автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината на основе трехмерного моделирования тепловых процессов

004616032 .4а правах рукописи

ИСАЕВ МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОКСОВОЙ БАТАРЕИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА НА ОСНОВЕ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 2 ЛЕН 2010

Москва-2010

004616032

Работа выполнена на кафедре Промышленные теплоэнергетические системы Московского энергетического института (технического университета)

Научный руководитель:

доктор технических наук, ст. науч. сотрудник Султангузин Ильдар Айдарович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, ст. науч. сотрудник Пацков Евгений Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Морозов Игорь Петрович

Ведущая организация:

ООО Научно-технический центр «Промышленная энергетика»

Защита диссертации состоится «16» декабря 2010 г. в 15 час. 30 мин. в аудитории Г 406 на заседании диссертационного совета Д 212.157.10 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

гл

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).

Автореферат разослан «/У» ноября 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.10

г- - >

к.т.н., доцент Степанова Т.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Коксохимическое производство (КХП) является одним из основных потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на металлургическом комбинате (МК). На производство кокса расходуется порядка 67% всех ТЭР, потребляемых на КХП. Основным продуктом на КХП является кокс, который получают в коксовых батареях. Годовой выжиг кокса на крупных МК, в зависимости от количества коксовых батарей и их производительности, составляет 3-5 млн. тонн. Коксовые батареи потребляют следующие виды топливно-энергетических ресурсов: коксовый газ, доменный газ, пар и электроэнергию.

Для определения актуальности диссертационной работы, на базе проведенного энерготехнологического обследования МК полного цикла ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ОАО «ЗСМК») рассмотрен баланс потребления и выработки ТЭР на КХП, отнесена доля затрат ТЭР на коксовый цех, как части КХП, и определен потенциал энергосбережения в коксовых цехах и коксовых батареях в частности.

Основным потребителем ТЭР на КХП комбината является коксовое производство. При производстве 3,8 млн. т сухого кокса в коксовых цехах (КЦ) расходуют 507 тыс. т у.т. в год. Основными потребителями ТЭР в КЦ являются коксовые батареи - 485 гыс. т у.т. в год. Годовое потребление ТЭР батареями составляет: коксовый газ - 548 млн. м3 (309 тыс. т у.т.), доменный газ - 1120 млн. м3 (150 тыс. т у.т.), пар - 617 тыс. ГДж (21 тыс. т у.т.), электроэнергия - 40 млн. кВт-ч (5 тыс. т у.т.).

На основе проведенного энергетического обследования определен следующий потенциал энергосбережения для батарей: снижение потерь теплоты от неполного сгорания - 11 тыс. т у.т. в год, полезное использование теплоты с продуктами сгорания после регенератора - 48 тыс. т у.т. в год, снижение потерь теплоты через ограждения коксовой батареи в окружающую среду - 31 тыс. т у.т. в год, полезное использование теплоты коксового газа на выходе из батарей - 55 тыс. т у.т. в год.

По основным энерготехнологическим показателям проводилось сравнение эффективности работы коксовых батарей комбината с современными высокоэффективными зарубежными батареями. Сравнение показало высокий потенциал энергосбережения батарей комбината и подтвердило необходимость его реализации.

При реализации потенциала энергосбережения необходимо учитывать влияние вводимых изменений на качество кокса. Кокс должен обладать высоким качеством, стандарты для которого определяет доменное производство. Чем ниже качество кокса, тем больше потребление ТЭР в доменном производстве. Повышение качества кокса является приоритетной актуальной для комбината целью, достижение которой позволит сократить потребление ТЭР. При увеличении горячей прочности кокса CSR на 1%,

годовая экономия в доменных печах составит 9200 тыс. тонн кокса в год, что обеспечит экономический эффект в 30 млн. рублей в год.

В коксохимической промышленности России эксплуатируются 62 батареи, которые производят 40 млн. тонн кокса в год. Фактический срок эксплуатации большинства батарей превышает 30 лет, хотя нормативный амортизационный срок эксплуатации 20 лет. Актуальной задачей является создание батарей с более эффективными конструктивными характеристиками для качественного улучшения процесса коксования.

Для повышения энерготехнологической эффективности коксовой батареи необходимо применять новые современные методы исследования, такие как трехмерное численное моделирование. В диссертационной работе на основе современного вычислительного комплекса «Fluent» проведено трехмерное численное исследование физико-химических процессов в обогревательных вертикалах печной камеры коксовой батареи.

Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината обеспечит значительный экологический эффект на основе снижения вредных выбросов и, как следствие, уменьшение их влияния на здоровье людей.

Цель работы.

Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината за счет совершенствования режимных параметров на основе трехмерного моделирования тепловых процессов для улучшения показателей качества кокса.

Задачи работы:

• Определение потенциала энергосбережения, направлений повышения энерготехнологической эффективности и разработка энергосберегающих мероприятий.

• Обоснование целесообразности применения трехмерной численной модели по сравнению с двух- и одномерными моделями.

• Проведение численных исследований физико-химических процессов в печной камере коксовой батареи на основе применения методов трехмерного численного моделирования в программном комплексе «Fluent».

• Обоснование пригодности численной модели на основе сравнения с данными натурного (промышленного) эксперимента.

• Применение численной модели для повышения равномерности распределения температур в обогревательном вертикале батареи относительно эксплуатации при фактических режимных параметрах.

• Оценка влияния равномерности распределения температур в обогревательном вертикале на распределение температур в коксовой камере и показатели качества кокса.

• Оценка энергетической эффективности и экономической целесообразности использования разработанных решений для повышения качества кокса по высоте, ширине и длине коксового пирога.

• Определение воздействия повышения энерготехнологической эффективности коксовых батарей на снижение вредных выбросов.

Научная новизна:

• Впервые, на основе применения трехмерного численного моделирования физико-химических процессов в печной камере в сочетании с данными, полученными в ходе промышленного эксперимента на коксовой батарее, определено распределение компонентов газовой смеси, температур в факеле и на стенках, разделяющих печную и коксовую камеру.

• На основании полученных данных при численном и экспериментальном исследовании зафиксирована неравномерность распределения температур, горючих компонентов газовой смеси и скоростей по объему печной камеры, что позволило определить наиболее эффективные режимные параметры батареи относительно фактического режима эксплуатации для повышения степени равномерности распределения температур и показателей качества кокса в коксовом пироге.

Практическая ценность:

• Определен удельный потенциал энергосбережения в коксовой батарее, базирующийся на снижении потерь теплоты с химическим недожогом топлива, с уходящими газами, через ограждения в окружающую среду и с коксовым газом на выходе из батарей, который составляет 39 кг. у. т./ т сухого кокса или 30% от общего потребления ТЭР батареей.

• Снижение потребления ТЭР в коксовой батарее при реализации разработанных энергосберегающих мероприятий составляет 2,8 кг. у. т/ т сухого кокса или 2,2 % от суммарного потребления.

• Снижение расхода кокса в доменной печи за счет реализации энергосберегающих мероприятий, разработанных для улучшения показателей качества кокса в коксовых батареях, составляет 9,7 кг кокса/ т чугуна или 2,3 % от суммарного расхода кокса в доменной печи.

• Внедрение мероприятия по повышению степени равномерности обогрева коксового пирога позволило увеличить показатель качества кокса С811 в среднем по коксовому пирогу на 1%, что позволяет снизить расход кокса в доменной печи на 1,7 кг кокса/т чугуна. При выплавке 5,3 млн. т чугуна снижение расхода кокса составляет 9200 т кокса в год. Экономический эффект составляет 30 млн. рублей в год.

Достоверность.

Приведенные в диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных экспериментальных и численных исследованиях. Сравнение результатов численных исследований, полученных на модели, с экспериментальными данными показывают удовлетворительную сходимость.

Личное участие.

Основные результаты получены лично автором под руководством д.т.н., проф. Султангузина И.А.

Апробация работы.

Основные положения работы, результаты теоретических и расчетных исследований докладывались и обсуждались на 12, 13, 14, 15 и 16 Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва. 2006 — 2010г.), третьей и четвертой Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов (г. Москва, МЭИ, 2006г., 2008г.), 7-ой международной научно-технической конференции «Тепло - и массообменные процессы в металлургических системах» (г. Мариуполь, Украина, ПГТУ, 2006 г) и пятой Международной научно-практической конференции в МИСиС «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (г. Москва, МИСиС 2010 г.).

Публикации.

Материалы, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения, представлены в 18 публикациях, в том числе в 4-х статьях рекомендованных ВАК журналах.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 178 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения. Работа содержит 52 рисунка и 43 таблиц, 4 приложения, список использованных источников содержит 68 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулирована цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность, дана общая характеристика работы.

В первой главе приведен обзор литературы по теме диссертации, основной задачей которого являлся анализ структуры коксохимического производства металлургических комбинатов, конструктивных особенностей коксовых батарей, эксплуатирующихся на металлургических комбинатах России, схем обогрева батарей и состава отопительных газов, проанализированы основные особенности гидравлического и теплового режима. Представлен анализ повышения энерготехнологической эффективности коксовых батарей и снижения вредных выбросов.

Повышение эффективности работы коксовых батарей сводится к решению задач улучшения показателей качества кокса и снижения потребления газа в коксовых батареях, а также к полезному использованию и уменьшению потерь теплоты после коксовых батарей: теплоты уходящих газов после регенераторов, теплоты неочищенного коксового газа до газового оросителя, теплоты готового кокса непосредственно после камеры коксования и снижению потерь теплоты в окружающую среду через ограждающие конструкции коксовой батареи.

При улучшении показателей качества кокса CSR (индекс горячей прочности кокса) и CRI (индекс реакционной способности кокса) увеличивается равномерность хода плавки и снижается удельный расход кокса в доменных печах. Показатели качества кокса зависят от состава и влажности угольной шихты, плотности загрузки и режимных параметров процесса обогрева коксовой батареи.

Температурный режим процесса коксования влияет как на качество кокса, так и на расход отопительного газа. Так как процесс коксования длится от 15 и выше часов, то существует возможность изменять температуру в зависимости от временной стадии процесса коксования, при этом необходимо при каждой смене температурного режима соблюдать равномерность распределения температур по высоте, ширине и глубине печной камеры коксовой батареи.

В настоящий момент существуют опубликованные в открытой печати работы по исследованию режимов горения отопительного газа в печной камере, но данные работы рассматриваются в виде одномерной модели, которая учитывает только высоту печной камеры и не учитывает в полной мере ее сложную геометрию и аэродинамические характеристики процесса. Геометрические характеристики вносят существенный вклад в достоверность прогнозных расчетов при определении равномерности обогрева. Для учета геометрических характеристик обогревательных вертикалов печной камеры в диссертационной работе проводилось трехмерное численное исследование физико-химических процессов в коксовой камере.

Проведен анализ методов сохранения и полезного использования теплоты после коксовой батареи, таких как использование теплоты уходящих газов после регенераторов, потерь теплоты через ограждающие конструкции, потерь теплоты с прямым коксовым газом и полезного использования теплоты горячего кокса после процесса коксования в батарее.

На основе анализа полученной информации из отечественной и зарубежной литературы в конце главы сформулированы задачи дальнейшего исследования.

Вторая глава посвящена анализу балансов потребления и выработки ТЭР коксохимическим производством в целом и коксовыми батареями ОАО «ЗСМК», определению потенциала энергосбережения, анализу путей повышения энергетической эффективности и разработке энергосберегающих мероприятий.

Оценено влияние конструктивных характеристик батарей комбината на потребление ТЭР и качество кокса. Наиболее эффективны коксовые батареи №1 и 7 в связи с наименьшим удельным расходом теплоты и при этом наибольшим выжигом кокса.

Анализ фактических данных коксования угольных шихт комбината показал положительное влияние на качество кокса увеличения периода коксовании шихты и доли сухого тушения кокса.

На основании анализа оперативных данных установлена нестабильная влажность шихты, загружаемой в коксовую батарею. Проведены исследования влияния влажности шихты на выжиг кокса для батареи №1, потребление отопительного газа и потери теплоты. Увеличение влажности шихты приводит к уменьшению выжига кокса и к увеличению потребления отопительного газа, что приводит к увеличению потерь теплоты с продуктами сгорания и потерь теплоты с химическим недожогом. При увеличении влажности шихты с 7 до 9% снижается выжиг кокса на 2%, увеличивается расход отопительного газа на обогрев батареи на 4 м3/ т сухого кокса или в тепловом выражении 67,6 МДж/т сухого кокса. Увеличиваются потери теплоты с продуктами сгорания после регенераторов на 10,7 МДж/т сухого кокса и потери теплоты от неполного сгорания отопительного газа на 1,8 МДж/ т сухого кокса.

Для определения и последующего анализа потенциала энергосбережения был рассчитан материальный и тепловой баланс коксовой батареи. Удельные показатели коксовой батареи комбината сравнивались с удельными показателями высокоэффективных батарей на зарубежных заводах. Удельные показатели работы зарубежных батарей основаны на материалах Брюссельского мирового института черной металлургии. Сравнение показало, что батареи комбината по сравнению с зарубежными батареями теряют в окружающую среду на 15 % больше теплоты. В натуральном выражении перерасход составляет 23 млн. м3 коксового газа или 11 млн. руб. в год в ценах 2008 года.

Для определения путей повышения энерготехнологической эффективности и разработки энергосберегающих мероприятий для коксовой батареи был проведен полномасштабный промышленный эксперимент.

В ходе промышленного эксперимента на коксовой батарее проводились параллельно измерения состава дымовых газов в подовых каналах и в печной камере и измерения температуры в коксовой камере на разных уровнях по высоте. Помимо вышеперечисленных замеров были установлены цилиндры с угольной шихтой в разные точки по высоте, ширине и глубине коксовой камеры для определения в них значений CSR и CRI кокса.

Измерения состава дымовых газов в подовых каналах проводились для определения значений коэффициента избытка воздуха. Измерения состава дымовых газов в печной камере проводились для определения длины факела. Измерения температуры в камере коксования на разных уровнях по высоте обогревательного вертикала проводились для установления взаимосвязи процесса горения в печной камере и нагрева шихты в камере коксования. Установка цилиндров производилась для определения взаимосвязи равномерности нагрева шихты с распределением значений показателей прочности кокса по высоте, ширине и глубине камеры коксования.

В ходе замеров состава газов установлено, что доля СО в уходящих газах ряда подовых каналов превышает 1000 ррт, что является следствием недожога топлива. Недожог вызван неправильно выбранным режимом горения коксового газа в обогревательных вертикалах.

Из данных по замерам состава дымовых газов, в вертикале с восходящим потоком газов, на глубине 2,7, 3,5 и 4 м от верха коксовых батарей следует, что длина факела примерно составляет 2/3 от высоты камеры коксования. Короткий факел приводит к неравномерному распределению температур по высоте камеры коксования и, как следствие, к неравномерному распределению качества кокса. В данном случае необходимо удлинять факел посредством совершенствования режимных параметров коксовой батареи.

Помимо измерений состава газа в центре потока, был измерен состав газа вблизи стен вертикала с восходящим потоком газов для определения равномерности распределения доли горючих компонентов по ширине обогревательного простенка. Из полученных на основе замеров данных видно, что распределение долей горючих компонентов в дымовых газах по ширине на одной высоте неравномерно. Максимальное значение измерено со стороны газовой горелки.

Измерения температуры в коксовой камере, на разных уровнях по высоте, производились термопарами разной длины. Основной целью

эксперимента является определение динамики нагрева коксового пирога, и определение равномерности распределения температур по высоте камеры коксования. Результаты измерения показали, что значение температуры в нижней части коксового пирога (на уровне 0,6 м от пода) увеличивалось медленнее в течение рассматриваемого периода коксования (рисунок 1), чем на уровне 2,7 и 4м, где значения температуры изменялись примерно одинаково.

На основании проведенного анализа проб кокса из цилиндров специалистами коксохимической лаборатории комбината установлено, что качество кокса по объему пирога неравномерно. Разность между максимальными и минимальными значениями CSR и CRI для батареи составляет 15 и 10% соответственно. Максимальное значение CSR на среднем уровне камеры (2,7 - 4 м от пода), а минимальное на нижнем и верхнем (0,6 и 4,3), что прямопропорционально данным по распределению температур по высоте коксового пирога. Полученные взаимозависимости значений горячей прочности кокса и температуры коррелируют с данными эксперимента на батарее металлургического комбината ОАО «Северсталь».

Время, час

Рисунок 1. Распределение температуры по высоте в коксовом пироге в течение второй половины периода коксования

Промышленный эксперимент подтвердил сложность и неоднородность процессов в батарее, а также необходимость создания инструмента для более детального исследования.

Для повышения энерготехнологической эффективности коксовой батареи, на основании ранее сделанных выводов и промышленного эксперимента, были разработаны и представлены с расчетом энергетической эффективности и экономической целесообразности (цены - 2008 год) следующие мероприятия:

• Повышение равномерности обогрева коксового пирога для улучшения показателей качества кокса за счет совершенствования режимных параметров обогрева на основе численного моделирования тепловых процессов. Эффект - снижение потребления на 1,7 кг кокса/т чугуна. При выплавке 5,3 млн. тонн чугуна экономический эффект от снижения расхода кокса в доменной печи составил 30 млн. руб./год. Чистый дисконтированный доход (ЧДД) составляет 92 млн. рублей.

• Повышение качественных характеристик угольной шихты для коксования. Внедрение мероприятия позволит повысить качество кокса и получить энергосберегающий эффект в доменных печах - снижение потребления на 8 кг кокса/ тонну чугуна. При выплавке 5,3 млн. тонн чугуна экономический эффект составит 223 млн. руб./год.

• Установка паровых конденсатоотводчиков на газоподогреватели коксовых батарей - снижение расхода теплоты на 12 МДж/т кокса (экономия пара). Экономический эффект - ежегодные поступления 731,2 тыс. руб./год, ЧДД=3,72 млн. рублей и срок окупаемости мероприятия 0,61 года.

• Установка изоляционного покрытия на коллекторы коксового газа в тоннелях батареи с машинной и коксовой стороны и отключение одного из двух вентиляторов подачи воздуха в тоннель при снижении его температуры - снижение потребления теплоты батареями на 1.7 МДж/т угольной шихты (экономия коксового газа) и 0,1 кВт-ч/т кокса (экономия электроэнергии). Экономический эффект - ежегодные поступления 370 тыс. руб./год, ЧДД=1,7 млн. рублей и срок окупаемости 0,11 года.

• Повышение эффективности охлаждения газа после коксовых батарей в первичных газовых холодильниках (111 X). Внедрение мероприятия обеспечило снижение температуры газа на выходе из ill X с 55 до 40°С. Энергетический эффект - снижение расхода пара на пропарку - 3578 ГДж/год, расхода технической воды на подпитку - 1221 тыс. м3/год, потребления электроэнергии нагнетателями коксового на 7700 МВт-ч/год и экономия топлива в котлах ПВС составит 4517 тыс. м3/год за счет повышения КПД котлов при работе на коксовом газе. Материальный эффект - снижение потерь смолистых веществ - 2385 т/год, потерь бензольных углеводородов -3378 т/год, потерь H2S04 с кислой смолкой - 108 т/год и снижение расхода каустической соды на переработку сырого бензола 36 т/год. Экономический эффект - ежегодные поступления 60 млн. руб./год, ЧДД составит 242 млн. рублей и срок окупаемости мероприятия - 0,53 года.

Внедрение мероприятий позволит сократить потребление ТЭР, повысить качество получаемого продукта и снизить выбросы вредных веществ. Одним из ключевых является мероприятие «повышение равномерности обогрева коксового пирога для улучшения показателей качества кокса за счет совершенствования режимных параметров обогрева на основе численного моделирования тепловых процессов».

В третьей главе детально рассмотрено решение задачи повышения равномерности обогрева коксового пирога для улучшения показателей качества кокса за счет совершенствования режимных параметров обогрева на основе численного моделирования тепловых процессов в пакете программ «Fluent».

Установлено, что ранее разработанная Султангузиным И.А.*1 одномерная модель процесса диффузионно-кинетического горения отопительного газа в коксовой батарее может использоваться в инженерной практике для оценочных расчетов. Двумерное численное моделирование в данном случае не подходит, так как печная камера имеет сложное неосесимметричное геометрическое строение, и если убрать ось X или Z, то мы получим бесконечно глубокую печную камеру, что не отражает реальные характеристики исследуемого объекта. Для более точного расчета рекомендуется использовать трехмерную модель.

В рамках диссертации проведены трехмерные численные исследования диффузионно-кинетического горения отопительного газа, сложного теплообмена и аэродинамики течения газов по тракту в печной камере коксовой батареи. Модель решается с использованием системы, состоящей из следующих основных дифференциальных уравнений: 1) уравнение сохранения массы; 2) уравнение сохранения энергии; 3) уравнение турбулентности (модель стандарт к-е); 4) уравнение транспорта излучения; 5) уравнение неразрывности химической компоненты.

Для описания механизма переноса теплоты излучением использован модуль Discrete Ordinates (DO). Скорость образования массовой доли i - той компоненты в единице объема, обусловленного химической реакцией, для уравнения неразрывности химической компоненты рассчитывается с помощью обобщенной модели диссипации вихря (Eddy Dissipation Concept Model) с использованием химической кинетики. Константы скоростей химических реакций (1) - (6) рассчитываются в модели путем решения уравнения Аррениуса в виде экспоненциальной зависимости от температуры.

Механизм горения отопительного газа основан на двустадийном описании процесса окисления углеводородов Фроловым С.М.*2 и записывается в следующем виде:

Султангузик И.А. Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината: Дисс. ... д-ра техн. наук. М.: МЭИ, 2005.-414 с.

*2 Frolov S.M., Basevich V.Ya. A Joint velocity-scalar PDF Method for Modeling Premixed and Nonpremixed Combustion // Advanced Computation & Analysis of Combustion / Ed. G.D. Roy et al. - Moscow, 1997. - P. 537-561.

CnHmO, + [0.5-(n-l) + 0.25-m]-02 n-CO + 0.5-m-H20 (1)

CH4+I.5O2 _> CO + 2H20 (2)

C2H4+ 202 - 2CO + 2H20 (3)

С6Нб+4.502 -> 6C0 + 3H20 (4)

H2 + H2 + 02 -> H20 + H20 (5)

CO + CO + 02 C02+C02 (6)

Бинарные коэффициенты диффузии для различных пар газов в широком интервале температур определялись на основании единого степенного закона, записываемого в виде: Б = О0-Тт.

Граничные условия и значения параметров на входе (расход, температура газа и воздуха, давление) для модели задавались на основе полученных фактических данных при энерготехнологическом обследовании коксовой батареи металлургического комбината. Основные геометрические размеры печной камеры следующие: высота простенка 4.4 м (ось У), ширина 0,82 м (ось X), глубина 0,64 м (ось Т). Отопительный газ - коксовый. Воздушные каналы и газовая горелка расположены на одной линии по направлению оси Ъ.

Проведенное трехмерное численное исследование позволило получить данные по составу газов в обогревательном вертикале, давлению и температуре в печной камере при фактическом режиме эксплуатации батареи. Результаты численных расчетов проанализированы и сопоставлены с экспериментальными данными, полученными в ходе промышленного эксперимента, такими как давление и состав компонентов газовой смеси. Сопоставление рассчитанных на модели значений температур проводилось на основе экспериментальных данных представленных в работе 1.Р. ОаШе1*3. Результаты сравнения показали удовлетворительную сходимость.

Основные результаты сравнения экспериментальных и численных исследований представлены на рисунке 2 и 3 а) и б).

Высота, м

Рисунок 2. Усредненное по ширине разделительной стенки (между печной и коксовой камерой) значение температуры в зависимости от высоты вертик&та с восходящим потоком газов: 1 - результаты расчета на численной модели; 2 - экспериментальные данные*3

*3 Gaillet J.P., Griffay G., Roth J. L. Theoretical and experimental study of heat transfer in coke oven//Ironmaking conference proceedings, 1988.-P. 537-561.

а)

б)

1500 1000 500 0

f*

2000 р——..т 1500

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 Высота вертикала, м

1000 500 О

0,00 0,0В 0,16 0,24 0,32 0,40 0,48 0,56 0,64 Ширина вертикала по оси Z, м

Рисунок 3. Зависимость мольной доли СО в дымовых газах вертикала с восходящим потоком а) от высоты вертикала (по центральной оси У) и б) от ширины вертикала (по оси 1) на высоте 2,9 м от пода камеры по оси У; белые маркеры - данные численных расчетов, черные - экспериментальные данные

На рисунке 4 а), б) и в) представлены результаты расчета распределения температур на внутренних стенках печной камеры и в газовой области в разных сечениях при фактическом режиме горения.

а)

1.746+03 1.716*03 1 68е*03 1.656*03 1.63б*03 1,60е*03 1.57е*03 1.546+03 1.516*03 1.486*03 1.466*03 1.436*03 1.406+03 1.376+03 1.34е+03 1.316*03 1,29е+03 1.26е*03 1,23е*03 1.206+03 1.176*03

б)

в)

к

L

1.856+03 1.81е+03 1.776+03 1.73е+03 1.690403 1.656+03 1.616+03 1.576+03 1.536+03 1.496+03 1.456+03 1.416+03 1.376+03 1.336+03 1.296+03 1.25е+03 1.216+03 1.176+03

Рисунок 4. Распределение температур, К а) на внутренних стенках печной камеры, б) в газовой области (сечение по оси Т) и в) в газовой области (по оси X)

Для определения влияния распределения температур в обогревательном простенке печной камеры на распределение температур и показатели прочности кокса в камере коксования при заданном режиме обогрева использована двумерная модель процесса коксования угольной шихты. Расчетные исследования были проведены на модели, разработанной в Научно-техническом центре «ЛАГ Инжиниринг» программистом Яшиным А.П. при участии д.х.н., профессора Института Горючих Ископаемых (ИГИ) Гюльмалиева A.M. и Гагарина С.Г.*4.

*4 Гюльмалиев A.M., Гагарин С.Г., Трифанов В.Н., Султангузин И.А., Яшин А.П. Математическое моделирование процессов теплопереноса и термической деструкции угольной шихты в коксовых печах // Кокс и химия. 2004. - №9 - С.15-26.

Для внесения в модель процесса коксования данных по распределению температур, рассчитанных на трехмерной модели, было произведено усреднение значений температур по ширине стенки, разделяющей печную и коксовую камеру (рисунок 5).

у = 2,2157ха - 18,055хг + 23.243Х2 + 70,364х + 1340,1

2 2,5 3 Высота, м

Рисунок 5. - Усредненное по ширине разделительной стенки (между печной и коксовой камерой) значение температуры при фактическом режиме горения в зависимости от высоты печной камеры

В виде полиномиальных зависимостей температуры стенки, разделяющей печную и коксовую камеру, от высоты обогревательного канала, данные вводились в двумерную модель процесса коксования угольной шихты.

Стенка Коксовый пирог Стенка

4,03

з 67 Температура, °С

151100-1200 3 01000-1100

1Л и 9 сс ш V N 01 о

Ю Ю (О ю

3 о о о о" о" о" о" о" ширина, м

Рисунок 6. Распределение температур в коксовом пироге при фактическом режиме

горения

Как показывают результаты расчета распределения температур при фактическом режиме горения (рисунок 6), в коксовом пироге имеется одна область по центральной оси камеры коксования на уровне 1м с минимальными значениями температуры кокса. Подобный минимум

наблюдается и в распределении значений СБЯ. Среднее значение СБЯ по сечению коксового пирога равно 56%.

Для определения влияния режимных параметров батареи на равномерность распределения температур и прочности кокса в коксовой камере батареи проведены эксперименты на численных моделях. Сравнивались три режима горения (рисунок 7): 1) расход газа 0,00166 кг/с, расход воздуха 0,0268 кг/с, коэффициент избытка воздуха 1,4 (рисунок 5 и 6); 2) 0,00166 кг/с, 0,021 кг/с, 1,16; 3) 0,00184 кг/с, 0,0235 кг/с, 1,21.

1550 --

/3

1500 ---------- -------------- ---------------

у 1450 -I-----^^Г"^/' /

Восходящий ПОТОК /"""«х/Ч^

е 1400-1------------ ------ ------—ч

I ! ¿у'

« ¡350 1—"----I— ' 4

£ 1300 ---------------------------^-

Нисходящий тоток^^^--^^,

1200 -"-Т-т-Т-Т-т-Т-I

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 Высота, м

Рисунок 7. Усредненное по ширине разделительной стенки (между печной и коксовой камерой) значение температуры при 1, 2 и 3-ем режиме горения в зависимости от высоты обогревательного канала

/ 3 /

/1

поток

_____

Нисходящий ПОТОК "

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4, Высота, м

пкшаин ■шапн пкшапи тчаштшяшт мкъштж ■■■

■шшнн

■№шяят

тшвит

мгсгюжшнв

ШХаХ^ШаИИВ

шчхъшшшшя ■шнвм

Ш&ЖШШШШ В1 ЙКЯЯКШШМ

тгвкккшшк

»«»КЯйКйШШ?

Юв»

ш?«

ЙЖ'И!

гагки

йЯ«>11

¡«сои йккм

На рисунке 8 и 9 представлено распределение температур в коксовом

пироге при втором и третьем режиме горения соответственно.

Стенка Коксовый пирог Стенка

-м-►

»,40

Температура, °С

□ 1300-1400

□ 1200-1300 К1100-1200 01000-1100

□ 900-1000 М 800-900

ширина, м

Рисунок 8. Распределение температур в коксовом пироге при 2-ом режиме горения

При втором режиме горения в коксовом пироге имеются две области по центральной оси камеры коксования на уровне 1 и 3,6 м с минимальными значениями температуры кокса.

Стенка •«->--»

Коксовый пирог

Стенка

гттттп

«яжшшшл

«ймь ■.¿Л

ш

¡л,

ЧУ\НН& /;

ЙШ

ш

£¿1 ■ а

■.\X\IBL .-..ив ал

;>.\\1И1 .1

Х^ММ! ...а

Температура, °С

□ 1300-1400

□ 1200-1300 Я1100-1200 01000-1100 О 900-1000 ■ 800-900

4,40 4,03 3,67 3,30 2,93 2,57 2,20 1,83 1,47 1,10 0,73 0,37 0,00

ширина, м

Рисунок 9. Распределение температур в коксовом пироге при 3-ем режиме горения

Среднее значение по сечению коксового пирога при втором режиме горения равняется 55%, а при третьем 57%, что является следствием повышения равномерности распределения температур.

На основании результатов расчетов сделан вывод, что третий режим горения позволяет повысить среднее значение показателя качества кокса С8Я в коксовом пироге относительно первого (фактического) режима. Значение среднеквадратичного отклонения температуры относительно фактических режимных параметров снизилось с 139 до 128, среднеквадратичное отклонение значений СБЯ снизилось с 2,6 до 2,2. Среднее значение С8Я по коксовому пирогу увеличилось с 56 до 57%, а минимальное значение СБЯ возросло с 49 до 52%. Расход газа на батарею при третьем режиме горения относительно первого режима вырос на 1500 м3/ч.

Влияние качества кокса на эффективность доменной плавки определяется следующей зависимостью: уменьшение индекса горячей прочности кокса С811 (в интервале значений от 54,2 до 64,0%) на каждый 1% вызывает снижение производительности доменной печи на 0,5-0,6% и увеличение удельного расхода кокса на 0,3-0,5%.

Увеличение индекса горячей прочности кокса С8Ы при повышении степени равномерности обогрева коксового пирога составило 1%, что позволит снизить расход кокса в доменной печи на 0,4% от удельного расхода кокса или на 1,7 кг кокса/т чугуна. При выплавке 5,3 млн. тонн чугуна в год, снижение расхода кокса составит 9200 тонн кокса в год или в денежном выражении 50 млн. рублей в год. Увеличение затрат на расход

отопительного газа составит 20 млн. рублей. Чистый дисконтированный доход за 7 лет эксплуатации составит 92 млн. рублей.

В четвертой главе рассмотрены вопросы по снижению вредных выбросов в коксохимической промышленности России, на примере усредненного металлургического комбината (УМК), и Европейских стран. Произведено сравнение по основным показателям выбросов вредных веществ, таким как пыль, СО, N02, §02 (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение выбросов вредных веществ КХП УМК и европейских заводов

Суммарные выбросы при производстве

Вредные выбросы 3,8 млн. тонн сухого кокса в Европе на УМК

заводах введенных в эксплуатацию в: России

1980 году 1999 году

Пыль, тыс. т/год о г J,U А с J

СО, тыс. т/год 20,2 4,7 20

БОг, тыс. т/год 6 0,2 3

N02, ТЫС. т/год 8,2 2,6 3

Произведена оценка снижения энергопотребления и вредных выбросов комбинатом при повышении эффективности батарей КХП за счет внедрения энергосберегающих мероприятий, реализации потенциала энергосбережения и экологически чистых и безопасных технологий производства кокса.

Для оценки воздействия вредных выбросов КХП на окружающую среду была применена методология последовательности воздействия (Impact Pathways). При определении эффекта от повышения энерготехнологаческой и экологической эффективности коксовой батареи была использована программно-информационная система «ОптиМет», апробированная на многих отечественных и зарубежных заводах.

Для определения приземных концентраций от вредных выбросов УМК на локальном уровне из программно-информационной системы «ОптиМет» вызывается программа расчета рассеивания «Industrial Source Complex». Результаты расчета отображаются с помощью геоинформационной системы «Карта 2008».

В результате повышения эффективности КХП энерготехнологической системы усредненного металлургического комбината уменьшится количество вредных выбросов в атмосферу: пыли на 1,5 тыс. тонн (3,4%), S02 на 1,1 тыс. тонн (3,6%), NOx на 0.74 тыс. тонн (3.2%), СО на 14,6 тыс. тонн (4,6 %) и парниковых газов в пересчете на С02 на 0,8 млн. тонн (4,2 %). Это приведет к уменьшению воздействия на здоровье населения на локальном уровне: смертность сократится на 13 человек (с 291 до 278) для Новокузнецка и его окрестностей с населением 1,5 млн. человек на площади 100X100 км2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

• Удельный потенциал энергосбережения в коксовой батарее, базирующийся на снижении потерь теплоты с химическим недожогом топлива, с уходящими газами, через ограждения в окружающую среду и с коксовым газом на выходе из батарей, составляет 39 кг. у. т./ т сухого кокса или 30% от общего потребления топливно-энергетических ресурсов батареей.

• Снижение потребления топливно-энергетических ресурсов в коксовой батарее, при реализации разработанных энергосберегающих мероприятий, составляет 2,8 кг. у. т/ т сухого кокса или 2,2 % от суммарного потребления.

• Снижение расхода кокса в доменной печи на основе реализации энергосберегающих мероприятий, разработанных для повышения показателей качества кокса в коксовых батареях, составляет 9,7 кг коксаУ т чугуна или 2,3 % от суммарного расхода кокса в доменной печи.

• Адекватность результатов расчетов на трехмерной численной модели подтверждена результатами сравнения с данными натурного (промышленного) эксперимента. Погрешность результатов расчета компонентов газовой смеси на модели относительно экспериментальных данных составляет не более 20%.

• Полученные в ходе промышленного эксперимента данные и результаты численных расчетов выявили неравномерность распределения температур и горючих компонентов газовой смеси по высоте, ширине и глубине обогревательных вертикалов печной камеры.

• Определены наиболее эффективные режимные параметры коксовой батареи, которые позволяют повысить степень равномерности распределения температур и показателей качества кокса в камере коксования. Значение среднеквадратичного отклонения температуры относительно фактических режимных параметров снизилось с 139 до 128, среднеквадратичное отклонение СБЯ с 2,6 до 2,2. Среднее значение СБ11 по коксовому пирогу увеличилось с 56 до 57%, а минимальное значение С811 возросло с 49 до 52%.

• Внедрение мероприятия по повышению степени равномерности обогрева коксового пирога позволит увеличить показатель качества кокса СБЯ в среднем по коксовому пирогу на 1%, что позволит снизить расход кокса в доменной печи на 1,7 кг кокса / т чугуна. При выплавке 5,3 млн. т чугуна снижение расхода кокса составит 9200 т кокса/год. Экономический эффект составит 30 млн. рублей в год.

• Повышение эффективности коксовой батареи за счет внедрения энергосберегающих, экологически чистых технологий и применения системного анализа, при котором коксовая батарея является сложной многопараметрической системой в виде объекта трехмерного моделирования, и в то же время элементом более сложной системы КХП и металлургического комбината в целом, позволило сократить энергопотребление комбината на 3% и снизить вредные выбросы пыли, БОг, Ж)х, СО и СОг на 3,2-4,6% от количества выбросов комбинатом.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Публикации по перечню рецензируемых изданий ВАК

1. Исаев М.В., Султангузин И.А. Трехмерное моделирование процессов горения в печной камере коксовой батареи // Кокс и химия. - 2010. - №8. - С. 34-38.

2. Исаев М.В., Султангузин И.А., Лупенко В.Г., Назаров H.H. Повышение надежности и эффективности коксохимического производства // Надежность и безопасность энергетики. - 2010. - №4. - С. 67-69.

3. Султангузин И.А., Исаев М.В., Курзанов С.Ю. Оптимизация коксохимического и сталеплавильного производств по энергетическому и экологическому критериям // Металлург. - 2010. - № 9. - 51-55 с.

4. Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Анализ влияния геометрических размеров отопительного канала коксовой печи на длину пламени // Кокс и химия. - 2007. - №9. - С. 19-22.

Публикации в других изданиях

5. Исаев М.В., Султангузин И.А. Численное моделирование процессов горения в коксовой батарее // Материалы V-ой Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». Москва, 27-29 сентября 2010 г. - М.: Издательство МИСиС, 2010. - С. 312 - 320.

6. Султангузин И.А., Исаев М.В., Курзанов С.Ю. Оптимизация коксохимического и сталеплавильного производств по энергетическому и экологическому критериям // Материалы V-ой Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». Москва, 27-29 сентября 2010 г. - М.: Издательство МИСиС, 2010. - С. 425- 434.

7. Исаев М.В., Султангузин И.А., Сергиевский Э.Д., Крылов А.Н., Яшин А.П. Моделирование горения газа в коксовой печи // Труды 3-ей Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика». Изд-во МЭИ. Москва, 21-29 сентября 2006 г. - С. 184-186.

8. Исаев М.В., Султангузин И.А., Сергиевский Э.Д., Крылов А.Н., Яшин А.П. Математическое моделирование процессов горения и теплообмена в коксовой печи // 13-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 1-3 марта 2007г. - С. 493 - 494.

9. Исаев М.В., Султангузин И.А. Моделирование процессов горения в коксовой печи У/ 16-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 28-29 февраля 2010 г. С. 474 - 475.

10. Гюльмалиев A.M., Калабин Г.А., Карунова Е.В., Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Способ определения прочности металлургического

¿L 20

кокса II Патент № 2368891 зарегистрирован 27.09.2009 по заявке № 2008114407 от 16.04.2008.

П.Исаев М.В., Султангузин И.А. Моделирование горения газа в коксовой печи // Труды 4-ой Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика». Изд-во МЭИ. Москва, 15-17 октября 2008 г. - С. 133-136.

12. Исаев М.В., Болотова В.В., Султангузин И.А. Разработка единой математической модели горения и теплообмена на основе программного комплекса FLUENT // 14-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 28-29 февраля 2008: Тез. докл. В 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. Т. 2. - С. 393-394.

13. Исаев М.В., Султангузин И.А. Энергетический аудит коксохимического производства металлургического комбината // 15-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 26-27 февраля 2009: Тез. докл. В 3-х т.-М.: Издательский дом МЭИ, 2009. Т.2. - С. 447-448.

14. Исаев М.В., Султангузин И.А. Разработка и описание концепции построения АСУТП коксовой батареи // 16-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 25-26 февраля 2010: Тез. докл. В 3-х т.-М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т. 2. - С.473-474.

15. Исаев М.В., Султангузин И.А. Математическое моделирование процессов горения и теплообмена в коксовой батарее // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы теплоэнергетики». Изд-во ЮУрГУ. Челябинск, 17-19 апреля 2007 г. - С. 69-71.

16. Болотова В.В., Исаев М.В., Султангузин И.А. Анализ энергетической и экономической эффективности системы утилизации пара установок сухого тушения кокса // 13-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 1-3 марта 2007. С. 486-487.

17. Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Анализ влияния степени закрытости канала на длину пламени и пути перемешивания газов в коксовой печи // Материалы VII международной научно-технической конференции «Тепло - массообменные процессы в металлургических системах». 6-8 сентября 2006 г. - Мариуполь: ПГТУ, 2006. - С. 85 - 90.

18. Яшин А.П., Исаев М., Рысов С., Султангузин И.А. Постановка задачи построения виртуальной коксовой батареи на основе единой математической модели процесса коксования // 12-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 1-3 марта 2006 г. С. 411-412. ^

Подписано в печать^. II Wf. Зак.^^ Тир .ЦОС П.л. 1%д Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

Оглавление.

Введение.

1 Современное состояние коксового производства и анализ путей повышения энерготехнологической эффективности коксовой батареи

1.1 Назначение и способ производства кокса.

1.2 Анализ способов обогрева и конструктивных особенностей коксовых батарей.

1.2.1 Классификация коксовых батарей.

1.2.2 Обогрев коксовых батарей.

1.2.3 Анализ гидравлического режима коксовых батарей.

1.2.4 Анализ конструктивных особенностей печных камер.

1.3 Анализ путей повышения энерготехнологической эффективности коксовых батарей.

1.3.1 Влияние показателей качества кокса на энергопотребление в доменных печах.

1.3.2 Анализ факторов влияющих на качество кокса.

1.3.2.1 Влияние состава угольной шихты на качество кокса.

1.3.2.2 Влияние плотности загрузки и влажности шихты на показатели качества кокса.

1.3.2.3 Анализ температурного режима процесса обогрева и его влияния на показатели качества кокса.

1.3.2.4 Анализ методов математического моделирования физико-химических процессов в коксовой батарее.

1.3.3 Анализ методов сохранения и полезного использования теплоты после коксовой батареи.

1.3.3.1 Методы утилизации теплоты с уходящими газами.

1.3.3.2 Анализ тепловых потерь через ограждающие конструкции коксовых батарей и методы их устранения.

1.3.3.3 Анализ потерь теплоты с прямым коксовым газом.

1.3.3.4 Анализ методов утилизации теплоты кокса.

1.4 Снижение вредных выбросов на коксохимических производствах Европейских стран и России.

Актуальность работы

Коксохимическое производство (КХП) является одним из основных потребителей топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на металлургическом комбинате (МК). На производство кокса расходуется порядка 67% всех ТЭР, потребляемых на КХП. Основным продуктом на КХП является кокс, который получают в коксовых батареях. Годовой выжиг кокса на крупных МК, в зависимости от количества коксовых батарей и их производительности, составляет 3-5 млн. тонн. Коксовые батареи потребляют следующие виды топливно-энергетических ресурсов: коксовый газ, доменный газ, пар и электроэнергию.

Для определения актуальности диссертационной работы, на базе проведенного энерготехнологического обследования МК полного цикла ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» (ОАО «ЗСМК») рассмотрен баланс потребления и выработки ТЭР на КХП, отнесена доля затрат ТЭР на коксовый цех, как части КХП, и определен потенциал энергосбережения в коксовых цехах и коксовых батареях в частности.

Основным потребителем ТЭР на КХП комбината является коксовое производство. При производстве 3,8 млн. т сухого кокса в коксовых цехах (КЦ) расходуют 507 тыс. т у.т. в год. Основными потребителями ТЭР в КЦ являются коксовые батареи - 485 тыс. т у.т. в год. Годовое потребление ТЭР батареями составляет: коксовый газ - 548 млн. м (309 тыс. т у.т.), доменный газ — 1120 млн. м3 (150 тыс. т у.т.), пар — 617 тыс. ГДж (21 тыс. т у.т.), электроэнергия - 40 млн. кВт-ч (5 тыс. т у.т.).

На основе проведенного энергетического обследования определен следующий потенциал энергосбережения для батарей: снижение потерь теплоты от неполного сгорания - 11 тыс. т у.т. в год, полезное использование теплоты с продуктами сгорания после регенератора — 48 тыс. т у.т. в год, снижение потерь теплоты через ограждения коксовой батареи в окружающую среду — 31 тыс. т у.т. в год, полезное использование теплоты коксового газа на выходе из батарей — 55 тыс. т у.т. в год.

По основным энерготехнологическим показателям проводилось сравнение эффективности работы коксовых батарей комбината с современными высокоэффективными зарубежными батареями. Сравнение показало высокий потенциал энергосбережения батарей комбината и подтвердило необходимость его реализации.

При реализации потенциала энергосбережения необходимо учитывать влияние вводимых изменений на качество кокса. Кокс должен обладать высоким качеством, стандарты для которого определяет доменное производство. Чем ниже качество кокса, тем больше потребление ТЭР в доменном производстве. Повышение качества кокса является приоритетной актуальной для комбината целью, достижение которой позволит сократить потребление ТЭР. При увеличении горячей прочности кокса CSR на 1%, годовая экономия в доменных печах составит 9200 тыс. тонн кокса в год, что обеспечит экономический эффект в 30 млн. рублей в год.

В коксохимической промышленности России эксплуатируются 62 батареи, которые производят 40 млн. тонн кокса в год. Фактический срок эксплуатации большинства батарей превышает 30 лет, хотя нормативный амортизационный срок эксплуатации 20 лет. Актуальной задачей является создание батарей с более эффективными конструктивными характеристиками для качественного улучшения процесса коксования.

Для повышения энерготехнологической эффективности коксовой батареи необходимо применять новые современные методы исследования, такие как трехмерное численное моделирование. В диссертационной работе на основе современного вычислительного комплекса «Fluent» проведено трехмерное численное исследование физико-химических процессов в обогревательных вертикалах печной камеры коксовой батареи.

Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината обеспечит значительный экологический эффект на основе снижения вредных выбросов и, как следствие, уменьшение их влияния на здоровье людей.

Цель работы

Повышение энерготехнологической эффективности коксовой батареи металлургического комбината за счет совершенствования режимных параметров на основе трехмерного моделирования тепловых процессов для улучшения показателей качества кокса.

Задачи работы:

• Определение потенциала энергосбережения, направлений повышения энерготехнологической эффективности и разработка энергосберегающих мероприятий.

• Обоснование целесообразности применения трехмерной численной модели по сравнению с двух- и одномерными моделями.

• Проведение численных исследований физико-химических процессов в печной камере коксовой батареи на основе применения методов трехмерного численного моделирования в программном комплексе «Fluent».

• Обоснование пригодности численной модели па основе сравнения с данными натурного (промышленного) эксперимента.

• Применение численной модели для повышения равномерности распределения температур в обогревательном вертикале батареи относительно эксплуатации при фактических режимных параметрах.

• Оценка влияния равномерности распределения температур в обогревательном простенке на распределение температур в коксовой камере и показатели качества кокса.

• Оценка энергетической эффективности и экономической целесообразности использования разработанных решений для повышения качества кокса по высоте, ширине и длине коксового пирога.

• Определение воздействия повышения энерготехнологической эффективности коксовых батарей на снижение вредных выбросов.

Научная новизна:

• Впервые, на основе применения трехмерного численного моделирования физико-химических процессов в печной камере в сочетании с данными, полученными в ходе промышленного эксперимента на коксовой батарее, определено распределение компонентов газовой смеси, температур в факеле и на стенках, разделяющих печную и коксовую камеру.

• На основании полученных данных при численном и экспериментальном исследовании зафиксирована неравномерность распределения температур, горючих компонентов газовой смеси и скоростей по объему печной камеры, что позволило определить наиболее эффективные режимные параметры батареи, относительно фактического режима эксплуатации, для повышения степени равномерности распределения температур и показателей качества кокса в коксовом пироге.

Практическая ценность:

• Определен удельный потенциал энергосбережения в коксовой батарее, базирующийся на снижении потерь теплоты с химическим недожогом топлива, с уходящими газами, через ограждения в окружающую среду и с коксовым газом на выходе из батарей, который составляет 39 кг у. т./ т сухого кокса или 30% от общего потребления ТЭР батареей.

• Снижение потребления ТЭР в коксовой батарее при реализации разработанных энергосберегающих мероприятий составляет 2,8 кг у. т/ т сухого кокса или 2,2 % от суммарного потребления.

• Снижение расхода кокса в доменной печи за счет реализации энергосберегающих мероприятий, разработанных для улучшения показателей качества кокса в коксовых батареях, составляет 9,7 кг кокса/ т чугуна или 2,3 % от суммарного расхода кокса в доменной печи.

• Внедрение мероприятия по повышению степени равномерности обогрева коксового пирога позволило увеличить показатель качества кокса СБЯ в среднем по коксовому пирогу на 1%, что позволяет снизить расход кокса в доменной печи на 1,7 кг кокса/т чугуна. При выплавке 5,3 млн. т чугуна снижение расхода кокса составляет 9200 т кокса в год. Экономический эффект составляет 30 млн. рублей в год.

Достоверность

Приведенные в диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных экспериментальных и численных исследованиях. Сравнение результатов численных исследований, полученных на модели, с экспериментальными данными показывают удовлетворительную сходимость.

Личное участие

Основные результаты получены лично автором под руководством д.т.н., проф. Султангузина И.А.

Апробация работы

Основные положения работы, результаты теоретических и расчетных исследований докладывались и обсуждались на 12, 13, 14, 15 и 16 Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва. 2006 - 2010г.), третьей и четвертой Всероссийских школах-семинарах молодых ученых и специалистов (г. Москва, МЭИ, 2006г., 2008г.), 7-ой международной научно-технической конференции «Тепло - и массообменные процессы в металлургических системах» (г. Мариуполь, Украина, ПГТУ, 2006 г) и пятой Международной научно-практической конференции в МИСиС «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов» (г. Москва, МИСиС 2010 г.).

Публикации

1. Исаев М.В., Султангузии И.А. Трехмерное моделирование процессов горения в печной камере коксовой батареи // Кокс и химия. - 2010. - №8. - С. 3438.

2. Исаев М.В., Султангузин И.А., Лупенко В.Г., Назаров H.H. Повышение надежности и эффективности коксохимического производства // Надежность и безопасность энергетики. - 2010. - №4. - С. 67-69.

3. Султангузин И.А., Исаев М.В., Курзанов С.Ю. Оптимизация коксохимического и сталеплавильного производств по энергетическому и экологическому критериям //Металлург. - 2010. - № 9. - 51-55 с.

4. Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Анализ влияния геометрических размеров отопительного канала коксовой печи на длину пламени // Кокс и химия. - 2007. - №9. - С. 19-22.

5. Исаев М.В., Султангузин И.А. Численное моделирование процессов горения в коксовой батарее // Материалы V-ой Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». Москва, 27-29 сентября 2010 г. - М.: Издательство МИСиС, 2010. - С. 312 - 320.

6. Султангузин И.А., Исаев М.В., Курзанов С.Ю. Оптимизация коксохимического и сталеплавильного производств по энергетическому и экологическому критериям // Материалы V-ой Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология. Безопасность технологических процессов». Москва, 27-29 сентября 2010 г. - М.: Издательство МИСиС, 2010. - С. 425- 434.

7. Исаев М.В., Султангузин И.А., Сергиевский Э.Д., Крылов А.Н., Яшин А.П. Моделирование горения газа в коксовой печи // Труды 3-ей Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика». Изд-во МЭИ. Москва, 21-29 сентября 2006 г. - С. 184-186.

8. Исаев М.В., Султангузин И.А., Сергиевский Э.Д., Крылов А.Н., Яшин А.П. Математическое моделирование процессов горения и теплообмена в коксовой печи // 13-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 13 марта 2007г. - С. 493 - 494.

9. Исаев М.В., Султангузин И.А. Моделирование процессов горения в коксовой печи // 16-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 28-29 февраля 2010 г. С. 474-475.

10. Гюльмалиев A.M., Калабин Г.А., Карунова Е.В., Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Способ определения прочности металлургического кокса // Патент № 2368891 зарегистрирован 27.09.2009 по заявке № 2008114407 от 16.04.2008.

11. Исаев М.В., Султангузин И.А. Моделирование горения газа в коксовой печи // Труды 4-ой Всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение — теория и практика». Изд-во МЭИ. Москва, 15-17 октября 2008 г. - С. 133-136.

12. Исаев М.В., Бологова В.В, Султангузин И.А. Разработка единой математической модели горения и теплообмена на основе программного комплекса FLUENT // 14-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 28-29 февраля 2008: Тез. докл. В 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. Т. 2. -С. 393-394.

13. Исаев М.В., Султангузин И.А. Энергетический аудит коксохимического производства металлургического комбината // 15-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 26-27 февраля 2009: Тез. докл. В 3-х т— М.: Издательский дом МЭИ, 2009. Т.2. - С. 447-448.

14. Исаев М.В., Султангузин И.А. Разработка и описание концепции построения АСУТП коксовой батареи // 16-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 25-26 февраля 2010: Тез. докл. В 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т. 2. - С.473-474.

15. Исаев М.В., Султангузин И.А. Математическое - моделирование процессов горения и теплообмена в коксовой батарее // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы теплоэнергетики». Изд-во ЮУрГУ. Челябинск, 17-19 апреля 2007 г.-С. 69-71.

16. Болотова В.В., Исаев М.В., Султангузин И.А. Анализ энергетической и экономической эффективности системы утилизации пара установок сухого тушения кокса // 13-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 1-3 марта 2007. С. 486 - 487.

17. Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Анализ влияния степени закрытости канала на длину пламени и пути перемешивания газов в коксовой печи // Материалы VII международной научно-технической конференции «Тепло - массообменные процессы в металлургических системах». 6-8 сентября 2006 г. - Мариуполь: ПГТУ, 2006. - С. 85 - 90.

18. Яшин А.П., Исаев М., Рысов С., Султангузин И.А. Постановка задачи построения виртуальной коксовой батареи на основе единой математической модели процесса коксования // 12-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Москва, 1-3 марта 2006 г. С. 411 - 412.

Структура и объем работы

Диссертация изложена на 178 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов, приложения. Работа содержит 52 рисунка и 43 таблиц, 4 приложения, список использованных источников содержит 68 наименований.

145 Выводы

• Удельный потенциал энергосбережения в коксовой батарее, базирующийся на снижении потерь теплоты с химическим недожогом топлива, с уходящими газами, через ограждения в окружающую среду и с коксовым газом на выходе из батарей, составляет 39 кг у. т./ т сухого кокса или 30% от общего потребления топливно-энергетических ресурсов батареей.

• Снижение потребления топливно-энергетических ресурсов в коксовой батарее, при реализации разработанных энергосберегающих мероприятий, составляет 2,8 кг у. т/ т сухого кокса или 2,2 % от суммарного потребления.

• Снижение расхода кокса в доменной печи на основе реализации энергосберегающих мероприятий, разработанных для повышения показателей качества кокса в коксовых батареях, составляет 9,7 кг кокса/ т чугуна или 2,3 % от суммарного расхода кокса в доменной печи.

• Адекватность результатов расчетов на трехмерной численной модели подтверждена результатами сравнения с данными натурного (промышленного) эксперимента. Погрешность результатов расчета компонентов газовой смеси на модели относительно экспериментальных данных составляет не более 20%.

• Полученные в ходе промышленного эксперимента данные и результаты численных расчетов выявили неравномерность распределения температур и горючих компонентов газовой смеси по высоте, ширине и глубине обогревательных вертикалов печной камеры.

• Определены наиболее эффективные режимные параметры коксовой батареи, которые позволяют повысить степень равномерности распределения температур и показателей качества кокса в камере коксования. Значение среднеквадратичного отклонения температуры относительно фактических режимных параметров снизилось с 139 до 128, среднеквадратичное отклонение С8И. с 2,6 до 2,2. Среднее значение С8Я по коксовому пирогу увеличилось с 56 до 57%, а минимальное значение С8Я возросло с 49 до 52%.

• Внедрение мероприятия по повышению степени равномерности обогрева коксового пирога позволит увеличить показатель качества кокса С8Я в среднем по коксовому пирогу на 1%, что позволит снизить расход кокса в доменной печи на 1,7 кг кокса / т чугуна. При выплавке 5,3 млн. т чугуна снижение расхода кокса составит 9200 т кокса/год. Экономический эффект составит 30 млн. рублей в год.

• Повышение эффективности коксовой батареи за счет внедрения энергосберегающих, экологически чистых технологий и применения системного анализа, при котором коксовая батарея является сложной многопараметрической системой в виде объекта трехмерного моделирования, и в то же время элементом более сложной системы КХП и металлургического комбината в целом, позволило сократить энергопотребление комбината на 3% и снизить вредные выбросы пыли, 802, МЭХ, СО и С02 на 3,2 - 4,6% от количества выбросов комбинатом

1. Абрамович Г.Н., Крашенинников С.Ю., Секундов А.Н., Смирнова И.П. Турбулентное смешение газовых струй / Под ред. Т.Н. Абрамовича. М.: Наука, 1974- 272 с.

2. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П., Худяков В. А. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Том I. Метод расчета. М.: ВИНИТИ, 1971. - 267 с.

3. Аммосов И.И., Еремин И.В., Сухенко С.И., Ошуркова JT.C. Расчет шихт для коксования на основе петрографических особенностей углей // Кокс и химия. 1957. - № 12. - С. 9-14.

4. Анпушкин Ю.М., Маслов Г.Ф. Исследование диффузионного горения высокоэнергетических газовых топлив в турбулентном спутном и встречном воздушном потоке // Физика горения и взрыва. 1980. - №1. - С. 26-36

5. Арутюнов В.А. О процессах смешения в коаксиальных турбулентных струях и их расчете // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1963. - №11. -С. 207-215

6. Асланян Г.С., Майков И.Л. Численное моделирование турбулентного горения газообразного топлива в осесимметричных камерах/ Физика горения и взрыва, 1998, т.34, №4

7. Баев В.К., Константиновский В.А., Сидоров И.В. Смешение спутных потоков в канале постоянного сечения при наличии зоны рециркуляции // Физика горения и взрыва. 1972. - №1. - С. 70-76

8. Баев В.К., Ясаков В.А. О характере влияния подъемных сил на длину диффузионных пламен // Физика горения и взрыва. 1974. - №6. - С. 835841

9. Бепплер Э., Гроспич К.-Х., Луис Г., Неллес Л. Влияние качества кокса на работу доменной печи // Чёрные металлы. 1999. - Октябрь. - С.10-18.

10. Бородулин A.B., Горбунов А.Д., Романенко В.И., Орел Г.И. Домна в энергетическом измерении. Кривой Рог: СП «МИР», 2004. - 436 с

11. Браун Н.В. Приоритетные направления развития коксохимии. Уровень разработок новой техники и технологии в СССР // Кокс и химия. 1988. -№ 1.-С. 2-7.

12. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н. и др. Металлургия чугуна /под ред. Ю.С. Юсфина. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 774 с.

13. Вирозуб И.В., Ивницкая Н.С., Лейбович P.E. Расчёты коксовых печей и процессов коксования с применением ЭВМ. К.: Выща шк., 1989. - 303с.

14. Вирозуб И.В., Кустов Б.И. Тепловой режим коксовых печей. Харьков: Металлургиздат, 1960. - 240 с.

15. Вулис Л.А., Ершин Ш.А., Ярин Л.П. Основы теории газового факела. Л.: Энергия, 1968.-203 с.

16. Вулис Л.А., Ярин Л.П. Аэродинамика факела. Л.: Энергия, 1978. - 216с.

17. Гагарин С.Г. Кинетика формирования битумов при термической обработке углей // Кокс и химия. 2000. - № 4. - С. 22-28

18. Гагарин С.Г., Еремин И.В. Компьютерный мониторинг прочности кокса на основе петрографической модели расчета угольных шихт // Кокс и химия. -1995.-№2.-С. 10-15.

19. Гаусорн В., Уиделл Д., Хоттел Г. Смешивание и горение в турбулентных газовых струях // Вопросы горения. Сб. переводов статей: Пер. с англ. М.: ИЛ, 1953. - С.146-193

20. Глинков М.А. Длина факела мартеновской печи // Сталь. 1944. - №1-2. -С. 7-13

21. Глущенко И.М. Прогноз качества кокса. М.: Металлургия, 1976. 200 с.

22. Грязнов Н.С. Основы теории коксования М.: Металлургия, 1976 - 311с.

23. Гюльмалиев A.M., Гагарин С.Г., Трифанов В.Н., Султангузин И.А., Яшин А.П. Математическое моделирование процессов теплопереноса и термической деструкции угольной шихты в коксовых печах // Кокс ихимия.2004. №9 - С.15-26

24. Данилин Е.А., Лобов A.A., Рубчевский В.Н. Опыт освоения установки теплового обезвреживания и утилизации тепла дымовых газов коксовых батарей // Кокс и химия. 2005. - № 11. - С. 35-41.

25. Еремин И.В., Броновец Т.М. Марочный состав углей и их рациональное использование. М.: Недра, 1994. - 254 с

26. Еремин И.В., Гагарин С.Г. Расчет шихт для коксования на основе петрографической модели // Кокс и химия. 1992. - № 12. - С. 9-15.

27. Золотухин Ю.А. О технологической ценности углей для коксования // Кокс и химия. 1996. - № 8. - С. 6-10

28. Киселев Б.П. Состояние сырьевой базы коксования России // Кокс и химия. 2001. - № 3. - С. 18-26.

29. Китаев Б.И. Ламинарный режим факела // Сталь. 1949. - №5. - С. 400-402

30. Курунов И.Ф. Качество кокса и возможности снижения его расхода в доменной плавке // Металлург. 2001. - № 11. - С. 39-46.

31. Курунов И.Ф. Разработка ресурсосберегающих технологий доменной плавки на основе ее исследования и математического моделирования: Дис. . д-ра техн. наук в форме науч. докл. М., 2003. 108 с.

32. Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс / Москва, "Металлургия", 1975. 520 с.

33. Лейбович P.E., Яковлева Е.И., Филатов А.Б. Технология коксохимического производства / изд. 3-е., доп. и перераб. М., "Металлургия", 1982. 360 с.

34. Лисиенко В.Г. Аэродинамические характеристики факела в условиях действия подъемных сил // Известия ВУЗов. Черная металлургия. 1969. -№4.-С. 143-149

35. Пинчук С.И. Научные основы повышения и стабилизации качества доменного кокса на базе разработки и внедрения контролируемой технологии коксования: Дис. . д-ра техн. наук. — Днепропетровск, 1990. -473 с

36. Роде В., Бек К.-Г. Прекарбон новый способ использования предварительно нагретого коксующегося угля // Глюкауф. - 1973. - №6. -С. 28-39

37. Ромасько B.C., Санчес М.Г. Выбор параметров температурного режима коксования // Кокс и химия. 1995. - № 4. - С. 13-16

38. Рябиченко А.Д., Динельт В.М., Комаров А.Н., Иванов A.M. Влияние режимных параметров и технологической подготовки шихты на особенности эксплуатации большеемких коксовых батарей // Кокс и химия. 1983,-№9.-С. 24-27

39. Савчук H.A., Курунов И.Ф. Доменное производство на рубеже XXI века // Новости черной металлургии за рубежом. Ч. II, Прилож. 5. - М.: Черметинформ, 2000. - 42 с.

40. Ситас В.И., Султангузин И.А, Шомов А.П. и др. Программно-информационная система «Опти1\4ет» управления энергетическими и сырьевыми ресурсами металлургического комбината // Вестник МЭИ. -2003.-№5.-С. 114-119.

41. Станкевич A.C., Круглова В.Н., Ворсина Д.В., Золотухин Ю.А. Модель оптимизации показателей прочности кокса на основе химико-петрографических параметров углей и нелинейного программирования // Кокс и химия. 2000. - № 5. - С. 21-29

42. Станкевич A.C., Чегодаева H.A., Вене В.А., Черемискина А.Н. Оптимизация состава шихты для прогнозирования качества кокса по химико-петрографическим характеристикам // Кокс и химия. 1998. - № 9. -С. 11-17.

43. Султангузин И.А. Анализ процессов горения отопительных газов вкоксовой батарее// Кокс и химия.2007. №3 - С. 11-20

44. Султангузин И.А. Научно-технические основы моделирование и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината. Авт. реф. дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н. М.: МЭИ, 2005. -435 с.

45. Султангузин И.А. Научно-технические основы моделирования и оптимизации энерготехнологической системы металлургического комбината: Дисс. . д-ра техн. наук. М.: МЭИ, 2005. - 414 с.

46. Султангузин И.А., Коновалова Ю.В., Габов А.И., Беляничев С.Н., Шкитко С.К., Яшин А.П., Гюльмалиев A.M. Разработка единой кинетической и диффузионной модели горения газов в коксовой батарее // Кокс и химия 2007. №4.-С. 12-16.

47. Султангузин И.А., Ситас В.И., Шомов П.А. и др. // Металлургическая теплотехника: История, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова. Москва, 1-3 февраля 2006 г. С. 556-560.

48. Султангузин И.А., Ситас В.И., Шомов П.А. и др. Системный анализ влияния коксохимического производства на энерготехнологические, экологические и экономические показатели металлургического комбината // Кокс и химия. 2006. № 5. - С. 44-54.

49. Султангузин И.А., Яшин А.П., Исаев М.В. Анализ влияния геометрических размеров отопительного канала коксовой печи на длину пламени // Кокс и химия. 2007. - №9. - С. 19-22.

50. Сухоруков В.И. Научные основы совершенствования техники и технологии производства кокса. Екатеринбург, 1999. - 393 с

51. Сухоруков В.И., Стахеев С.Г., Стефаненко В.Т., Куколев Я.Б. О некоторых проблемах локализации и обезвреживания выбросов в коксовом производстве // Кокс и химия. 2006. - № 3. - С. 54-57.

52. Сысков К.И. Теоретические основы оценки и улучшения качества доменного кокса. М.: Металлургия, 1984. - 184 е.,

53. Франк-Каменецкий Д. А. Основы макрокинетики. Диффузия и теплопередача в химической кинетике: 4-е издание. Долгопрудный: издательский дом "Интеллект", 2008. -408 с.

54. Энергосберегающие технологии в СССР и за рубежом: Аналитический альбом/ Под общ. ред. д.т.н. профессора С.Н. Ятрова. М.: 1989. страница 101.

55. Chatterjee A. Alternative Ironmaking Technologies a Techno-Economic Comparison // Intern. Workshop on Romelt Process. 6-7 April 2000. - Delhi, India, 2000. -P. 1-34.

56. Chen K. L., Chin M. Q. Mathematical Model of a Coke Oven // Ironmaking Conf. Proc. 1985. - Vol. 44. - P. 279-286.

57. Energy Use in the Steel Industry // International Iron and Steel Institute -Brussels, September 1998 P. 28-37

58. Fallot L. Modelling finite-rate chemistry effects in nonpremixed turbulent combustion: test on the bluff-body stabilized flame // Combustion and flame / 1997-P. 298-318

59. Fisher R., Hein M. Environmental Control of European Coking Plant at the beginning of the 21st century // Proceedings 4th European Coke and Ironmaking Congress. June 19-21 2000 Paris - P.542-546

60. Frolov S.M., Basevich V.Ya., Neuhaus M.G., Tatschl R. A Joint velocity-scalar PDF Method for Modeling Premixed and Nonpremixed Combustion // Advanced Computation & Analysis of Combustion / Ed. G.D.Roy et al. -Moscow, 1997.-P. 537-561

61. Gaillet J.P., Griffay G., Roth J. L. Theoretical and experimental srudy of heat transfer in coke oven // Ironmaking conference proceedings, 1988. P. 537-561.

62. Gunther R., Lenze B. Exchange Coefficients and Mathematical Models of JetDiffusion Flames // 14th Symp. (Int.) on Combustion. 1972. - P. 675-687.

63. Merk H. J. The Macroscopic Equations for Simultaneous Heat and Mass Transfer in Isotropic, Continuous and Closed Systems. Appl. Sei. Res., 8:73-99, 1958.

64. Merrick D. Mathematical models of the thermal decomposition of coal. 4. Heat transfer and temperature profiles in a coke-oven charge// Fuel. — 1983. Vol. 62. -May.-P. 553-561.

65. Rabl A., Spadaro J.V. // Annual Reviews Energy Environment. 2000. - Vol.25. - P.601-627.

66. Taketomi H., Nishioka K., Nakashima Y. et al. Research on coal pretreatment process of SCOPE21 // Proc. 4th European Coke and Ironmaking Congr. Paris, 2000. - Vol.2. - P. 640-645.