,8FHap > 8 - 32W0 - 22%,

наружный проем: - 1,4F, - 0,8F2 - 0,6F3 - 5,lFMp > 0,4 - 82Wü -38-/.

3) Укрытие агломашины, объединенное с укрытием разгрузочной части: зона 1: 0,1F, - 0,2F2 - 0,3F3 - l,3Fp >31,3-82,ЗЖ0 - 32,+1,6Рю,

зона 2: - 0,002F, + 0,4F2 - 0,6F3 - l,5Fp > 32,6- 82,5Ж0 - 56x +1,1 Facn, зона 3: - 0,03F, - 0,1F2 + 1,1F3 - 0,2Fp >4,2-18Ж0 -12,1* + 0,2^п, проем разгрузки агломерата:

0.02F, - 0,01F2 - 0,13F3 + 2,2Fp > 13 - 40,2W0 - 23% - 2,8Pacn.

Для всех вариантов организации воздухообмена выполнена оценка максимальной степени компенсации технологического отсоса. В результате расчетов установлено, что максимальная степень компенсации технологического отсоса наружным воздухом может достигать 33%, воздухом из укрытия разгрузки агломерата - 54%, рециркуляционными газами - 58 %.

Результаты численного эксперимента для варианта рециркуляции отходящих газов хорошо согласуются с результатами промышленных испытаний, проведенных под руководством проф. A.B. Малыгина в 1996 г. на аглофабрике №2 ОАО «Северсталь», г. Череповец.

В той же главе выполнена экономическая оценка предлагаемых вариантов. Сопоставление годовых затрат на вентиляцию при различных схемах компенсации технологического отсоса для спекательного отделения КачГОКа с двумя агломашинами К-200 (W0-0,189 м/с и % = 0,453) приведено ниже:

-16тыс. руб./год

Полная компенсация воздухом приточной вентиляции.............8 872

Частичная компенсация наружным воздухом.........................6 654

Частичная компенсация газом из укрытия разгрузочной части.....3 904

Частичная компенсация рециркуляционными аглогазами..........3 726*

*без учета энергозатрат рециркуляционного дымососа

В пятой главе представлена методика расчета основных конструктивных размеров укрытия агломашины и распределения рециркуляционных газов внутри укрытия. С учетом рекомендаций технологии производства сформулированы требования к конструкции укрытия для подачи рециркуляционных газов: равномерное распределение газов по ширине спекательной тележки, возможность регулирования расхода газов по длине агломашины, обеспечение минимальных скоростей истечения газов в объем укрытия.

Разработана и защищена патентом новая конструкция двухкамерного укрытия с перфорированной поверхностью для раздачи газов (рис. 7).

Рис. 7. Схема двухкамерного укрытия с перфорацией: 1 - коллектор подачи газов; 2 - вход рециркуляционных газов; 3 - укрытие зоны рециркуляции; 4 - верхняя камера укрытия; 5 - перфорированная перегородка; 6 - границы струи газа; 7 - спекательная тележка; 8 - вакуум-камера; 9 - нижняя камера укрытия; 10 - перегородка; 11 - укрытие зоны охлаждения.

Применение перфорированной перегородки обеспечивает равномерность распределения газов по поверхности спека. В конструкции укрытия применено посекционное регулирование расхода газа при помощи регулирующих устройств, установленных на патрубках. Истечение газов через перфорированную

поверхность позволяет снизить начальную скорость. Расположение коллектора подачи газов сбоку позволяет сократить общую высоту укрытия.

Предложена методика расчет основных конструктивных размеров укрытия. Разработанные методика и компьютерные программы были применены в отделе металлургического оборудования компании «Уралмаш - Инжиниринг» при разработке технических предложений по организации рециркуляции отходящих газов на машине «Тулачермет», г. Тула; по реконструкции аглофабрики №3 Северсталь, г. Череповец; по организации рециркуляции отходящих газов на машине Аксуского завода ферросплавов, г. Аксу, Казахстан. Внедрение результатов работы подтверждено актом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На примере укрытия агломашины установлены воздушные режимы многозонных укрытий крупногабаритного оборудования с мощным технологическим отсосом (аэрационный, реаэрационный, аспирационный и реаспираци-онный) и условия их формирования. Установлены условия организации работы укрытия в аспирационном режиме, позволяющего предотвратить выбивание загрязненного воздуха в рабочую зону.

2. На основе методов позонных воздушно-тепловых балансов разработаны математическая модель процессов тепло- и массобмена в укрытии агломашины и алгоритм расчета, позволяющие оценивать эффективность существующих конструкций и совершенствовать вновь проектируемые.

3. Установлено, что при компенсации технологического отсоса агломашины наружным воздухом возможно максимальное сокращение производительности систем приточной механической вентиляции на 33 %, при компенсации воздухом из укрытия разгрузочной части - на 56 %, при компенсации рециркуляционными газами - на 58 %. При этом компенсация рециркуляционными отходящими газами позволяет сократить выбросы вредных веществ и пыли в атмосферный воздух и уменьшить экологический ущерб от выбросов. Так для агломашины с площадью спекания 50 м2 предотвращенный

ущерб составляет при очистке газов в групповых циклонах 4 211 тыс. руб./год, при очистке газов в электрофильтре - 348 тыс. руб./год. 4. Получены зависимости параметров воздушного баланса укрытия агломаши-ны от технологических параметров производства и площадей неплотностей укрытия, позволяющие определить режим работы укрытия.

Условные обозначения:

с - удельная теплоемкость газа или воздуха, Дж/(кг-°С); М - массовый расход газа или воздуха, проходящего через проем, кг/с; F — площадь, м2; АР - перепад давлений по разные стороны проема или неплотностей, Па; / - температура газа , воздуха, °С; Q - тепловой поток, Вт; W0 - скорость фильтрации газов на входе в спекаемый слой, м/с; х - доля подсосов через неплотности вакуум-камер, доли единицы; р - плотность газа или воздуха, кг/м3; С, - коэффициент аэродинамического сопротивления проема; СМЗ - Серовский металлургический завод им. А.К. Серова; КачГОК - Качканарский горно-обогатительный комбинат.

Индексы:

1 -зона 1 укрытия; 2 - зона 2 укрытия; 3 -зона 3 укрытия; 12 - проем между зоной 1 и зоной 2; 23 - проем между зоной 2 и зоной 3; нар - наружный проем; р - рециркуляционный газ; раз - проем соединяющий укрытие агломашины с укрытием разгрузки агломерата; сл - слой агломерата; в - воздух в помещении; h - поверхность боковой стенки укрытия; а - поверхность аглоспека; б - поверхность борта слекательной тележки; у - газ внутри укрытия агломашины; к - поверхность верхней стенки укрытия; в - помещение спекательного отделения.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Морозов, А.Ю. Повышение эффективности вентиляции в спекательных отделениях агломерационных фабрик/ А.Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, М.Г. Ушаков // Известия вузов. Строительство. №8. 2009 г. С. 48 - 54.

(в перечне ВАК).

2. Морозов, А.Ю. Проблемы обеспыливания агломерационных машин/ Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов, A.A. Поммер // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Строительство и образование: сб. науч. трудов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. №14(66). - С. 304 - 305.

(в перечне ВАК).

3. Морозов, А.Ю. Новый подход к проектированию систем рециркуляции отходящих газов в агломерационном производстве / A.A. Вяткин, С.С. Скачкова, Е.Г. Дмитриева, Шумилов Р.Н., А.Ю. Морозов// Сталь. №5. 2008 г. С. 9 - 11. (в перечне ВАК).

4. Морозов А.Ю. Укрытия крупногабаритного тепловыделяющего оборудования. Основы расчета А. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова // Инженерные системы. № 2 (34). 2008 г. - С. 18 - 20.

5. Морозов, А.Ю. Математическое моделирование вентиляции аглофабрик / Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов, А.А. Поммер // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Строительство и образование: сб. науч. трудов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. №12(83). - С. 366 - 367.

6. Морозов, А.Ю. Аэродинамика укрытий крупногабаритного тепловыделяющего оборудования / Шумилов, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов // «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции»: материалы Второй международ, науч.-техн. конф. - М.: МГСУ, 2007. - С. 176 - 180.

7. Морозов, А.Ю. Аэродинамика укрытий агломашин и вентиляция спекатель-ных отделений / Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Строительство и образование: сб. научных трудов. -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007. - С. 178 - 179.

8. Морозов А.Ю. Совершенствование конструкций укрытий агломерационных машин / А.Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Строительство и образование: сб. науч. трудов. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. - С. 181 - 184.

9. Морозов, А.Ю. Разработка новой конструкции укрытия агломашины с рециркуляцией отходящих газов / В.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов // Неделя металлов в Москве. 12-16 ноября 2007 г.: сб. трудов конф. -М.: ВНИИМЕТМАШ, 2008. - С. 238 - 245.

Ю.Морозов, А.Ю. Разработка новой конструкции укрытия агломашины с рециркуляцией отходящих газов / А.Ю. Морозов, В.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева, Ю.И. Толстова // Бюллетень «Черная металлургия». № 6.2008 г. С. 44 - 48.

П.Илюхин, К.Н. Повышение эффективности укрытий агломерационных машин/ К.Н. Илюхин, А.Ю. Морозов // Сб. матер. Всероссийской науч.- практ. конф. «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири». - Тюмень: Изд-во ТГСХА, 2009г. - С 39 - 43.

12. Устройство укрытия агломашины для подачи газов: пат. 78800 Российская Федерация: МПК С 22 В 1/20 / А.Ю. Морозов, Ю.И. Толстова, В.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева.-№ 008130211/22; заявл. 22.07.2008; опубл. 10.12.2008.

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира 19

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Технология производства агломерата и производственные вредности.

1.2. Современные методы улучшения состояния воздушной среды.

1.3. Технологические способы снижения производительности приточных систем вентиляции.

1.4. Выбор метода исследования.

1.5. Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛО- И МАССООБМЕНА В УКРЫТИИ АГЛОМАШИНЫ.

2.1. Расчетная схема и допущения.

2.2. Воздушный баланс укрытия агломашины.

2.2.1. Формирование воздушного баланса укрытия.

2.2.2. Распределение давлений воздуха в укрытии агломашины.

2.2.3. Воздушные режимы укрытия агломашины.

2.3. Тепловой баланс укрытия агломашины.

2.3.1. Теплообмен в укрытии агломашины.

2.3.2. Формирование теплового баланса укрытия.

2.4. Формирование теплового и воздушного балансов укрытия агломашины при подаче рециркуляционных газов.

Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ

МОДЕЛИ.

3.1. Методика экспериментальной проверки.

3.2. Описание экспериментальной установки.

3.3. Методика измерения основных величин и обработки результатов физического эксперимента.

3.4. Математическое моделирование.

3.5.Сравнение результатов физического эксперимента и математического моделирования.

Выводы.

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО

И МАССООБМЕНА В УКРЫТИИ АГЛОМАШИНЫ.

4.1. Расчетная схема.

4.2. Факторы численной модели.

4.2.1. Влияние температуры воздуха в помещении.

4.2.2. Влияние газодинамических характеристик агломашины и площадей неплотностей укрытия.

4.3. Численное исследование укрытий различных конструкций.

4.3.1. Укрытие с забором воздуха из помещения.

4.3.2. Укрытие с наружным проемом.

4.3.3. Укрытие агломашины, объединенное с укрытием разгрузки агломерата части.

4.3.4. Укрытие для подачи рециркуляционных газов.

4.3.5. Оценка тепловыделений от укрытий агломашин.

4.4. Экономическая оценка эффективности различных способов компенсации технологического отсоса.

4.5. Экологическая оценка компенсации технологического отсоса рециркуляционными отходящими аглогазами.

Выводы.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УКРЫТИЯ АГЛОМАШИНЫ

ДЛЯ ПОДАЧИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ ГАЗОВ.

5.1. Требования к конструкции укрытия для подачи рециркуляционных газов.

5.2. Обзор существующих конструкций укрытий для подачи рециркуляционных газов.

5.3. Новая конструкция укрытия для подачи рециркуляционных газов.

5.4. Методика расчета основных размеров новой конструкции укрытия для подачи рециркуляционных газов.

Выводы.

Металлургический комплекс занимает одну из ведущих позиций в современной промышленности. Одним из основных этапов в получении первичного металла является производство агломерата [1]. В настоящее время подавляющее количество агломерата производят путем спекания рудного концентрата с коксом при температурах до 1400°С на агломашинах конвейерного типа. Горение кокса поддерживается за счет просасывания воздуха. По нормам техники безопасности агломашины снабжаются укрытиями.

Воздух на спекание агломерата, как правило, забирается непосредственно из помещения спекательного отделения. Разрежение, создаваемое технологическим отсосом машины, вызывает поступление воздуха из соседних отделений и наружного воздуха. Это приводит к загрязнению воздушной среды .и выхолаживанию рабочей зоны в холодный период года.

Для компенсации расхода воздуха, удаляемого технологическим отсосом, в спекательных отделениях предусматривается устройство систем приточной механической вентиляции [2]. При этом общая производительность этих систем может достигать нескольких миллионов кубических метров в час, что требует значительных затрат на обработку и транспортирование воздуха, и сооружение вентиляционных систем.

Сократить затраты на вентиляцию позволяет подача непосредственно в укрытие агломашины наружного воздуха, рециркуляционных газов, либо воздуха из укрытия разгрузочной части агломашины. Опыт внедрения этих способов на аглофабриках России показал, что при этом зачастую происходило выбивание загрязненного воздуха через неплотности укрытия в рабочую зону. В связи с этим приобретает актуальность разработка теоретически обоснованных способов организации и расчета компенсации технологического отсоса. При этом по условиям технологии требуется обеспечить равномерное распределение подаваемого воздуха в объеме укрытия.

Процесс спекания сопровождается выделениями избыточной теплоты, пыли и газов. По имеющимся данным натурных обследований, состояние воздушной среды не соответствует требованиям санитарных норм. Несмотря на значительные воздухообмены концентрации вредных веществ и пыли в воздухе рабочей зоны превышают предельно допустимые в десятки раз.

Основная причина неудовлетворительного состояния воздушной среды -это недостаточная эффективность укрытий. Как показывают наблюдения расход загрязненного воздуха, выбивающегося через неплотности укрытия в рабочую зону, может достигать 13% от расхода технологического отсоса агломашины. В связи с этим совершенствование укрытий агломашин является актуальной задачей.

Таким образом, целью данной работы является исследование и разработка эффективных схем организации воздухообмена в спекательных отделениях агломерационных фабрик.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1) разработать математическую модель процессов тепло- и массообмена в спекательном отделении с учетом технологии производства и установить ее соответствие физическому объекту;

2) выполнить математическое моделирование процессов тепло- и массообмена с целью изыскания эффективных способов компенсации технологического отсоса;

3) выявить возможность снижения затрат на вентиляцию спекательных отделений при различных способах компенсации технологического отсоса;

4) провести оценку эффективности местной вытяжной вентиляции и разработать рекомендации по ее совершенствованию.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Впервые дана классификация воздушных режимов многозонного укрытия крупногабаритного тепловыделяющего оборудования с мощным технологическим отсосом.

-82. Теоретически обоснованы методы снижения производительности систем приточной вентиляции в спекательных отделениях агломерационных фабрик при компенсации технологического отсоса наружным воздухом, рециркуляционными газами, воздухом из узла разгрузки агломерата.

3. Разработан алгоритм определения производительности систем приточной вентиляции спекательных отделений агломерационных фабрик, позволяющий учесть влияние особенностей технологии производства, конструкции агломашины и укрытия, распределения тепловых и воздушных потоков.

4. Получены корреляционные зависимости для расчета допустимой степени герметичности укрытий агломашин.

Практическая значимость

В результате исследования разработан способ организации воздухообмена, позволяющий повысить эффективность укрытий агломашин по локализации вредных выделений. Получены данные по обоснованию допустимой степени компенсации технологического отсоса наружным воздухом, рециркуляционными отходящими газами, воздухом из укрытия разгрузки агломерата. В результате компенсации технологического отсоса достигается снижение годовых затрат на вентиляцию в 1,3 раза при использовании наружного воздуха и более чем в 2 раза при использовании рециркуляционных газов. Экономический эффект составляет на примере спекательного отделения КачГОКа 2,2 и около 5 млн. в год соответственно.

Для варианта использования рециркуляционных газов разработана и защищена патентом новая конструкция двухкамерного укрытия с перфорированной поверхностью для равномерного распределения газов, что позволяет улучшить санитарно-гигиенические показатели и технологический режим спекания.

Реализация результатов работы

Результаты исследований внедрены и использованы ОАО «Уралмаш-Инжиниринг» (Дивизион «Металлургическое оборудование») при разработке технических предложений по организации рециркуляции отходящих газов для

ОАО «Тулачермет», г. Тула, для ОАО «Северсталь», г. Череповец, для Аксуском заводе ферросплавов, г. Аксу, Казахстан, что подтверждается актом. Теоретическую основу для исследования составили следующие работы:

1. При уточнении газодинамических характеристик агломашин использовались данные и зависимости, полученные Ю. Г. Ярошенко, В. И. Клейном, Г. М. Майзелем [3, 4], В. И. Коротичем, Ю. А. Фроловым, JI. И. Каплуном [5].

2. При исследовании воздушного режима укрытия агломашины с компенсацией технологического отсоса рециркуляционными газами, учитывались научные результаты промышленных испытаний, полученные

A.В. Малыгиным [6, 7, 8], сотрудниками ООО «Уралмаш - Инжиниринг» [9, 10] и зарубежными специалистами [11, 12].

3. При расчете тепловоздушного баланса укрытия агломашины были использованы теоретические основы аэрации, наиболее полно разработанные в трудах С.Е. Бутакова [13], В.В. Батурина [14, 15], В.М. Эльтермана, П.Н. Каменева [96], В.Н. Талиева, Н.В. Акинчева [16], Я.А. Штромберга и др. При учете влияния гравитационных сил, действующих на проем был использован подход, предложенный В.П. Титовым и Р.Н Шумиловым [18]. При разработке математической модели был использован метод позонных воздушных и тепловых балансов, основы которого рассмотрены в работах

B.Н. Богословского [75, 99], И.А. Шепелева, Е.О. Шилькрота [17] и Г.М. Позина, а также закономерности теплообмена, изложенные в работах М.А. Михеева [78], В.П. Исаченко, В.А. Осиповой [64].

4. При расчете распределения рециркуляционных газов внутри укрытия учитывались современные представления о закономерностях развития струй, изложенные в монографии проф. М. И. Гримитлина [19].

В качестве основного метода исследования был применен метод математического моделирования и многовариантные расчеты на ЭВМ. При разработке модели процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины были использованы методы теплового и воздушного балансов. При этом адекватность математической модели была подтверждена результатами физического эксперимента, а достоверность научных положений и полученных результатов подтверждается хорошей сходимостью с результатами промышленных испытаний.

В качестве информационной базы исследования были использованы: данные отчетов о промышленных исследованиях [6, 10, 11, 20], статей [4, 7, 12, 16 - 18, 21 - 27], диссертационных работ [8, 9, 28], патентная информация [29 - 32], проектные решения по укрытиям агломашин, результаты собственных расчетов тепловых и воздушных балансов укрытий агломашин, расходов тепловой и электрической энергии при работе систем вентиляции в спекательных отделениях аглофабрик [33 - 36]. Автор выносит на защиту:

1. Результаты теоретического анализа воздушных режимов тепловыделяющего оборудования с мощным технологическим отсосом агломашины и условия их формирования.

2. Математическая модель процессов тепло- и массообмена в укрытии агломашины.

3. Методика расчета основных параметров укрытия при использовании рециркуляционных газов.

Апробация результатов исследования

Результаты докладывались и были представлены на Всероссийском симпозиуме «Безопасность биосферы», г. Екатеринбург, 2005, 2009 г.г.; на 62-ой научно-технической конференции, посвященной 75-летию НГАСУ (Сибстрин), Новосибирск, 2005 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы теплоэнергетики», ЮУрГУ, г. Челябинск, 2006 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», г. Екатеринбург, 2006 и 2007 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов», ТГУ, г. Тольятти, 2007 г.; на конференции «Неделя металлов», г. Москва, 2007 г; на Второй международной научно-технической конференции «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», МГСУ, г. Москва, 2007 г.

Публикации

По результатам исследования, представленных в диссертационной работе, опубликовано 12 работы. Статьи [1-2, 100] опубликованы в рецензируемых научных журналах, рекомендованных экспертным советом ВАК.

В работах, выполненных в соавторстве с научным руководителем, Р.Н. Шумиловым, последнему принадлежат постановка задачи и общее руководство, метод учета гравитационных давлений. Научным руководителем К.Н. Илюхиным уточнены аспекты постановки численного эксперимента [94]. Научным консультантом Ю.И. Толстовой уточнены аспекты экологии [58, 59], энергосбережения в агломерационном производстве [60, 61, 85], постановки физического моделирования [66]. В работах [34, 63, 92, 93, 95] С.С. Скачковой, Е.Г. Дмитриевой уточнены параметры технологического процесса агломерации, А.Ю. Морозовым, Толстовой Ю.И. предложен способ подачи рециркуляционных газов в укрытие. Личный вклад автора заключается в разработке математической модели многозонного укрытия агломашины, алгоритма расчета и пакета прикладных программ. Автором проведены численный и физический эксперименты, обработка и анализ результатов, разработаны схемы организации воздухообмена в спекательном отделении, методика расчета конструкций укрытия и рекомендации по повышению их эффективности.

Структура и объем работы. Диссертация содержит 167 страниц текста, в том числе 52 таблицы, иллюстрирована 42 рисунками и состоит из введения, пяти глав, заключения, пяти приложений на 36 стр. Библиографический список включает 100 наименований.

Выводы

1. Выполненный анализ конструкций укрытий агломашин позволил сформулировать требования к конструкции укрытия для подачи рециркуляционных газов: равномерность раздачи газов по ширине укрытия, возможность регулирования расхода газов по ширине и длине спекательной ленты, компактные размеры укрытия. Соблюдение этих требований позволит обеспечить повысить эффективность укрытия по локализации вредных выделений и улучшить технологические показатели производства агломерата с рециркуляцией газов. Большинство современных укрытий, применяющихся для подачи газов, не отвечают в полной мере предъявляемым требованиям.

2. На основании изученного опыта внедрения укрытий агломашин, работающих с рециркуляцией газов была разработана и защищена патентом конструкция двухкамерного укрытия с раздачей газов через перфорированные панели. Предложена методика расчета основных конструктивных размеров данного укрытия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Особенностью спекательных отделений агломерационных фабрик является наличие мощного технологического отсоса от оборудования. Компенсация расхода воздуха, удаляемого технологическим отсосом, системами приточной механической вентиляции требует значительных затрат на обработку и транспортирование воздуха и сооружение систем. Снижение этих затрат возможно за счет частичной компенсации отсоса наружным воздухом или рециркуляционными газами.

2. Современное состояние воздушной среды в спекательных отделениях не соответствует требованиям санитарных норм: несмотря на значительные воз-духообмены, концентрации вредных веществ и пыли превышают предельно допустимые в десятки раз. Основной причиной неудовлетворительного состояния воздушной среды является несовершенство укрытий агломашин, в результате чего происходит поступление загрязненного воздуха через проемы и неплотности в рабочую зону.

3. На примере укрытия агломашины установлены воздушные режимы многозонных укрытий крупногабаритного оборудования с мощным технологическим отсосом (аэрационный, реаэрационный, аспирационный и реаспираци-онный) и условия их формирования. Выявлено, что организация работы укрытия в аспирационном режиме предотвращает выбивание загрязненного воздуха в рабочую зону.

4. На основе методов позонных воздушно-тепловых балансов разработана математическая модель процессов тепло- и массобмена в укрытии агломашины, оценивать эффективность существующих конструкций и совершенствовать вновь проектируемые.

5. Установлено, что при компенсации технологического отсоса агломашины наружным воздухом возможно максимальное сокращение производительности систем приточной механической вентиляции на 33 %, при компенсации воздухом из укрытия разгрузочной части - на 56 %, при компенсации рециркуляционными газами — на 58 %. При этом компенсация рециркуляционными отходящими газами позволяет сократить выбросы вредных веществ и пыли в атмосферный воздух и уменьшить экологический ущерб от выброл сов. Так для агломашины с площадью спекания 50 м предотвращенный ущерб составляет при очистке газов в групповых циклонах 4 211 тыс. руб./год, при очистке газов в электрофильтре — 348 тыс. руб./год.

6. На основании статистического анализа результатов математического моделирования сформулированы требования к конструкциям укрытий, соблюдение которых позволит поддерживать аспирационный режим укрытий. Разработана и защищена патентом новая конструкция двухкамерного укрытия с раздачей газов через перфорированные панели. Предложена методика расчета размеров основных конструктивных размеров данного укрытия, которая внедрена и использована ОАО «Уралмаш-Инжиниринг» (Дивизион «Металлургическое оборудование») при разработке технических предложений по организации рециркуляции отходящих газов для ОАО «Тулачермет», г. Туле, для ОАО «Северсталь», г. Череповец, для Аксуском заводе ферросплавов, г. Аксу, Казахстан, что подтверждается актом внедрения.

-133

1. Савчук, Н. А. Доменное производство на рубеже XXI века / Н. А. Савчук, И. Ф. Куркунов // Новости черной металлургии за рубежом; 4.2. — 2000. — С. 1-3.

2. Рекомендации по проектированию отопления и вентиляции агломерационных фабрик черной металлургии: АЗ-500. -М.: ГПИ Сантехпроект, 1971. -32 с.

3. Клейн, В. И. Теплотехнические методы анализа агломерационного процесса / В. И. Клейн, Г. М. Майзель, Ю. Г. Ярошенко, А.А. Авдеенко; под ред. Ю. Г. Ярошенко. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 224 с.

4. Майзель, Г.М. Определение газоплотности вакуумной системы агломашин/ А.А. Авдеенко, В.И. Клейн, Г.М. Майзель, Ю.Г. Ярошенко // Изв. вузов. ЧМ,- 1999, №4. -С. 7-9.

5. Коротич, В.И. Теоретические основы технологий окускования металлургического сырья. Агломерация / В.И. Коротич, Ю.А. Фролов, Л.И. Каплун. -Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 417 с.

6. Разработка и освоение технологии производства агломерата с рециркуляцией дымовых газов в аглоцехе № 2 АО «Северсталь»: отчет о НИР №154 НД 95 / Екатеринбург: «Уралмеханобр», рук. работы Малыгин А.В. — Екатеринбург, 1996. - 49 с.

7. Теоретический анализ работы агломерационных машин с рециркуляцией газа / В.И. Коротич, А.В. Малыгин. Екатеринбург, 1997. - Деп. в ВИНИТИ 10.12.1997, №401.

8. Создание устройств рециркуляции теплоносителей на агломерационных Машинах АК «Тулачермет»: отчет о НИР № 521-92 / Екатеринбург:

9. Уралмаш», рук. Костромской Г.А., исп. Скачкова С.С. и др. Екатеринбург, 1992.-66 с.

10. Ikehara, S. Application of exhaust gas recirculation system at Tobata No.3 sinter plant / S. Ikehara, Y. Terada, S. Kubo, J. Sakuragi // Nippon Steel Technical Report. 1996, №70. - P. 55-61.

11. Верц, Г.И. Улучшение экологии при агломерации железных руд путем возврата отходящих газов в процесс / Г.И. Верц, Ю. Отто, Я. Ренгерсем // Металлургический завод и технология. 1996. — С. 88-92.

12. Бутаков, С.Е. Основы вентиляции горячих цехов / С.Е. Бутаков. М.: Ме-таллургиздат, Свердловск, 1962. - 288 с.

13. Батурин, В.В. Аэрация промышленных зданий / В.В. Батурин, В.М. Эль-терман; 2-е изд., испр. и доп. -М.: Стройиздат, 1963. — 320 с.

14. Батурин, В.В. Основы промышленной вентиляции / В.В. Батурин. М.: Профиздат, 1990. - 448 с.

15. Акинчев, Н.В. Общеобменная вентиляция цехов тепловыделениями / Н.В. Акинчев. М.: Стройиздат, 1984. - 44 с.

16. Шумилов, Р.Н. Теоретический основы вентиляции. Аэродинамика / Р.Н. Шумилов Екатеринбург: УГТУ, 2000. - 91 с.

17. Гримитлин, М.И. Распределение воздуха в помещениях / М.И. Гримитлин. -СПб.: 1994. 315 с.

18. Исследование эффективности отопления и вентиляции цехов аглодоменно-го производства: отчет о НИР (заключ.): В 2 ч. / УПИ; рук. Гервасьев A.M., исп. Шумилов Р.Н. и др. Свердловск: УПИ, 1985. -2ч.-№ГР 01840009488.

19. Шумилов, Р.Н., Толстова, Ю.И. Отопление и вентиляция спекательных отделений аглофабрик / Р.Н. Шумилов, Ю.И.Толстова // Системы создания микроклимата промышленных зданий: сб. науч. тр. — Иркутск: Иркутск, политехи, ин-т, 1988. С. 28-34.

20. Брунбауэр, Г. Новая система рециркуляции отходящих газов на агломерационной фабрике фирмы Voestalpine Stahl / Г. Брунбауэр, В. Эхлер, Э. Цвитагг и др. // Металлургический завод и технология. —2007, №1. — С. 8-15.

21. Влияние концентрации килорода и пара в просасываемом газе на технологические параметры агломерации / У. Хосотани, С. Фудзимото, Т. Имано и др. // Дзайре то пуросэсу. 1995, Т.8, № 1. - С. 309.

22. Ницкевич, Е.А. Использование вторичных энергетических ресурсов при производстве агломерата за рубежом / Е.А. Ницкевич // Черные металлы. — 1983, №21.-С. 13-23.

23. Интенсификация процессов окускования железорудных материалов / В.А. Шурхал // Черные металлы. 1985, №13. - С.7 - 27.

24. Исследование внешнего режима нагрева агломерата / реф. Л.И. Савицкая // Черные металлы. 1980, №24. - С. 41-42.

25. Шапотайло, В. И. Исследование и разработка обеспыливающей вентиляции узлов сортировки нагретых материалов агломерационных фабрик: дис. . канд. техн. наук: 05.23.03: защищена 1971 / Шапотайло Владимир Иванович. Свердловск: ВЦПС ВНИИОТ, 1971.

26. А.с. №508647 СССР. Установка для спекания железорудных материалов / А.А. Буяров, Е.Ф. Вегман, А.Г. Михалевич (СССР) // ЦНИИПИ Гос.ком. Сов.мин. СССР. заявл. 20.11.67; опубл. 30.03.76.п

27. Метод и установка для спекания: заявка GB927199: МПК С22В1/20; F27B21/06;. заявитель United States Steel corp.; заявл. 19.05.1961, опубл. 29.05.1963; приоритет 28.09.1960 № US19600059094 (США).п

28. Метод и установка для спекания руд: заявка JP11080847: МПК С22В1/20, С22В1/16 / Окада Тсусому (Япония); заявитель и патентообладатель Нип-пон Стил корп. заявл. 05.09.1997; опубл. 26.03.1999; приоритет 05.09.1997.

29. Морозов, А.Ю. Новый подход к проектированию систем рециркуляции отходящих газов в агломерационном производстве // А.Ю. Морозов, А.А. Вяткин, С.С. Скачкова, Е.Г. Дмитриева, Р.Н. Шумилов // Сталь. №5. 2008 г. С. 9-11.

30. Морозов А.Ю. Укрытия крупногабаритного тепловыделяющего оборудования. Основы расчета А. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова // Инженерные системы. № 2 (34). 2008 г. С. 18 - 20.

31. Морозов, А.Ю. Математическое моделирование вентиляции аглофабрик / А. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.А. Поммер // Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Строительство и образование // сб. науч. тр. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ , 2006. - С. 178-179.

32. Базилевич, С.В. Теплотехнические расчеты агрегаты для окускования железорудных материалов / С.В. Базилевич, В.М. Бабошин, Я. Л. Белоцерков-ский и др; под ред. Вегмана Е.Ф. М.: Металлургия, 1979. - 208 с.

33. Базилевич, С.В. Производство агломерата и окатышей / С.В. Базилевич,

34. A.Г. Астахов, Г.М. Майзель, Ю.А. Фролов и др. — М.: Металлургия, 1984. — 216 с.

35. Коротич, В. И. Газодинамика агломерационного процесса / В. И. Коротич,

36. B. П. Пузанов. М.: Металлургия, 1969.-208 с.

37. Четков, В.А., Энгель, JI.K. Вентиляция цехов предприятий цветной металлургии / В.А. Четков, Л.К. Энгель. М.: Металлургия, 1968. - 252 с.

38. Качаров, Т.С. Вентиляция металлургических заводов / Т.С. Качаров, И.Л. Каплинский. -М: Гос. изд-во строительной лит-ры, 1949. -91 с.

39. Афанасьев, И.И. Обеспыливание воздуха на горно-обогатительных комбинатах / И.И. Афанасьев, B.C. Ващенко, Г.С. Генералов и др.. М.: Недра, 1972.-184 с.

40. Оздоровление условий труда на агломерационных фабриках железной руды / А. В. Шелектин, Н.С. Карпушинский. — М.: Металлургиздат, 1960. -118с.

41. Елисеев, А.К. Охрана окружающей среды в агломерационном производстве / А.К. Елисеев, В.А. Мартыненко, А.И. Каракаш, В.И. Колесников. М.: Металлургия, 1994. - 176 с.

42. Шумаков, Н.С. Пылегазовые выбросы и запыленность рабочих мест агломерационных фабрик / Г.А. Пехотин, Н.С. Шумаков, О.Г. Воробьев. М., НИИТЭХим, 1974. - 36 с.

43. Руденко, К.Г. Обеспыливание и пылеулавливание при обработке полезных ископаемых / К.Г. Руденко, А.В. Калмыков. 2-е изд., перераб и доп. - М.: Недра, 1987.-264 с.

44. Жилкин, В.П. Производство агломерата. Технология, оборудование, автоматизация / В.П. Жилкин, Д.И. Доронин; под общ. ред. Т.А. Шалаева. -Екатеринбург: Уральский центр ПР и рекламы, 2004. — 292 с.

45. ГОСТ 12.005-88. Воздух рабочей зоны. Взамен ГОСТ 12.005-76; введ. 1989-01-01. -М.: Издательство стандартов, 2002. - 83 с.

46. Временные технические условия проектирования санитарно-технических устройств отделений агломерационных фабрик: первичного смешивания, спекания, газоочистки, охлаждения агломерата и эксгаустеров. СН, серия 47-71-2а. Свердловск: ЦБТИ, 1961.-34 с.

47. О техническом регулировании: федер. закон № 184-ФЗ от 27.12.2002. -Екатеринбург: Уральское юридическое издательство, 2005. — 48 с.

48. СНиП 41.01.2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование. Взамен СНиП 2.04.05-91; введ. 2004-01-01. - М.: Госстрой России, 2004.-71 с.

49. Санитарные правила для предприятий черной металлургии. — М.: Минздрав СССР, 1982.-20 с.

50. Санитарные правила для предприятий цветной металлургии. М.: Минздрав СССР, 1982. - 27 с.

51. ПБ 11-545-03. Правила безопасности при производстве свинца и цинка. -Утв. пост. Госгортехнадзора России от 24.04.03 №27. — Российская газета. 21 июня 2003 г., № 120/1.

52. ПБ 06-317-99. Единые правила безопасности при дроблении, сортировке, обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов. — Утв. пост. Госгортехнадзора России от 18.10.99 №75.

53. Зиньковский, М.М. Обеспыливание в черной металлургии / М.М. Зиньков-ский. М.: Металлургия, 1969. - 183 с.

54. Указания по проектированию отопления и вентиляции производственных и вспомогательных зданий промышленных предприятий: СН-7-57. — М.: Гос-стройиздат, 1958.

55. Морозов, А.Ю. Пути снижения загрязнения атмосферного воздуха при производстве агломерата / А. Ю. Морозов // Науч. тр. VII отчет, конф. молод. уч. ГОУ ВПО УГТУ УПИ: сб. статей. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - С. 220 - 221.

56. Морозов, А.Ю. Экологические аспекты агломерационного производства /

57. A. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова // «Безопасность биосферы-2005»: сб. тезисов докладов Всеросс. молод, науч. симп. — Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. С. 37.

58. Морозов, А.Ю. Возможности энергосбережения в спекательных отделениях агломерационных фабрик / А. Ю. Морозов, Р. Н. Шумилов // Науч. труды VII отчет, конф. молод, уч. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сб. статей Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - С. 220 - 221.

59. Савчук, Н.А. Агломерация: современный аспект / Н.А. Савчук, В.М. Чижи-кова. -М.: Металлургия, 2004. 124 с.

60. Морозов, А.Ю. Совершенствование устройств для утилизации тепла отходящих газов на агломерационной машине / А.Ю. Морозов, А.А. Вяткин,

61. B.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева, М.Ю. Коновалов // Мат. 66-й науч. тех. конф. МГТУ: сб. докл. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. Т.1.1. C.92-96.

62. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Суко-мел. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

63. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. — Взамен 2.04.05-86; введ. 1992-01-01. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1992.

64. Арутюнов, В.А. Металлургическая теплотехника, в 2 т. Т.2 / В.А. Арутюнов, В.И. Миткалинный, С.Б. Старк; под ред. М.А. Глинкова. — М.: Металлургия, 1974.-672 с.

65. Латышенков, A.M. Гидравлика / A.M. Латышенков, В.Г. Лобачев. М.: Гос. изд-во лит-ры по строительству и архиектуре, 1956. — 408 с.

66. Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. М.: Машиносроение, 1975. - 559 с.

67. Вегман, Е.Ф. Теория и технология агломерации / Е.Ф. Вегман. М.: Металлургия, 1976. - 286 с.

68. Шумилов, Р.Н. Проблемы обеспыливания агломерационных машин / Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.Ю. Морозов, А.А. Помер// Строительство и образование. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003, вып. 12. — С. 303-305.

69. Морозов, А.Ю. Совершенствование метода расчета воздушного баланса укрытия агломашины / А. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов // Научные труды X отчет, конф. молод, уч. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сб. статей. В 4 ч. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. ч 2. - С. 116-118.

70. Шурхал, В.А. Внешний нагрев при агломерации / В.А. Шурхал. Киев: Наукова думка, 1985. - 192 с.

71. Богословский В.Н. Тепловой режим здания / В.Н. Богословский. М.: Стройиздат, 1979. - 248 с.

72. Шумилов, Р.Н. Теоретические основы вентиляции. Тепло- и массообмен / Р.Н.Шумилов. Екатеринбург: УГТУ, 1995. — 68 с.

73. Шумилов, Р.Н. Совершенствование методики расчета лучистого отопления/ Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова, А.А. Поммер // Материалы международ. науч.-техн. конф. «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции». М.: МГСУ, 2005. - С. 107-112.

74. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. М: «Энергия», 1977. - 344 с.

75. Самарский, А. А., Михайлов, А. П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А.А. Самарский, А.П. Михайлов. 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001. - 320 с.

76. Демидович, Б.П. Основы вычислительной математики. / Б.П. Демидович, И.А. Марон. М.: Наука, 1966. - 664 с.

77. Румшиский, JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента / JI.3. Румшинский. М.: «Наука», 1971. - 192 с.

78. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

79. Морозов, А.Ю. Аэродинамика укрытий агломашин и вентиляция спекательных отделений / А. Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Толстова // Вестник ГОУ ВПО УГТУ УПИ. Строительство и образование: сб. науч. тр. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ , 2007. - С. 178-179.

80. Беляйкина, И.В. Водяные тепловые сети / И.В. Беляйкина, В.П, Витальев, Н.К. Громов и др.; под ред. Н.К. Громова, Е.П. Шубина. М.: Энергоатом-издат, 1988.-376 с.

81. Приказ ФСТ России № 67-э/4 от 11.04.2007 "О предельных уровнях тарифов на электрическую и тепловую энергию на 2008 год".

82. Константинова, З.И. Защита воздушного бассейна от промышленных выбросов / З.И. Константинова. М.: Стройиздат, 1981. - 104 с.

83. Юдашкин, М.Я.Пылеулавливание и очистка газов в черной металлургии. / Юдашкин М.Я; 2-е изд., перераб и доп. М.: Металлургия, 1984. - 320 с.

84. Методика определения предотвращенного экологического ущерба. -Утв. Госкомэкологии России 30.11.991999. М.: Гос. Ком. РФ по охране окр. среды, 1999. - 98 с.

85. Постановление правительства Свердловской области от 20.03.06 «Об организации работы по осуществлению расчетов платы за негативное воздействие на окружающую среду на территории Свердловской области»// Областная газета. — 2006. 29 марта.

86. Морозов, А.Ю. Разработка новой конструкции укрытия агломашины с рециркуляцией отходящих газов / А.Ю. Морозов, В.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева, Ю.И. Толстова // Бюллетень «Черная металлургия». № 6. 2008 г. С. 44 48.

87. Устройство укрытия агломашины для подачи газов: пат. 78800 Российская Федерация: МПК С 22 В 1/20 / А.Ю. Морозов, Ю.И. Толстова, В.П. Жилкин, Е.Г. Дмитриева. -№ 008130211/22; заявл. 22.07.2008; опубл. 10.12.2008.

88. Каменев, П. Н. Отопление и вентиляция: в 2 ч. Ч. 2. Вентиляция / П.Н. Каменев. — М.: Стройиздат, 1966. 480 с.

89. Бошняков, Е.Н. Вентиляция основных производств цветной металлургии / Е.Н. Бошняков. -М.: Металлургия, 1985. 160 с.

90. Рышка, Э. Защита воздушного бассейна от выбросов предприятий черной металлургии / Э. Рышка. — М.: Металлургия, 1979. — 240 с.

91. Богословский В.Н. Строительная теплофизика/ В.Н. Богословский. — М.: Высшая школа, 1982. — 415 с.

92. Морозов, А.Ю. Повышение эффективности вентиляции в спекательных отделениях агломерационных фабрик/ А.Ю. Морозов, Р.Н. Шумилов, Ю.И. Тол-стова, Ушаков М.Г. // Известия вузов. Строительство. №8. 2009 г. С. 48 54.

93. Принципиальная блок-схема расчетной программы определения воздушногобаланса укрытия агломашины1. Начало1. Т~ (2 2)гло,t, :=3703201. З:=310к = кк =1.(2 2).(2.Ш)-(2 21)1. ЯгЛО ^гЛ'У. firAWAfiM1. Вводисходных данных для расчета

94. Определение плотностей внутреннегои наружного воздуха

95. Задание температуры газа в каждой зонев первом приближении

96. Переопределение температур газав каждой зоне

97. Определение плотностей газа в зонах и наружных гравитационных давлений в проемах-500,1. Pern = О2 9)-(2 Н).(2 3(»Н2 35)х =ХМ„

98. Задание диапазона поиска статического давлений в зоне

99. Определение перепадов давлений и расходов газа, проходящих через проемы зоны1. J СТ. ЛИЛ ГС1та11(29Н2 14).(2 311)42 35)ьРя=АРст„) М„ =f(&P„, F„,X, W,)' У=1Мп

100. Определение перепадов давлений и расходов газа, проходящих через проемы зоны

101. Условие завершения цикла определения статического давления газа в данной зоне1Q) Цикл выполняется последовательно для зоны 1 зоны 2, зоны 31. Т„:=<„32 +ZC I1. V"1.Да2 38Н2 40)2?А Л/„Л,'.ЛЛ)1. Нетс.1я?„+и„ J <1. Да

102. Задание температуры стенки в данной зоне в первом приближении

103. Определние коэффицента конвективного теплообмена и тепловых потоков

104. Условие завершения цикла определения температуры стенки в данной зоне

105. Задание температуры газа в данной зонев первом приближении

106. Определние коэффицента конвективного теплообменаи тепловых потоков

107. Условие завершения цикла определения температуры газа в данной зоне

108. Циклы выполняются последовательно для зоны 1 зоны 2, зоны 31. Нетм щ му К^Щ

109. Условие завершения цикла определения газового баланса укрытия

110. Вывод результатов расчета газового баланса укрытия1. Конец

111. Расширенный комментарий к блок-схеме расчетной программы определения воздушного баланса укрытия агломашины

112. В соответствии с выражением (2.2) (см. гл.2) определяются плотности наружного воздуха рн и воздуха в помещении рв.

113. В первом приближении задаются температуры воздуха в зоне 1, в зоне 2 и зоне 3 укрытия £уЬ ty2 и fy3. Эти значения могут быть приняты на основе известных экспериментальных данных.

114. Значения температур ty\, ty2 и ty3 переопределяются путем подстановки соответствующих значений температур, определенных в результате расчета теплового баланса в каждой зоне укрытия.

115. В соответствии с выражением (2.2) определяются плотности воздуха в каждой зоне укрытия рь р2 и р3. В соответствии с уравнениями (2.18-2.21) определяются наружные гравитационные давления, действующие на неплотности и проемы укрытия.

116. Путем задания максимального и минимального значений определяется диапазон поиска статического давления воздуха в рассматриваемой зоне укрытия В качестве максимального значения принимается атмосферное давление Рахм равное нулю.

117. То же, что и в п.7, однако перепады давлений по разные стороны неплотностей проемов определяются относительно средней величины статического давления воздуха в данной зоне укрытия Рст.

118. Выбор направления выполнения программы определяется в зависимости от абсолютной величины разности давлений \РСТу min Рст тах\. Цикл определения статического давления в данной зоне завершается, если данная величина не превышает определенной невязки.

119. Цикл определения статического давления основан на методе половинного деления и выполняется последовательно для каждой зоны укрытия.

120. Задается минимальное значение температуры стенки укрытия т равное температуре наружного воздуха fHap.

121. Циклы определения температур стенок укрытия т и температур воздуха ty давления основаны на методе итерации и выполняются последовательно для каждой зоны укрытия.

122. Результатом расчета является воздушный баланс укрытия представленный в виде расходов газов и воздуха, проходящих через проемы и неплотности укрытия АМ\, АМ2, АМз, АМтр, АМраз.

123. Результаты измерений расходов воздуха на физической модели спекательного отделения 1:50