автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка и внедрение способов и устройств, обеспечивающих энергосбережение и снижение вредных выбросов при сжигании газа в металлургических печах

На правах рукописи

ДРУЖИНИН Геннадий Михайлович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СПОСОБОВ И УСТРОЙСТВ,

ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И СНИЖЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗА В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких

металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург, 2004

Работа выполнена в лаборатории сжигания газообразного топлива ордена «Знак почета» Научно-исследовательского института металлургической теплотехники (ОАО «ВНИИМТ»),

Официальные оппоненты:

Заслуженный работник высшего образования РФ, доктор технических наук, профессор Лобанов В.И.;

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических

наук, профессор Торопов Е.В.;

доктор технических наук, профессор Шульц Л. А.

Ведущая организация - Институт тепловых металлургических агрегатов и технологий «Стальпроект» им. В.Е.Грум-Гржимайло (г. Москва).

Защита состоится « » 2004 г. в часов на засе-

дании диссертационного совета Д 212.285.05 при Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу: 620002, г.Екатеринбург, ул.Мира, 19, ауд. I (зал Ученого совета). Тел.факс 8(343) 374-38-84 ученого секретаря совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета - УПИ.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного сове™ доктор технических наук, профессор

4 3 0 6 $ ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКАДИССЕРТАЦИИ

Актуальность работы. Основными особенностями и недостатками отечественной металлургии являются высокие капиталоемкость, энерго- и ресурсопотребление. На производство продукции металлургического комплекса расходуется 14% топлива и 33% электроэнергии от их общего потребления в промышленности, что объясняется достаточно низким техническим уровнем металлургических производств по сравнению с промышленно-развитыми странами. В результате, удельные расходы условного топлива в 1,5 -5-3 раза, а суммарное негативное воздействие на окружающую среду в 2 раза выше. Согласно намеченным Правительством Российской Федерации мерам по развитию металлургической промышленности планируется к 2010 году сократить удельные затраты топливо-энергетических ресурсов в металлургическом переделе на 17% при увеличении общего производства продукции на 10 12%. Это значит, что весь прирост должен быть обеспечен за счет сэкономленных видов энергии, а энергосбережение является актуальной задачей на сегодняшний день. Кроме того, любое снижение удельного расхода топлива связано с уменьшением валовых выбросов и тепла, что, в свою очередь, подтверждает актуальность работы.

Одним из видов топливопотребляющих агрегатов в металлургии являются пламенные печи, отапливаемые газом. Эффективность их определяется, в первую очередь, состоянием и работой системы отопления, правильностью выбора горелочных устройств и режимов сжигания. Это обеспечивается при условии соответствия характеристик факелов требованиям технологии и режимам работы агрегата. Широкая практическая реализация данного принципа возможна только при наличии, с одной стороны, достаточной номенклатуры горелочных устройств с характеристиками факелов, а с другой - сформулированных требований к горелкам и системам отопления агрегатов.

Целью работы является развитие и обобщение расчетно-

экспериментальных и промышленных методов исследований характеристик

факелов и разработка на этой основе металлургиче-

БНБЛИОТЕКЛ

СПетц О» ТОО

ских печей, обеспечивающих снижение удельных расходов топлива и вредных выбросов при сжигании различных видов газообразного топлива.

Научная новизна результатов работы. На крупномасштабных экспериментальных стендах выявлено влияние конструкции горелки, вида топлива, тепловой мощности, коэффициента избытка воздуха, степени крутки воздушного потока, а также формы и размеров тоннеля и степени стеснения факела на теплообменные характеристики.

Разработана методика определения как общей, так и конвективной теплоотдачи по длине камеры сгорания для «эталонных» горелок в зависимости от особенностей конструкции, режимных параметров и соотношения размеров горелка-камера.

Впервые показано влияние на теплоотдачу конвекцией от ограниченных струй внутреннего состояния потоков, определяемого конструктивными особенностями горелки. Введено понятие конструктивного коэффициента горелки и представлены численные значения для различных реальных конструкций.

Получены новые экспериментальные данные на огневых стендах и промышленных агрегатах о влиянии основных режимных параметров (температуры воздуха горения, коэффициента избытка воздуха, температуры в печи и теплоты сгорания топлива) на образование оксидов азота. При расчете выбросов оксидов азота конструкцию горелочного устройства целесообразно учитывать величиной базового коэффицента, определяемого типом печи.

Получена расчетная формула для определения выбросов оксидов азота за нагревательными и термическими печами, позволяющая прогнозировать основные пути снижения NOX как при реконструкции существующих агрегатов, так и при проектировании новых.

Впервые экспериментально подтверждено наличие двух механизмов стабилизации воспламенения (внутреннего и наружного) в разомкнутом факеле плоскопламенной горелки, существование которых определяется температурой продуктов сгорания и концентрацией кислорода в печном объеме. Изучено влияние режимных и конструктивных параметров плоскопламенной горелки и сопряженного с ней печного объема на стабилизацию воспламенения, установ-

лены численные значения определяющих величин (температуры продуктов сгорания и содержание О2 в восходящем потоке) и взаимосвязь между ними.

Разработан алгоритм и методика расчета температурных условий стабилизации воспламенения, проведено сравнение опытных и расчетных данных, показывающее возможность использования методики для определения механизма стабилизации при работе горелок на промышленных объектах.

Практическая ценность. С использованием научных результатов сформулирован универсальный алгоритм выбора и конструирования горелочных устройств и способов отопления металлургических пламенных печей, включающий следующие этапы:

- определение (формирование) требований к характеристикам факела и параметрам работы горелок и систем отопления, обуславливаемых тепловым, температурным и гидравлическим режимами печей, а также содержанием вредных выбросов;

- выбор конструкции или определение типа горелки с использованием характеристик «эталонных» горелочных устройств;

- конструирование горелочного устройства на основе выбранного «эталонного» аналога;

- выбор методики и стенда для испытаний горелки и исследование характеристик факела;

- определение схемы (способа) отопления на основе анализа результатов стендовых исследований характеристик факелов и необходимости обеспечения требований технологического процесса агрегата.

Ряд научных результатов были включены в методику испытаний автоматизированных горелочных устройств металлургических агрегатов стран-участниц СЭВ и отраслевой методики государственных испытаний горелочных устройств в Опорном испытательном центре Минчермета СССР.

С использованием научных результатов работы созданы плоскопламенные горелочные устройства для сжигания природного, коксового, коксодомен-ного газов и их смесей. Разработанные горелки успешно эксплуатируются на металлургических заводах бывшего СССР и за рубежом; эти разработки ис-

пользованы институтом «Сталыгроек!» при внедрении стандартов предприятия (нормалей) на плоскопламенные горелочные устройства

Экспериментальные данные по механизму образования и методические рекомендации по снижению оксидов азота при сжигании газообразных видов топлива в высокотемпературных нагревательных печах использованы при разработке ГОСТ Р 50591-93, действующего в настоящее время.

Практическая ценность разработанных способов сжигания газообразного топлива и конструкций горелочных устройств подтверждена шестнадцатью авторскими свидетельствами и патентами, большинство из которых внедрены на промышленных агрегатах со значительным экономическим эффектом.

Степень достоверности результатов исследований. Проведенные исследования отличаются высокой степенью достоверности, т.к. все стенды и исследованные горелочные устройства были выполнены в реальных промышленных размерах, применялись современные контрольно-измерительные приборы и уникальное оборудование. Результаты экспериментов неоднократно проверялись на повторяемость и сравнивались с известными данными других авторов. Кроме того, все полученные материалы не противоречат известным физическим закономерностям и проверены неоднократными ссылками в публикациях других авторов, в т.ч. и при разработке нормативных материалов.

Автор защищает:

1. Новое представление о горелочном устройстве как совокупности элементов, формирующих струйно-факельные процессы в соответствии с требованиями металлургических технологий, принципов энергосбережения и экологии.

2. Новые экспериментальные данные по теплообменным характеристикам «эталонных» промышленных горелочных устройств, полученные на огневых стендах по одной методике, и выведенные на их основе расчетные выражения для определения тепловых потоков от факела с учётом конструкции горелки, в т.ч. и конвективной составляющей.

3. Результаты теоретического анализа и экспериментальные данные, доказывающие влияние состояния потоков (степени турбулентности) перед горе-

лочным устройством на аэродинамику истекающих струй и теплоотдачу конвекцией к стенкам камеры.

4. Новый механизм стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле, объясняющий режимы устойчивого и неустойчивого горения в плоскопламенных горелках соотношением топливо-окислитель в следе за соплом и на границе пристенной и обратной зон факела.

5. Новые экспериментальные данные по образованию оксидов азота и способы воздействия на их эмиссию при сжигании природного газа и расчетные эмпирические зависимости, полученные на этой основе.

6. Новые способы и конструкции горелочных устройств и способы сжигания различных видов газообразного топлива применительно к металлургическим агрегатам внедренные в производство, в том числе:

- способ сжигания газа в разомкнутом факеле, позволяющий реализовать принцип сводового отопления в низкотемпературном агрегате с целью повышения равномерности нагрева, снижения удельного расхода топлива и выброса вредных веществ;

- горелочные устройства для сжигания коксового и коксодоменного газов в крупных нагревательных печах, позволяющие повысить равномерность нагрева, снизить расход топлива и выброс вредных веществ.

7. Основные принципы и методические основы испытаний горелочных устройств, явившиеся базовыми для создания методик испытания промышленных горелок.

Апробация работы. Результаты работы доложены и обсуждены на: Международном конгрессе «300 лет Уральской металлургии» (г. Екатеринбург, 2001 г.); международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, 2002 г.); 2-ой международной научно-практической конференции «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии» (г. Москва, 2002 г.), конференции с международным участием «Новые и усовершенствованные технологии для окускования сырья и производства чугуна и ферросплавов» (г. Варна, НРБ, 1990 г.); международном семинаре «Повышение эффективности использования газа в про-

мышленности» (г. Киев, 1987 г.); 8-ом и 9-ом заседаниях секции энергетики и охраны окружающей среды Постоянной комиссии СЭВ по черной металлургии (г. Айзенхюттенштадт, ГДР, 1986 г.; г.Сплит, СФРЮ, 1987 г.); У-ой Всесоюзной научно-технической конференции «Расчет, конструирование и применение промьппленных печей с радиационными трубами» (г. Киев, 1987 г.); Всесоюзном семинаре «Экономия топливо-энергетических ресурсов на предприятиях черной металлургии» (г.Москва, ВДНХ, 1985 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре «Пути дальнейшего снижения расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии» (г. Ленинград, 1985 г.); Всесоюзном совещании «Использование природного газа в народном хозяйстве» (г.Каунас, 1983 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании «Улучшение конструирования, освоения и эксплуатации нагревательных и термических печей заводов черной металлургии» (г.Череповец, 1982 г.); Всесоюзном семинаре «Совершенствование методов нагрева и охлаждения металла в прокатном производстве» (г. Москва, ВДНХ, 1979 г.); Всесоюзных совещаниях по теории и практике сжигания газа г. Ленинград, 1972 г., 1975 г.); Республиканских конференциях по проблемам тепловой работы металлургических печей (г. Днепропетровск, 1973 г., 1976 г.), а также на ряде отраслевых и региональных конференций и семинарах по проблемам повышения эффективности использования топлива в металлургических агрегатах.

Публикации. Результаты выполненных исследований опубликованы в одной монографии, 2-х брошюрах, 33 статьях, 12 авторских свидетельствах и 4 патентах.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, семи глав и заключения. Объем работы - 276 страниц текста - включает 91 рисунок, 17 таблиц, список используемой литературы из 232 наименований и шесть приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана оценка современного состояния вопросов энергосбережения и экологической безопасности при нагреве металла под прокатку и термообработку. Обоснована и сформулирована цель работы.

В первой главе сделан аналитический обзор публикаций по вопросам сжигания различных видов газообразного топлива, типам горелочных устройств, включая их классификацию, и характеристикам факелов, в т.ч. и вредным выбросам, намечены задачи исследований.

Исходя из опыта проектирования и исследования тепловой работы агрегатов, а также расчетного анализа, определены характеристики факелов, которые в современных условиях имеют наибольшее значение для реализации режимов и технологий в печах. Это теплоотдача общая и конвективная по длине факела, температура, излучательная способность и вредные выбросы. Для плоскопламенных горелок дополнительными показателями являются неравномерность падающих тепловых потоков и толщина факела по нормали к своду. Показано, что современные расчетные методики позволяют определять, в основном, интегральные величины общей теплоотдачи на основании целого ряда допущений. При этом не учитываются конкретные условия образования и развития факела и величина конвективной составляющей сложного теплообмена. Расчетные методики с использованием зональных методов позволяют определять и локальные значения теплоотдачи (теплопередачи), но и для этого необходимы данные в виде распределения температур, скоростей и концентраций газов в различных сечениях факела. Получение же такой информации для различных типов факелов промышленных горелок является весьма трудоемким и дорогостоящим процессом и не представляется в настоящее время реальным.

Интенсификация тепловой работы мощных высокотемпературных нагревательных печей возможна в настоящее время только за счет повышения конвективной составляющей сложного теплообмена при сохранении прежних огнеупорных материалов. В этой связи важное значение приобретает теплоотдача конвекцией, возможность ее регулирования и расчета в зависимости от началь-

ных условий образования и развития факела. Достигая в ряде случаев 50% и более от общего теплового потока, величина конвективной составляющей определяется как начальными условиями истечения, так и конструктивными параметрами - степенью стеснения струи и состоянием потоков перед расширением. Максимальные значения коэффициентов теплоотдачи конвекцией наблюдаются в высокотемпературных зонах циркуляции, наличие которых определяет и содержание вредных выбросов, в частности, оксидов азота.

Значительный интерес, с точки зрения вышеуказанных моментов, представляют плоскопламенные горелки при установке на своде нагревательных и термических печей. С одной стороны, плоский разомкнутый факел интенсифицирует теплоотдачу конвекцией, снижая температуру кладки, а с другой, обеспечивает уменьшение оксидов азота в продуктах сгорания практически в два раза по отношению к горелкам с завихренными или прямоструйными факелами. Широкое внедрение плоскопламенных горелок сдерживалось из-за отсутствия четких представлений о механизме стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле, расчетных методов анализа устойчивости их работы при сжигании различных видов газообразного топлива и, как следствие, конструкции самих горелочных устройств.

Учитывая все возрастающие требования по экологической безопасности промышленных объектов, достаточно жесткие нормы по ПДК вредных выбросов, приобретают важнейшее значение характеристики факелов, содержащие информацию о загрязняющих окружающую среду веществах. Показано, что основными видами загрязнителей атмосферы при сжигании газа в металлургических печах, являются оксиды азота (N0 + N0^ —* НО*). Обоснована необходимость изучения способов сжигания с целью снижения эмиссии N0,, и дальнейшее совершенствование расчетных методик на базе стендовых и промышленных исследований.

Во второй главе описаны методики исследований характеристик тепловой работы горелочных устройств, включая вредные выбросы, опытно-экспериментальные стенды и установки (экспериментально-аналитический комплекс).

и

Анализ опыта исследований процессов горения выявил необходимость совершенствования, а в некоторых вопросах и коренного улучшения методов и аппаратурного обеспечения. Для универсальности получаемых при исследовании характеристик горелок были установлены основные правила проведения огневых испытаний с сохранением общего подхода и очередности выполнения отдельных измерений.

Исследование характеристик факелов горелок проводилось на огневом стенде, за основу которого были приняты горизонтальные цилиндрические камеры сгорания с водоохлаждаемыми стенками диаметром 1590, 1060, 530 и 161 мм. Максимальная тепловая мощность стенда 2,3 МВт. Воздух горения подогревался в электрическом нагревателе до 700°С. Определение характеристик плоскопламенных горелок и исследование процессов горения в разомкнутом факеле проводились на специализированных стендах различной тепловой мощности. Стенд представлял из себя вертикальную камеру сгорания диаметром 1590 мм, футерованную огнеупорным кирпичом и перекрытую сверху подвесным сводом. Исследования образования оксидов азота проводились как на стенде для определения характеристик горелок, так и на специально разработанной установке двухступенчатого сжигания. Определение концентраций N0 проводилось фотоколориметрическим методом, усовершенствованным применительно к условиям опытно-экспериментальной установки.

По степени предварительного смешения топливовоздушной смеси факела подразделяются на кинетические и диффузионные. Соответственно этому горе-лочные устройства классифицируются как полного предварительного смешения, без предварительного смешения и с частичным предварительным смешением. Кроме того, теплообменные характеристики факелов в значительной степени зависят от степени крутки воздушного потока и формы горелочного тоннеля, что в совокупности позволяет изменять длину и форму факела, вплоть до разомкнутого на 180°. Учитывая это, в качестве базовых («эталонных») для исследования с целью получения теплообменных характеристик были выбраны следующие промышленные горелки: полного предварительного смешения (ин-жекционные типа В), с частичным предварительным смешением (горелки типа

ГНП), без предварительного смешения (длиннопламенные типа Д), с регулируемой длиной факела (типа Р), с разомкнутым факелом (плоскопламенные типа ГР). Всего исследованы факела 15 горелок различной тепловой мощности, охватывающих весь диапазон по степени предварительного смешения топлива и окислителя.

Исследование теплоотдачи конвекцией проводилось методом воздушной «продувки» камер горячим воздухом с последующей корректировкой полученных данных по результатам измерений конвективной составляющей сложного теплообмена методом двух радиометров. При этом использовались как «эталонные» горелки, так и специально разработанные конструкции для изучения влияния отдельных элементов на теплоотдачу конвекцией (рис. 1).

В процессе выполнения работы выработан единый подход и усовершенствована методика испытаний промышленных газовых горелок, в частности, по определению теплообменных характеристик факелов и изучению процессов горения в сильно завихренных пламенах.

Создан уникальный экспериментально-аналитический комплекс для отработки и испытанию промышленных горелочных устройств разных конструкций, в т.ч. и плоскопламенных, при сжигании природного и искусственных газов и их смесей различной теплоты сгорания.

В третьей главе изложены результаты исследований теплообменных характеристик (общей и локальной теплоотдачи, температуры и радиационной температуры) факелов промышленных горелок на специализированных огневых стендах в условиях, приближенных к реальным условиям работы промышленных печей. По единой методике получены данные о тепловой работе горелоч-ных устройств с различной степенью предварительного смешения топлива и воздуха. Кроме того, изучены характеристики факелов с закруткой воздушного потока, изменяющей как длину, так и форму факела вплоть до разомкнутого на 180°С (плоско пламенные горелки). Во всех случаях показано влияние на характеристики изменения тепловой мощности, коэффициента избытка воздуха и температуры воздуха горения. Установлено качественное и количественное влияние на общую и локальную теплоотдачу формы и размеров горелочного

Рис. 1. Схемы горелочных устройств используемых при изучении конвекции и значения коэффициента К, характеризующего конструкцию горелки.

тоннеля (степени стеснения факела Ф/Д, где ф - диаметр выходного сечения тоннеля, Д - внутренний диаметр камеры сгорания). Результаты получены как при различных размерах горелки и горелочного тоннеля в одной камере сгорания, так и с одной горелкой в камерах разного диаметра. Установлено влияние степени крутки воздушного потока (угла поворота закручивающих лопаток ф) на теплообменные свойства факела при работе горелок с тоннелями различной формы и размеров.

Большой интерес представляет сравнение характеристик тепловой работы «эталонных» промышленных горелок при одинаковой производительности, позволяющее оценить возможности отдельных факелов (табл. 1, рис. 2).

Таблица 1

Основные характеристики факелов разных типов горелок

п/п Наименование величин Размерность Тип горелки

В-205 ГНП-8 Д-8 Р-3

1 Расход газа 200 200 200 200

2 Коэффициент избытка воздуха - 1,03 1,05 1,10 1,10

3 Диаметр камеры м 1,590 1,590 1,590 1,590

4 Диаметр тоннеля м 0,516 0,270 0,400 1,050

5 Диаметр горелки мм 205 130 335 355

6 Величина максимума теплоотдачи кВт/м2 41,5 52,0 49,0 86,6

7 Расстояние от тоннеля до максимума теплоотдачи м 2,5 1,2 3,0 0,3

8 Суммарная относительная теплоотдача на длине 5 м - 0,535 0,61 0,55 0,65

9 Температура по оси камеры на длине 5 м °С 920 845 810 720

Обработка экспериментальных данных по единой методике позволила установить эмпирическую зависимость максимального значения теплового потока от начальных условий образования и развития факела:

где (2о - общее количество тепла, вносимое в камеру сгорания (топку), кВт; Рц - площадь поперечного сечения камеры сгорания (топки), м2; У и с, - удельный объем продуктов сгорания, м3,,,/!«3,^; d - диаметр тоннеля горелки, м; Д - диаметр камеры сгорания (топки), м; Т„ - температура воздуха горения, °К; Дк - базовый диаметр камеры сгорания, Дк = 1,0 м; К^ - коэффициент, учитывающий влияние избытка воздуха; Кр- коэффициент, учитывающий степень крутки воздушного потока в горелках типа Р.

Расстояние от передней стенки, м. Расстояние от передней стенки, м. Рис.2. Теплообменные характеристики факелов горелок различных конструкций: а - суммарная относительная теплоотдача; б - температура по оси; в - локальные тепловые потоки; г - радиационная температура по оси.

Величины коэффициентов и показатели степеней для различных горелоч-ных устройств приведены в табл. 2.

Таблица 2

Тип горелки с п т к е Р г 8

Полного предварительного смешения (инжек-ционная типа В) 1,163 0,69 0,69 -0,69 0 0 0 0

Неполного предварительного смешения (типа ГНП) 0,058 0,76 0 -0,76 0,76 0,34 0,09 0

Без предварительного смешения Д 0,233 0,75 0 0 0,75 0 0,09 0

С регулируемой длиной факела Р 0,233 0,75 0 0 0,75 0 0,09 1,0

Другим важным показателем, характеризующим распределение тепловых потоков по длине камеры, является положение максимума теплоотдачи , как расстояние от передней стенки камеры до сечения с максимальным значением локальных тепловых потоков. Для определения Ьгаах получены эмпирические выражения:

- горелки полного предварительного смешения:

(2)

- горелки частичного предварительного смешения:

(3)

В факелах горелок без предварительного смешения, в отличие от горелок инжекционных и типа ГНП, на величину Ц^/Д оказывают большое влияние изменение расхода газа и соотношения скоростей выхода газа и воздуха. Расстояние от передней стенки камеры до максимума теплоотдачи увеличивается с ростом теплонапряжения сечения камеры сгорания и уменьшением степени стеснения факела:

- для горелок без предварительного смешения для значений (^оЛ1« в пределах (0,3 т1,8*103кВт/м2

1^/Д = 2,1^-^1

(Те | —0,25 273^

¿тах/Д*0,02

Оо) '5 (¿1-0,89

\Д)

- для горелок типа Р при угле поворота лопаток <р > 0° \0,5 , , ч-0,89

Хщщ / Д=0,02

1Х>

(4)

(5)

где

Полученные закономерности были использованы для расчета относительной теплоотдачи по длине камеры по методике, изложенной в работе Еша-ра. Для прямоструйных факелов горелок без предварительного смешения и полного предварительного смешения совпадение опытных и расчетных данных вполне удовлетворительное (рис.З.а, б). При закрученных с различной степенью факелах расхождение опытных и расчетных данных тем больше, чем сильнее крутка потока газовоздушной смеси (рис. З.в, г).

Расстояние от передней стенки, м. Расстояние от передней стенки, м. Рис.3. Сравнение опытных (/) и расчетных (2) данных по суммарной теплоотдаче от факелов различных горелок:

а- камера 01590мм, горелка В-205; б- камера 01590мм, горелка Д-8; в- камера 01060мм, горелка ГНП-5; г- камера 01060мм, горелка Р с цилиндрическим тоннелем и углом поворота щ=60'.

В четвертой главе приведены результаты исследования теплоотдачи конвекцией от струй и факелов при истечении из промышленных горелочных устройств. Полученные данные представлены в виде расчетных зависимостей, позволяющих определять одну из теплообменных характеристик факела - конвективную составляющую сложного теплообмена, как распределение локальных и средних значений чисел Нуссельта по длине камеры сгорания.

Установлено, что теплоотдача конвекцией характеризуется большой неравномерностью по длине камеры с наличием явно выраженного максимума, величина и положение которого изменяются в широких пределах в зависимости от начальных условий образования и развития струй. С увеличением тепловой нагрузки (расхода теплоносителя) возрастает общее количество переданного тепла, плотность тепловых потоков, коэффициент теплоотдачи конвекцией и локальные числа Nu. Относительная величина (Nu/Nuo, где Nuo = 0,018-Re"'8) уменьшается, особенно это заметно по значению максимума теплоотдачи. Положение же его (L^) практически не меняется. Аналогичное явление наблюдается и при изменении начальной температуры потока (скорости истечения). Это свидетельствует о том, что число Re при теплоотдаче к стенкам топочных камер, особенно в случае внезапного расширения струи, играет меньшую роль, чем при теплообмене в трубах при установившемся движении. Соответственно, гидродинамика потока, в частности, на его начальном участке (до места полного расширения) будет точнее характеризоваться критерием Re, определенным по параметрам в выходном сечении горелки, а не по параметрам газов в данном сечении струи.

Изменение теплоотдачи и положения максимального значения Nu/Nuo наблюдается при изменении скоростной и температурной не-

равномерности потоков "газа" и воздуха, а также степени стеснения струи (4Д).Вместе с тем, было обнаружено несовпадение кривых распределения теплоотдачи, в частности, положения максимума при "продувке" камеры с прямо-струйными горелками и d/Д = const (рис. 4). Аналогичные расхождения имеются и в публикациях других исследователей. Специальные исследования позволили определить зависимость теплоотдачи конвекцией от условий ввода пото-

Рис.4. Теплоотдача и статическое давление по длине камеры сгорания диаметром 161мм:

а- тепловой поток; б- относительное число Нуссельта; в- статическое давление настенке.

1- горелка с шайбой при расходе воздуха ¥=20,6 л^Уч и его температуре Т=172°С, 2- то же, без шайбы, В=19,3 м3/ч, Т=170 °С; 3- то же, с решеткой, В=19,б м3н/ч, Т-175 °С; 4- горелка с подводом воздуха по оси, В=19,8 м3^ч, Т=192°С, 5- то же, приведенное к температуре Т= 170 °С.

ков в горелку (наличия подпорной шайбы, выравнивающей решетки, стабилизирующего участка трубопровода различной длины и т.п.) при прочих равных условиях. Данная зависимость характеризуется конструктивным коэффициентом горелки "К", определенным экспериментально для различных конструкций горелок, в т.ч. и "эталонных" (рис. 1). С учетом перечисленных определяющих параметров было получено эмпирическое выражение для определения положения максимального значения числа Нуссельта относительно выходного сечения горелочного тоннеля (передней стенки) в виде

(6)

Кроме того, по результатам наших исследований и по другим источникам установлена взаимосвязь между положением максимума теплоотдачи и длиной зоны рециркуляции L^.:

Lmk я 0,67 • Ьцф. (7)

На рис. 5 приведена обобщенная зависимость Миши от Red как на основании наших данных, так и с привлечением результатов других исследователей. Аппроксимация результатов экспериментов позволила получить выражение: .2/3

№ПИХ=С-RejJ

(8)

Зависимость «С» от «К» (конструкции горелки) имеет вид:

С=0,28-0,027 -К , (9)

а величина определяется общей зависимостью:

=(0,28-0,027-(10)

Полученное выражение с достаточной точностью описывает все опытные точки (рис. 6).

Для начального участка струи от места ее расширения до положения максимальной теплоотдачи (Ыипщ) все экспериментальные точки достаточно хорошо описываются зависимостью вида:

Ы=1 + а1[\-(Ь/1,ж)]'а>~Ь+(>Р7-К-{1-Ь1Ьт,1)1\

6 5 4

3

i 2

al 2

1,5

102 7

J* *

• *

Ц 1 0

£ if 93

у Л

к л г

< у Г

?

7 9104 1,5 2 3 4 5 6 7 9105 1,5

Red

Рис.5. Зависимость максимальной величины числа Нуссельта от числа Рейнольдса: О - горелка по схеме №1 (рис.3); Ф - тоже, по схеме №4; с -тоже, при Wi/Wb>1\ • -тоже, при W/tWb<1; в - прочие горелки по нашим данным; 1-по данным других авторов.

3,5

3,3

3,1

2,9

2,7

2,5

3,8

4,0

4,2

- - — - -- „

..»-Л /[(<7

о>

4,4 4,6 lqRed

4,8

5,0

5,2

Рис.6. Зависимость максимального значения числа Нуссельта от числа Рейнольдса для различных горелок.

За пределами Мищш (Ь-Ьщ,,^), соответственно,

Путем несложных математических преобразований, приняв допущение, что, получили расчетные выражения для определения интегральных (средних

на заданной длине) значений чисел ЛТи

Для начального участка струи при Ь <

На рис. 7 дано сравнение опытных и рассчитанных по полученным выражениям чисел Нуссельта.

Представленные выше формулы (10-16) получены при охлаждении потока теплоносителя, что не всегда соответствует реальным условиям работы промышленных агрегатов. Влияние температур и скоростей газов в факеле при наличии тепловыделения может быть учтено путем расчета в выражениях

II

100 200 300 400

рас.

Рис.7. Сравнение расчетных и опытных значений чисел Нуссельта.

Расстояние от передней стенки Ь/О

Расстояние от передней стенки Ь/О

Рис.8. Теплоотдача конвекцией по длине камеры 01590 мм: 1 - измеренная методом двух радиометров; 2- то же, рассчитанная по закономерностям для негорящих струй. а, б - с горелкой полного предварительного смешения; в, г - с горелкой без предварительного смешения.

(10-16) значений чисел Рейнольдса (КеЛ) по действительным параметрам процесса (Яеь). Исходя из равенства секундного весового расхода газов в каждом

сечении факела, получим соотношение: (18)

Проведены измерения конвективной составляющей сложного теплообмена методом двух радиометров в камере сгорания диаметром 1590 мм с горелками двух типов - полного предварительного смешения газовоздушной смеси и без предварительного смешения реагентов - при различной температуре воздуха горения. Полученные в опытах кривые распределения относительных чисел Нуссельта идентичны кривым распределения теплоотдачи конвекцией при "продувке" этой же камеры диатермическим потоком. Сравнение конвективных тепловых потоков, измеренных методом двух радиометров, и рассчитанных для этих условий по формулам для диатермических струй с учетом выражения (18) приведено на рис. 8. В начальной части факела теплоотдача конвекцией при сложном теплообмене несколько ниже, чем при «продувке», к концу же зоны циркуляции эта разница уменьшается. Данный факт, по нашему мнению, может быть объяснен уменьшением кратности циркуляции газов при горении по сравнению с воздушной продувкой, наблюдаемым так же и в различных исследованиях.

Учитывая необходимость и, практически, полное отсутствие обоснованных рекомендаций по переносу данных воздушной "продувки" на процессы конвективного теплообмена при горении, можно рекомендовать величину коэффициента, учитывающего несоответствие условий протекания процессов теплообмена, равной: Кс = £}0п/Чрас. = 0,75 - для горелок полного предварительного смешения и Кс = Яоп/Ярас. = 0,68 - для горелок без предварительного смешения топлива и воздуха.

Положение максимума конвективной теплоотдачи от горящих факелов при использовании формул «продувки» можно принимать совпадающим с максимумом общей теплоотдачи и рассчитывать по соответствующим формулам.

В пятой главе в свете современных экологических требований рассмотрены возможные вредные выбросы при сжигании газа в нагревательных и терми-

ческих печах. Основными из них по валовому выбросу и вредным воздействиям являются оксид углерода (СО) и оксиды азота (ИО+МОг ~► N0*). Так как оксид углерода нормируется ГОСТом на горелки и на его концентрацию не влияет тепловой режим агрегата, то остается главным загрязнителем атмосферы.

На примере наиболее широко представленных в черной металлургии проходных нагревательных печей проведен анализ влияния конструктивных и режимных параметров их тепловой работы на образование и выбросы в атмосферу оксидов азота. При этом за основу, учитывая, что в газообразных видах топлива малое содержание связанного азота (N01), был принят "термический механизм" Я.Б. Зельдовича. Согласно ему, на образование N0* оказывают влияние концентрация окислителя и температура в зоне горения, а также время пребывания реагентов в зоне высоких температур. Соответственно, все параметры работы печей, прямо или косвенно воздействующие на эти факторы, будут уменьшать или увеличивать эмиссию оксидов азота. Установлено, что наиболее значимыми факторами при этом являются теплота сгорания топлива, температура воздуха горения, температура печного пространства и величина коэффициента избытка воздуха и время пребывания газов в зоне высоких температур при конкретной конструкции горелочных устройств. Практически аналогичный вид имеет зависимость от параметров работы печи в расчетной методике Стальпроекта:

Юх=КО^'Кх'Кг-Кг-КА-К$+Щ (19)

где - базовая концентрация, учитывающая тип и конструкцию горелочно-го устройства;

-коэффициенты, учитывающие, соответственно, теплоту сгорания топлива, температуру воздуха горения, температуру печного пространства, изменение тепловой нагрузки горелок по отношению к номинальной и особенности сжигания топлива, например, обогащение кислородом.

Однако выполненные по формуле (19) для конкретных условий расчеты концентрации удовлетворительного совпадения с экспериментальными данными, полученными на промышленных печах, не дали. Вероятно, это связано с недостаточным учетом, из-за отсутствия опытных данных, влияния отдельных факторов, например, принятая в методике прямопропорциональная зависимость эмиссии от температуры или различные значения температур и коэффициента избытка воздуха по зонам печи. Приняв за основу расчетное выражение (19), провели качественное и количественное уточнение входящих в него эмпирических коэффициентов и получили:

(20)

где N0%- базовая концентрация КОх учитывающая тип и конструкции горелки,

а также особенности сжигания топлива; К^ - коэффициенты, учитывающие, соответственно, теплоту сгорания топлива, температуру воздуха горения, температуру печного пространства и величину коэффициента избытка воздуха. N01 - содержание оксидов азота, определяемое наличием в топливе связанного азота Для коксового газа N0^- 30, для доменного - 10, для при родного - 0 мг/м3; - для смеси топливных газов определяется в соответствии с долей каждого из компонентов в смеси.

Подогрев воздуха горения уходящими дымовыми газами является самым распространенным способом повышения коэффициента полезного действия печи и уменьшения удельных расходов топлива. Вместе с тем, подогрев воздуха увеличивает теоретическую температуру горения и, как следствие, приводит к увеличению концентрации оксидов азота. Однако, такие оценки влияния температуры воздуха горения на образование N0» особенно связанные с промышленными агрегатами, далеко не однозначны. Повышение температуры воздуха горения до определенных температур приводит к сдвигу термодинамического равновесия обратимой реакции образования - разложения N0 в сторону увеличения эмиссии N0*. В металлургических же печах равновесные концентрации, как правило, не достигаются, поскольку продолжительность пребывания газов

в высокотемпературной зоне факела значительно меньше времени достижения равновесной концентрации. Согласно проведенному анализу, в диапазоне температур подогрева воздуха горения 25(К300°С увеличение концентрации оксидов азота в дымовых газах должно носить плавный, предсказуемый характер. При более высоких температурах воздуха горения различие в концентрациях N0* в продуктах сгорания для различных тепловых агрегатах может быть достаточно значительным, все определяется условиями организации процессов горения топлива и теплообмена в печном пространстве.

На рис. 9 приведены результаты как наших исследований, так и других авторов, обобщающие данные по выбросам N0* от металлургических печей при сжигании природного, искусственного газов и их смесей. Учитывая неадиабатические условия работы металлургических агрегатов, тем не менее, приходится констатировать, что при температуре воздуха горения 250+300°С разброс опытных данных велик. Последнее усугубляется еще и тем, что различные авторы принимали разные виды зависимостей (линейные, экспоненциальные и т.п.) эмиссии оксидов азота от температуры.

На основании обобщения всех имеющихся экспериментальных данных предлагается зависимость концентрации в дымовых газах металлургических печей от температуры подогрева воздуха в диапазоне от ноля до 450°С определять по уравнению:

Здесь численный коэффициент 2*102 является величиной базовой концен-

Безразмерный коэффициент К3, характеризующий влияние температуры в объеме печи на образование оксидов азота, представляет собой отношение концентраций в дымовых газах при фактической температуре и при температуре, равной 1200°С. Аппроксимация данных (рис. 10) позволила получить выражение:

Ш, = 2- 102-ехр (0,00328-У

(21)

трации, а

(22)

Кз = 0,134 • ехр (0,00167 ■ ^

(23)

Рис.9. Влияние температуры воздуха горения на содержание оксидов азота в дымовых газах металлургических печей: 1 - по данным авторов; 2 - по данным других исследователей.

1,6

о Я

-е

т о

М «

§

св &

о Р5

1,2

0,8

- 01 - 1! ¡^Г 5,4ехр(0,0 0167/.)

900

1100 1300 1500

Температура в печи, °С

Рис.10. Зависимость безразмерного коэффициента Кз от температуры в печи

Температура греющих газов в объеме печи определяется требованиями технологии нагрева или термообработки и изменяется как по длине печи (при методическом режиме), так и во времени (при камерном режиме). Она не остается постоянной в каком-нибудь отдельном объеме печи или зоне: изменения режимных параметров работы горелочных устройств, температуры металла, давления в печи и колебания, в связи с этим, гидравлического режима, неизбежно приводят к локальным колебаниям температуры в объеме.

Учитывая, что температуры в зонах отопления существенно различаются, определение Кз необходимо производить не по максимальной, а по средневзвешенной от температур в отдельных зонах печи:

(24)

Коэффициент избытка воздуха выступает в роли показателя влияния концентрации окислителя в процессе горения топлива Теоретически необходимое количество воздуха для полного сжигания подается при а = 1,0. При этом теоретически должна быть максимально высокая температура горения. На практике же наиболее высокие температуры достигаются при ОС = 1,03-5-1,15 в зависимости от типа и конструкции горелки. Наибольшие значения оксидов азота также наблюдаются вблизи а = 1,1 и заметно снижаются при значении О. < 1,1 и ОС > 1,1, что говорит об экстремальном характере изменения поправочного коэффициента К4. На рис. 11 приведена зависимость этого коэффициента К4 от коэффициента избытка воздуха полученная расчетом по литературным данным для горелок без предварительного смешения и для горелок с полным предварительным смешением.

Поскольку в отдельных зонах печи так же, как и температура, имеют место различные значения коэффициентов избытка воздуха, следует принимать усредненное значение а по выражению:

Коэффициент избытка воздуха, а

Рис.11. Зависимость безразмерного коэффициента К4 от коэффициента избытка воздуха: а - горелка без предварительного смешения; б - горелка с предварительным смешением.

(25)

При а < 1,0 снижение образования N0* происходит как в связи с уменьшением концентрации свободного кислорода, так и уровня температуры горения. Одновременно происходит частичное восстановление образовавшихся оксидов азота. При а > 1,1 снижение образования Ж)* происходит, в основном, за счет уменьшения температуры при наличии избыточного воздуха.

Для реальных условий эксплуатации нагревательных печей, работающих с а =0,9-5-1,3, получено выражение:

(26)

Оценка влияния теплоты сгорания топлива на образование оксидов азота определялась путем решения уравнения (20) для конкретных условий процесса относительно К1 (при известных значениях Кг, Кз и К4). В результате получена зависимость содержания оксидов азота в дымовых газах от теплоты сгорания топлива (рис. 12) в виде:

МОх = 34,2-О0,5 (27)

где р - в МДж/м3. Соответственно, зависимость безразмерного коэффициента от теплоты сгорания топлива описывается выражением (рис. 13):

К^ОДЗ-р0-5 (28)

Формула для вычисления концентрации оксидов азота в сухих продуктах сгорания, проведенных к значению коэффициента избытка воздуха а = 1,0, будет иметь вид:

N0* = 46 • ехр (0,00328 • 1в) •О0-5-Кз-К4+ М£ (29)

Проверка адекватности предложенной эмпирической зависимости была сделана путем сравнения расчетных данных с привлечением . выражений (21-28) для конкретных условий работы методических печей с опытными данными (рис. 14). С вероятностью Р = 0,85 экспериментальные данные укладываются в границы доверительного интервала регрессионной зависимости N0™- NОГ1'

Предложенная эмпирическая зависимость является универсальной, т.к. позволяет рассчитать содержание N0* в уходящих газах для вновь вводимых нагревательных печей, оценить изменение содержания оксидов азота при изменении режимных условий или рассчитать диапазон изменения выбросов с изменением параметров процесса по требованию технологии.

Кроме того, в работе исследованы основные приемы и способы снижения оксидов азота при сжигании природного газа: балластирование горючей смеси,

КА=ехр

10 20 30

Теплота сгорания топлива, МДж/м3

Рис.12. Зависимость концентрации оксидов азота в продуктах сгорания от теплоты сгорания топлива

16 32

Теплота сгорания топлива, МДж/м3

Рис.13. Зависимость безразмерного коэффициента К1 от теплоты сгорания топлива

о Расчетные концентрации ЫОх, мг/м3

Рис. 14. Сравнение экспериментальных и расчетных концентраций оксидов азота в продуктах сгорания

сжигание в завихренном факеле и двухстадийное сжигание. Экспериментально, применительно к условиям металлургии, определены возможные пределы снижения выхода при различных режимных и конструктивных параметрах. Показана возможность снижения содержания Ы0Х в 2+4 раза при предельном, по условиям зажигания, балластировании топливовоздушной смеси и сформулированы основные условия реализации этих способов в нагревательных и термических печах. Балластирование холодными продуктами сгорания дает уменьшение N0, в 4+5 раз при снижении температуры горения на 250+300°С. При восстановлении температурного уровня процесса горения за счет подогрева воздуха уменьшение эмиссии оксидов азота происходит в 2 2,5 раза.

Проведены оригинальные исследования и получены новые данные по влиянию параметра крутки и формы горелочного тоннеля на эмиссию оксидов азота (рис. 15). Установлено, что при <

без

БИБЛИОТЕКА СПет«рвург 09 Ив мт_■

Давление на стенке конфузора горелки, Па Рис.15. Зависимость образования оксидов азота от степени крутки потока при различных тоннелях: 1 - расширяющийся конический тоннель; 2 - нормальный цилиндрический тоннель; 3 - узкий цилиндрический тоннель,

предварительного смешения топлива и окислителя основным фактором, влияющим на увеличение является не повышение локальных температур, как ранее считалось, а время пребывания реагентов в зоне циркуляции с высокими температурами. В ряде случаев это время становится соизмеримым со временем, при котором достигаются равновесные концентрации N0. Кроме того, не нашла подтверждения высказанная ранее гипотеза о наличии критического параметра крутки (угла раскрытия факела) с точки зрения выхода N0,.

Другим способом снижения оксидов азота при отоплении печей является стадийное сжигание, заключающееся, в общем случае, в разделении процесса горения на две стадии. Реализация этого принципа возможна по двум вариантам. По первому варианту в первой ступени происходит неполное сжигание газа с недостатком воздуха, а во второй ступени - догорание оставшихся горючих с добавочным (до ) окислителем. Второй вариант заключается в полном сжигании части топлива с повышенным коэффициентом избытка воздуха

в первой ступени и дожигании оставшейся части газа в продуктах сгорания первой ступени. Оба варианта могут быть реализованы как в горелочных устройствах специальной конструкции, так и непосредственно, в агрегатах, например, многозонных нагревательных методических печах. В последнем случае такой процесс сжигания топлива принято в литературе называть нестехиомет-рическим сжиганием.

Наши исследования по первому варианту показали, что возможно уменьшение эмиссии N0* в 2,5-тЗ раза по сравнению с одноступенчатым сжиганием (50-5-70 мг/м3 и 140+200 мг/м3, соответственно). При этом максимальная температура при двухступенчатом сжигании на 100°С ниже, чем при одноступенчатом (1550°С и 1650°С, соответственно). Образование оксидов азота происходило, в основном, во второй ступени при принятой схеме дожигания на воздушных струях, в зависимости от . При достижимо малых значениях образуется значительное количество во второй ступени. По мере увеличения anep. образование NOX во второй ступени снижается и при определенном дополнительного не образуется. При этом сумма и на отрезке от Oj до et] = 1 имеет минимум.

min

Сравнительный анализ развития факела при сжигании всего природного газа в первой ступени и при сжигании его части, соответствующей Oti - 0,35, показано на рис. 16. Суммарный коэффициент расхода воздуха в обоих случаях равен «s = 1,1. Видно, что процесс горения при ai = 0,35 растянут по сравнению с режимом cti = ОС, = 1,1, где факел значительно короче. При режиме с Oi = 1,1 температуры в факеле выше и образование оксидов азота значительно больше (почти в 3 раза).

В шестой главе проведены исследования условий и режимов воспламенения в разомкнутом факеле применительно к плоскопламенным горелкам. При работе горелок, образующих прямоструйные факела, стабилизация воспламене ния обеспечивается, как правило, в горелочном тоннеле в определенном интер-

О 1бОО 1500 ~ 1400

^ ЗОО б 200 2 100 3? О

г? 10

о о

о

о £

N0

я?

8 4

8

4

■%» о 2 ** —

5 о "

О --то —Г1-- о

——* " 2

• СОг о Ог О Нг © СО • СИ, _ чэ--

С1

СОг [СО ^-г^3—^ в со2 о Ог о Н2 © СО • СИ» - -О-о >

20

Ю

Ю

X? в4

(Ч

о

чР

О4

<5

Длина камеры сгорания, м Рис. 16. Распределение температуры и состава дымовых газов по длине камеры сгорания:

вале изменения тепловой нагрузки и коэффициента избытка воздуха. Соблюдение заданных условий практически гарантирует отсутствие пульсаций, отрыва или проскока пламени В плоскопламенных горелках, имеющих разомкнутый факел, стабилизация воспламенения осуществляется за счет рециркулирующего из объема печи (топки) к устью горелки потока газа и зависит от ряда параметров температура в печи, состав продуктов сгорания, давления на уровне пода

В результате стендовых исследований процессов смешения и горения в корне разомкнутого факела было впервые установлено существование двух механизмов воспламенения: внутреннего и наружного. Определены условия их реализации, заключающиеся в наличии определенных значений концентрации свободного кислорода и температуры в восходящем потоке и в устье горелки.

С целью лучшего объяснения процессов воспламенения и стабилизации в факеле плоскопламенной горелки, а также возможности прогнозирования уело-

вий еб безопасной работы, были разработаны алгоритм и математическая модель расчета температурных условий воспламенения в зависимости от температуры и содержания кислорода в печном пространстве, которые по результатам экспериментов, являются определяющими. При разработке математической модели использовался зональный метод с принятием ряда допущений. За температуру, гарантирующую надежную стабилизацию воспламенения, на основе опытных данных принималась X = 1300°К. Видно (рис. 17), что с ростом температуры печного пространства (температуры циркулирующих газов) уменьшается содержание кислорода, необходимое для поддержания внутренней стабилизации воспламенения. Кроме того, расчет позволяет оценить влияние подогрева воздуха горения. Разработанная модель достаточно верно отражает температурные условия процесса воспламенения и позволяет прогнозировать режим работы горелки в конкретных условиях печного пространства.

На основании экспериментальных исследований установлено, что устойчивое воспламенение в режиме внутренней стабилизации достигается при вводе дополнительного воздуха в следе за соплом на границу между восходящим и нисходяшим потоком (рис. 18). 2 1

Рис.17. Зависимость температуры зоны Рйс.18. Схема движения газовоздуш-

стабилизации горения от содержания ных потоков в разомкнутом факеле:

кислорода в печном объеме при темпера- 1 - закрученный воздушный поток;

туре воздуха горения 300К (цифры у кри- 2 - газовые струи; 3 - пристеночная

вых - температура газов в печном про- зона; 4 - средняя зона; 5 - зона в сле-

странстве). де за соплом; 6 - восходящая зона

§ 1000 о

н

2500

500 250

Предложен, экспериментально в промышленном варианте апробирован новый способ сжигания природного газа в разомкнутом факеле, заключающийся в подаче определенной части воздуха горения (2+4%) в зону за соплом. Разработаны горелки, реализующие этот способ, в т.ч. и для низкотемпературных термических печей. На способ и конструкции горелок получены авторские свидетельства и патенты.

На основе анализа физико-химических свойств искусственных топливных газов были определены принципы конструирования плоскопламенных горелок для сжигания этих газов, сформулированы требования к факелам по сравнению с характеристиками «эталонного» факела. Особенности горения искусственных газов были учтены конструкцией газового сопла, его размерами и относительным положением в корпусе горелки. Разработаны горелки для сжигания коксового, коксодоменного газов и их смесей, в т.ч. и с природным газом, удовлетворяющие сформулированным по «эталонному» факелу, требованиям.

В процессе выполнения работы при реализации основных технических решений по конструкциям горелочных устройств и системам отопления промышленных агрегатов были выполнены полномасштабные исследования тепловой работы крупных нагревательных и термических печей с различными схемами отопления, в т.ч. и с плоскопламенными горелками. Приведены и проанализированы данные по пуско-наладке и тепловому обследованию более десяти печей крупнейших комбинатов и заводов черной металлургии (ЗападноСибирского, Криворожстали, Нижнетагильского, Первоуральского новотрубного, Кузнецкого, Череповецкого и др.). В результате установлено, что при реализации полностью сводового отопления с применением плоскопламенных горелок типа ГР, последние образуют плоский разомкнутый факел в необходимом диапазоне изменения тепловой мощности и коэффициента избытка воздуха. Разработанные способы стабилизации воспламенения, а также конструкции отдельных узлов и режимы сжигания искусственных топливных газов и их смесей с природным обеспечивают стабильное воспламенение газовоздушной смеси, надежную и безопасную работу агрегатов при различных температурных режимах. Обобщение опыта проектирования, пуско-наладочных работ и

эксплуатации печей со сводовым отоплением позволило сформулировать их основные преимущества.

Кроме того, был реализован в полном объеме процесс двухстадийного нестехиометрического сжигания топлива на печи № 2 стана 950/800 сортопрокатного цеха ОХМК, имеющей две нижних и три верхних зоны отопления. В результате показана возможность уменьшения концентрации N0 с 58 до 39 мг/м3, а валовых выбросов, соответственно, с 2,58 до 1,642 г/с (на 29 т в год).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что основными характеристиками факелов, определяющих соблюдение технологии, энергоемкость и экологические показатели работы пламенных печей являются теплообменные характеристики (теплоотдача, в т.ч. и конвективная составляющая, температура и излучение), а также данные по вредным выбросам. Обобщены и получили дальнейшее развитие расчетно-экспериментальные и промышленные методы исследований характеристик горелок различного типа и назначения в части определения конвективной составляющей сложного теплообмена и прогнозирования режимов стабилизации в разомкнутом факеле.

2. Впервые по единой методике определены теплообменные характеристики факелов промышленных горелок, принятых в качестве «эталонных». Показано влияние конструкции горелки, вида топлива, тепловой мощности, коэффициента избытка воздуха, степени крутки воздушного потока, а также формы и размеров тоннеля и степени стеснения факела. Выведены расчетные выражения и предложена методика определения как общей, так и конвективной теплоотдачи по длине камеры сгорания для «эталонных» горелок в зависимости от особенностей конструкции, режимных параметров и соотношения размеров горелка-камера.

Впервые показано влияние на теплоотдачу конвекцией от ограниченных струй внутреннего состояния потоков (степени турбулентности), определяемого конструктивными особенностями горелки. Введено понятие конструктивно-

го коэффициента горелки и представлены численные значения для различных реальных конструкций.

Полученные расчетные зависимости позволяют определять теплообмен-ные характеристики факелов различных горелочных устройств, в т.ч. и вновь разрабатываемых, необходимые как при анализе тепловой работы существующих горелок, так и при создании и проектировании новых.

3. Получены новые экспериментальные данные на огневых стендах и промышленных агрегатах о влиянии основных режимных параметров (температуры воздуха горения, коэффициента избытка воздуха, температуры в печи и теплоты сгорания топлива) на образование оксидов азота.

Показано, что в расчетной методике конструкцию горелочного устройства целесообразно учитывать величиной базового выброса, определяемого типом печи. Это объясняется значительным влиянием условий теплообмена между факелом, кладкой и нагреваемым материалом на образование N0^

Уточнены существующие эмпирические зависимости, определяющие влияние основных режимных параметров работы горелочных устройств и температуры печного пространства на выход оксидов азота. Показано, что при расчетном определении N0X следует принимать средневзвешенные по зонам печи значения температуры и коэффициента избытка воздуха, причем их влияние устанавливается по экспоненциальному закону.

4. Произведено исследование влияния на образование оксидов азота различных способов сжигания газа: балластирование продуктами сгорания, завих-ривание с различной степенью крутки и двухстадийное сжигание.

Получены новые данные об образовании оксидов азота при балластировании газовоздушной смеси до нижнего предела горючести и компенсации снижения температуры факела за счет подогрева воздуха горения для условий металлургических технологий: количество N0X снижается в 2-5-23 раза за счет уменьшения концентрации свободного кислорода в зоне горения.

Установлено, что при сжигании газа в закрученном факеле, основным фактором, определяющим образование оксидов азота, является наличие зон циркуляции и время пребывания в них реагентов, а не повышение локальных

температур за счет интенсивности перемешивания топлива и окислителя, как ранее считалось.

Двухступенчатое сжигание газа в любом варианте исполнения (при И! < 1,0 или > 1,0) приводит к уменьшению N0* за счет снижения температур в зоне горения. Установлено, что невозможна разработка универсальной горелки с пониженным образованием оксидов азота для металлургических печей, т.к. требования по тепловому и температурному режиму агрегата накладывают конкретные специфические особенности на конструктивное оформление и режимные параметры работы горелочного устройства.

5. Впервые предложено и экспериментально обосновано наличие двух механизмов стабилизации воспламенения (внутреннего и наружного) в разомкнутом факеле плоскопламенной горелки, существование которых определяется температурой продуктов сгорания и концентрацией кислорода в печном объеме. Изучено влияние режимных и конструктивных параметров горелки и сопряженного с ней печного объема на стабилизацию воспламенения, установлены численные значения определяющих величин (температуры продуктов сгорания и содержание в восходящем потоке) и взаимосвязь между ними.

Впервые разработан алгоритм и методика расчета температурных условий стабилизации воспламенения, проведено сравнение опытных и расчетных данных, показывающее возможность использования методики для определения схемы стабилизации при работе горелок на промышленных объектах.

Разработан и подтвержден опытными и промышленными исследованиями новый способ стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле по внутреннему механизму, заключающийся в подаче части воздуха горения на границу зон нисходящего и восходящего потоков топливовоздушной смеси и продуктов циркуляции из печного объема. Новизна способа подтверждена авторским свидетельством и патентами.

6. Разработана конструкция плоскопламенной горелки для низкотемпературных термических печей, реализующая механизм внутренней стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле за счет подачи 2+5% воздуха горения в определенное место зоны за газовым соплом. Проведены стендовые и промыш-

ленные исследования тепловой работы горелки. На основании полученных данных Стальпроектом разработан стандарт предприятия (нормаль) на горелки радиационные типа ГР-П.

Впервые разработаны плоскопламенные горелки для сжигания коксового, доменного газов и их смесей, в т.ч. и с природным газом, обеспечивающие сжигание топлива в плоском разомкнутом факеле практически с идентичными характеристиками при изменении состава и теплоты сгорания топлива, а также параметров энергоносителей.

Проведены стендовые* и промышленные испытания горелок, Стальпроек-том разработан стандарт предприятия (нормаль) на радиационные горелки типа ГР. На конструкции получены авторские свидетельства, а сами горелки применены на печах многих заводов, в т.ч. и за рубежом.

7. Проведены исследования тепловой работы нагревательных и термических печей металлургического производства с различными схемами отопления. Определены преимущества и разработаны рекомендации по применению как сводового, так и комбинированного способа отопления мощных металлургических печей. Установлено, что разработанные конструкции плоскопламенных горелок соответствуют по своим теплообменным характеристикам технологическим требованиям агрегатов и способствуют уменьшению удельных расходов топлива и снижению вредных выбросов.

Путем реализации нестехиометрического способа сжигания газа на нагревательной методической печи показана возможность значительного снижения (на 35%) выбросов оксидов азота за счет перераспределения воздуха горения по зонам печи с сохранением качества нагрева и производительности агрегата.

Таким образом, в результате проведенных исследований получил дальнейшее развитие и может быть полнее реализован метод выбора и конструирования горелочных устройств и способов отопления металлургических печей, уточнены и апробированы в промышленном масштабе методики проведения испытаний и определения характеристик горелок, в т.ч. и оксидов азота, созданы на этой основе новые конструкции горелочных устройств и способы сжита-

ния топлива, внедрение которых позволило обеспечить повышение качества нагрева, снижение удельных расходов топлива и вредных выбросов в атмосфеРУ-

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1.Маслов В.И., Винтовкин А.А., Дружинин Г.М. Рациональное сжигание газообразного топлива в металлургических агрегатах. - М: Металлургия, 1987. -112 с: ил.

2. Арсеев А.В., Маслов В.И., Винтовкин А.А., Дружинин Г.М. Инжекционные и короткофакельные горелки для сжигания природного газа // Научно-технический обзор: Серия «Использование газа в народном хозяйстве / ВНИИ-Эгазпром. - М., 1973. - 34 с: ил.

3. Арсеев А.В., Маслов В.И., Винтовкин А.А., Дружинин Г.М. Горелки длинно-пламенные и с регулируемой длиной факела для природного газа // Научно-технический обзор: Серия «Использование газа в народном хозяйстве / ВНИИ-Эгазпром, М., 1973. - 40 с: ил.

4. Арсеев А.В., Маслов В.И., Винтовкин АА, Дружинин Г.М. Опытные характеристики работы промышленных горелок // Теория и практика сжигания газа. Сб докладов V совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. - Л.: Недра, 1972. - с. 191-211.

5. Арсеев А.В., Маслов В.И., Винтовкин А.А., Дружинин Г.М. Влияние на характеристики работы горелок степени стеснения и охлаждения факела и размеров газосжигающих устройств // Теория и практика сжигания газа: Сб. докладов V совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. - Л.: Недра, 1972. - с. 211-223.

6. Дружинин Г.М., Арсеев А.В. Исследование теплообмена конвекцией в циклонной камере // Горение, теплообмен и нагрев металла: Темат.отраслхб. / ВНИИМТ. -М., 1973. - № 24. - с. 191-198.

7. Арсеев А.В., Маслов В.И., Винтовкин А.А., Дружинин Г.М. Работа горелки ДВ-250 на природном газе // Использование газа в народном хозяйстве. Реферативный сб. / ВНИИЭгазпром. - М., 1972. - № 6, - с.

8. Дружинин Г.М., Арсеев А.В. Теплоотдача конвекцией от ограниченных струй // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1974.-№3.-с172-178.

9. Дружинин Г.М., Арсеев А.В. Расчет теплоотдачи от факелов промышленных горелок // Теория и практика сжигания газа: Сб.докладов VI совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. 0\- Л.: Недра, 1975. - с. 271-279.

10. Дружинин Г.М., Окулова Е.П. Исследование аэродинамики группового факела плоскопламенных горелок // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М., 1976. - № 5. - с. 65-67.

11. Дружинин Г.М., Рязанов В.Т., Арсеев А.В. Горелка для бессажевого сжигания природного газа в народном хозяйстве: Реферативный сб. / ВНИИ-Эгазпром. - М., 1976.- № 8. - с. 27-28.

12. Арсеев А.В., Дружинин Г.М. Влияние конструкции газового сопла и состава газа на характеристики факела плоскопламенной горелки // Использование газа в народном хозяйстве: Реферативный сб. / ВНИИЭгазпром. - М., 1978. - № 8. -с. 13-19.

13. Маслов В.И., Арсеев А.В., Алексеев Л.И., Дружинин Г.М. и др. Совершенствование методов сжигания газа для специфических условий металлургических технологий // Металлургическая теплотехника: Темат.отраслхб. / ВНИИМТ. - М, 1979. - № 8. - с. 92-98.

14. Дружинин Г.М., Кавадеров А.В., Крысов СИ. Применение плоскопламенных горелок в нагревательных печах // Экспресс-информация ин-та «Черме-тинформация». Сер. 13. -М., 1979. -Вып. 5.-е. 22-24.

15. Кузовников А.А., Михалев Г.А., Дружинин Г.М. и др. Опыт освоения сводового отопления крупных нагревательных печей прокатных цехов. - Сталь. -1980.-№ 3.-е. 247-249.

16. Пестряев А.С, Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Отработка горелочных блоков для камер нагрева цинковальных агрегатов. - Сталь. -1980. - № 3. -с. 253-255.

17. Дружинин Г.М., Кавадеров А.В., Крысов СИ. Отработка конструкций и характеристик плоскопламенных горелок для сжигания различных газов // Me-

таллургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. ~М., 1981. - № 9. -с. 114-118.

18Алексеев Л.И., Дружинин Г.М., Маслов В.И. Повысить эффективность использования газа в черной металлургии // Газовая промышленность. -1982. - № 1.- с. 42-43.

19. Похилевич А.Н., Крускаль М.С., Дружинин Г.М. и др. Печь с шагающим подом и сводовым отоплением для нагрева заготовок перед прокаткой на мелкосортном стане // Проектирование металлургических печей // Темат.отрасл.сб. / Стальпроект. -М., 1981. - № 8. - с. 9-17.

20. Маслов В.И., Гусовский В.Л., Дружинин Г.М., и др. Разработка конструкций плоскопламенных горелок для сводового отопления металлургических агрегатов // Проектирование металлургических печей: Темат.отрасл.сб. / Стальпроект. - М., 1981. - № 8. - с. 18-21.

21. Маслов В.И., Алексеев Л И., Дружинин Г.М. и др. Отработка эффективных методов сжигания топливных газов // Проблемы теплофизики, теплотехники и экономии топлива в черной металлургии: Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М. -1980. - с.

22. Кузовников А.А., Дружинин Г.М., Гусовский В.Л. и др. Сводовое отопление нагревательных печей с применением плоскопламенных горелок // Обзорная информация ин-та «Черметинформация». Серия «Металловедение и термическая отработка». - М., 1981. - Вып. 3. - с.

23. Ануфриев В.Г., Дружинин Г.М., Котляревский Е.М. и др. Исследование тепловой работы печей с шагающим подом. - Сталь. -1982. - № 10. - с. 85-88.

24. Дружинин ГМ, Крысов СИ. Исследование тепловой работы плоскопламенных горелок ГР малой мощности // Совершенствование тепловой работы и конструкций металлургических агрегатов: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1982.-с. 57-59.

25. Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Чехович А.Л. и др. Исследование влияния балластирования газовоздушной смеси на образование окислов азота при горении // Улавливание и очистка вредных выбросов в водоемы и атмосферу на

предприятиях черной металлургии: Темат.отрасл.сб. / ВНИПИЧерметэнерго-очистка. - М., 1983. - с. 54-56.

26. Дружинин Г.М., Крысов СИ. Исследование изотермического течения в тоннеле плоскопламенной горелки // Режимные и конструктивные параметры тепловых металлургических агрегатов: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМГ. - М., 1986. - с. 74-77.

27. Дружинин Г.М., Крысов СИ., Торицын Л.Н. Экспериментальное и теоретическое исследование условий устойчивой работы плоскопламенных горелок // Теплотехнические исследования процессов и агрегатов в черной металлургии: Темат.отрасл.сб. /ВНИИМТ. - М, 1986. - с. 96-102.

28. Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Чехович А.Л. Влияние конструкций горе-лочных устройств и способов сжигания на образование оксидов азота // Исследование тепловых процессов и агрегатов основных переделов черной металлургии: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М., 1987. - с. 77-81.

29.Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Ашихмин А.А и др. Влияние температуры подогрева воздуха на выбросы оксидов азота от нагревательных печей. - Сталь. -1994.-№7.-с. 78-81.

30. Ашихмин А.А., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Влияние конструкции и режима работы методических нагревательных печей на эмиссию NO,«... -Сталь. -1995.-№1.-с. 75-78.

31. Ашихмин А.А., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение эмиссии

при двухступенчатом режиме сжигания природного газа в горелках. -Сталь. -1996. - № 5. - с. 76-78.

32. Ашихмин А.А., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение образования оксидов азота путем нестехиометрического сжигания газа в методической нагревательной печи. - Сталь. -1996. - № 9. - с. 75-77.

33. Ашихмин А.А., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. Эмиссия оксидов азота при сжигании газа в атмосфере воздуха, обогащенного кислородом. - Сталь. - 2000. -№3.-с. 82-84.

34. Дружинин Г.М. Анализ условий воспламенения в факелах плоскопламенных горелок. - Сталь. - 2000. - № 12. - с. 87-89.

35. Дружинин Г.М., Дистергефт ИМ. Производство и применение современных огнеупорных материалов - шаг к существенному снижению энергопотребления в металлургии. - Новые огнеупоры. - 2003. - № 5. - с. 9-10.

36. Ашихмин А.А., Дружинин Г.М., Каратаев В.Л. Оценка влияния температуры подогрева воздуха на эмиссию NOo*..-Сталь.-2000.-№ 7.- с. 78.

Авторские свидетельства и патенты, полученные по теме диссертации

1. А.с. № 658362 (СССР). Плоскопламенная горелка / Г.М.Дружинин, АЛБинтовкин // Открытия. Изобретения. -1979. - № 15.

2. А.с. № 840577 (СССР). Газовая горелка / А.В.Арсеев, В.ИМаслов, Г.МДружинин // Открытия. Изобретения. -1981. - № 23.

3. А.с. № 779737 (СССР). Плоскопламенная горелка / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, В.Л.Гусовский и др. // Открытия. Изобретения. -1980. - № 42.

4. А.с. № 802707 (СССР). Газомазутная плоскопламенная горелка /

B.В.Хорошавцев, В.М.Удилов, Г.МДружинин и др. // Открытия. Изобретения. -1981.-№5.

5. А.с. № 934174 (СССР). Устройство для отопления зажигательных горнов агломерационных и обжиговых машин / Г.М.Дружинин, Л.И.Алексеев, Р.Ф.Кузнецов и др. // Открытия. Изобретения. -1982. - № 21.

6. А.с. № 953375 (СССР). Способ распределения газов по горелкам /

C.К.Крысов, Г.М.Дружинин, В.Л.Каратаев и др. // Открытия. Изобретения. -1982.-№31.

7. А. с. № 964346 (СССР). Огнеупорный горелочный тоннель / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, ВАЧистополов и др. // Открытия. Изобретения. -1982. - № 37.

8. А.с. № 898241 (СССР). Способ работы горелки / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, О.Н.Мелких // Открытия. Изобретения. -1983. - № 2.

9. А. с. № 987301 (СССР). Запальная горелка и способ ее запуска / Г.М.Дружинин, Т.И.Лемеш, С.ИКрысов // Открытия. Изобретения. - 1983. -№1.

«22 642

10. А.с. № 1129464 (СССР). Способ сжигания топлива и горелка / С.И.Крысов, Г.М.Дружинин, В.МБабошин и др. // Не подлежит опубликованию в открытой печати.

11. А.с. № 1219873 (СССР). Горежа газовая / Д.ЛЛобанов, Г.К.Маликов, Г.М.Дружинин и др. // Открытия. Изобретения. -1986. -№11.

12. Ах. № 1419245 (СССР). Проходная печь для нагрева заготовок / Е.М.Котляревский, ПМ.Дружинин, В.Г.Ануфриев и др. // (ДСП).

13. А.с. НРБ № 71172 от 22.07.85. «Способ сжигания топлива и горелка для его осуществления».

14. Пат. Франции № 2586789 от 04.12.87. «Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления».

15. Пат. Индии № 162378 от 14.05.88. «Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления».

16. Пат ФРГ № 3529290 от 16.08.85. «Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления».

Екатеринбург Ризография

Тираж 100 экз. Заказ №176.

Подписано в печать 5.10.2004 г.

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ- УПИ

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Горелочные устройства - классификация и характеристики.

1.1.1. Общие положения и классификация.

1.1.2. Характеристики горелок и факелов.

1.2. Общая теплоотдача от факела.

1.3. Теплооотдача конвекцией от струй и факелов.

1.4. Характеристики и особенности тепловой работы плоскопламенных горелок.

1.5. Вредные выбросы при сжигании газообразных видов топлива.

1.6. Основные задачи исследований.

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ ГОРЕЛОК,

ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И УСТАНОВКИ.

2.1. Методика проведения огневых испытаний горелочных устройств и выбор объектов исследований.

2.1.1. Методика проведения огневых испытаний и экспериментальная установка.

2.1.2. Выбор объектов исследований.

2.2. Методика определения теплоотдачи конвекцией от струй и факелов.

2.2.1. Метод воздушной «продувки».

2.2.2. Метод двух радиометров.

2.3. Огневые стенды для исследования и отработки конструкций плоскопламенных горелок.

2.4. Методика и стенды для изучения образования оксидов азота при сжигании природного газа.

2.5. Выводы.

3. ТЕПЛООБМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАКЕЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ СЖИГАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

3.1. Теплообменные характеристики факелов горелок с различной степенью смешения топливовоздушной смеси.

3.1.1. Характеристики факелов горелок полного предварительного ty смешения.

3.1.2. Характеристики факелов горелок без предварительного смешения.

3.1.3. Характеристики факелов горелок с неполным предварительным смешением.

3.1.4. Характеристики факелов горелок с регулируемой длиной факела.

I 3.1.5. Характеристики радиационных горелок с разомкнутым факелом.

3.2. Сравнение характеристик факелов горелок различных конструкций.

3 .3. Закономерности общей теплоотдачи от факелов горелок различных конструкций.

3.4. Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ

КОНВЕКЦИЕЙ ОТ СТРУЙ И ФАКЕЛОВ.

4.1. Особенности теплоотдачи конвекцией от ограниченных струй.

4.2. Определение величины и положения максимума теплоотдачи конвекцией.

4.3. Локальная теплоотдача конвекцией. щ 4.4. Расчетные зависимости для определения интегральной теплоотдачи конвекцией.

4.5. Определение конвективной составляющей сложного теплообмена при горении ^ природного газа.

4.6. Выводы.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ОКСИДОВ АЗОТА И РАЗРАБОТКА

РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ИХ СНИЖЕНИЮ ПРИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ СЖИГАНИИ Г A3 А.

5.1. Определение и анализ факторов, влияющих на образование оксидов азота в крупных нагревательных и термических печах.

5.2. Исследование влияния основных параметров тепловой работы печных агрегатов на образование оксидов азота.

5.2.1. Влияние температуры воздуха горения и температуры в объеме печи

5.2.2. Влияние коэффициента избытка воздуха и теплоты сгорания топлива

5.2.3. Адаптация полученных расчетных зависимостей.

5.3. Балластирование и степень крутки газовоздушной смеси.

Щ 5.4. Стадийное сжигание газообразного топлива.

5.5. Рекомендации по снижению эмиссии оксидов азота при сжигании газа в печных агрегатах.

5.6. Выводы.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ В т РАЗОМКНУТОМ ФАКЕЛЕ И РАЗРАБОТКА ПЛОСКОПЛАМЕННЫХ ГОРЕЛОК ДЛЯ СЖИГАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА.

6.1. Исследование условий стабилизации воспламененияпри сжигании природного ^ газа.

6.1.1. Влияние конструктивных особенностей горелки и режимных параметров ее работы на воспламенение факела.

6.1.2. Схема течения и воспламенения газовоздушной смеси в горелочном тоннеле.

6.1.3. Разработка способов внутренней стабилизации воспламенения.

6.2. Совершенствование конструкций плоскопламенных горелок для природного газа.

6.2.1. Сравнительные испытания горелок типа ГР и типа Ulli.

6.2.2. Совершенствование конструкции горелок типа ГР.

6.3. Разработка конструкций плоскопламенных горелок для сжигания искусственных газов.

6.3.1. Особенности воспламенения и горения искусственных газов.

6.3.2. Разработка конструкций плоскопламенных горелок для сжигания искусственных газов и их смесей.

6.4. Выводы.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЕЧЕЙ

С РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ ОТОПЛЕНИЯ.

7.1. Исследование печей с комбинированной системой отопления.

7.2. Исследование печи со сводовой системой отопления.

7.3. Исследование тепловой работы методической печи при нестехиометрическом сжигании газа.

7.4. Выводы.

Российская металлургическая промышленность в настоящее время функционирует в условиях глобальной конкуренции на мировом рынке металлов. В этой связи, одним из важнейших направлений промышленной политики в государстве на современном этапе является обеспечение конкурентноспособности продукции отечественного металлургического комплекса среди основных производителей металлов. Другой, не менее важной задачей, является принятие и осуществление специальных мер, направленных на решение экологических проблем городов и населенных пунктов, где расположены предприятия черной и цветной металлургии. Только одновременное и взаимосвязанное решение вышеобозначенных проблем позволит российским металлургическим комплексам наращивать производство, усиливать инновационные тенденции и успешно конкурировать с лучшими иностранными производителями.

Основными особенностями и недостатками отечественной металлургии являются высокие капиталоемкость, энерго- и ресурсопотребление. На производство продукции металлургического комплекса расходуется 14% топлива и 33% электроэнергии от их общего потребления в промышленности. Это объясняется достаточно низким техническим уровнем металлургических производств по сравнению с промышленно-развитыми странами: средний износ основных производственных фондов (машин и оборудования) достигает 70%, только около 30% применяемых в производстве схем соответствуют современному мировому уровню, а 28% являются безнадежно устаревшими и не подлежат модернизации. В результате имеется значительное отставание по ряду технико-экономических показателей от металлургии развитых стран: количество отходов при производстве проката выше в 2 раза, удельные расходы условного топлива выше в 1,5*3 раза, суммарное негативное воздействие на окружающую среду выше в 2 раза, [1,159]. т

Согласно намеченным Правительством Российской Федерации мерам рост конкурентноспособности металлургии, повышение уровня ее технологической готовности и экологической безопасности должен осуществляться путем проведения мероприятий, обеспечивающих уменьшение расхода всех видов энергоресурсов и вредных выбросов при одновременном повышении качества продукции. В результате прогрессивного технологического сдвига планируется к 2010 году сократить удельные затраты топливо-энергетических ресурсов в металлургическом переделе на 17% при увеличении общего производства продукции на 10-И 2%. Это значит, что весь прирост должен быть обеспечен за счет сэкономленных видов энергии, а энергосбережение является актуальной задачей на сегодняшний день. Кроме того, любое снижение удельного расхода топлива за счет более современной и прогрессивной технологии или интенсификации процессов тепломассообмена в агрегатах связано с уменьшением валовых выбросов и тепла и улучшает экологическую обстановку [159,230, 231].

Одним из широко распространенных видов топливопотребляющих агрегатов в металлургии, как в черной, так и цветной, являются нагревательные, отражательные, термические и другие пламенные печи, отапливаемые газообразным топливом: природным или искусственными (коксовым, коксо-доменным, ферросплавным) газами или их смесями. В настоящее время для реализации различных технологических схем нагрева и термообработки садки существует значительное количество (несколько десятков) видов и типоразмеров пламенных печей, тепловая работа которых определяется комплексом процессов тепловыделения (теплоотвода) при горении, движения газов, передачи и распространения тепла, а также теплофизических и термохимических изменений нагреваемого металла или изделий из него. Оптимальная и высокоэффективная организация этих процессов в значительной степени зависит и определяется конструкцией горелочных устройств, их расположением (компоновкой) на агрегате, характеристиками факела и параметрами энергоносителей, составом и теплотой сгорания топлива. т

• 11

В соответствии с этим существует значительное количество типов и размеров горелочных устройств. Но, тем не менее, практика показывает, что при проектировании новых агрегатов или модернизации существующих с внедрением современных технологий требуется разработка новых горелок с заданными характеристиками (свойствами) факела при определенных параметрах энергоносителей и конкретном виде газообразного топлива. Такая ф ситуация существует и, видимо, еще долго будет существовать в металлургии с собственными источниками искусственных топливных газов, отличающихся широким спектром по составу, теплоте сгорания, наличию разф личных примесей, давлению у потребителя и т.п. Тем более, что одним из направлений повышения энергоэффективности производства является замена природного газа на альтернативные виды топлива.

Эффективность любого теплового агрегата определяется, в первую ^ очередь, состоянием и работой системы отопления, правильностью выбора горелочных устройств и режимов сжигания топлива. Необходимо, чтобы характеристика создаваемого горелками факела полностью соответствовали требованиям технологии и параметрам работы агрегата. Этот достаточно простой по форме, но трудно реализуемый в действительности принцип был сформулирован еще в 60-е годы известными учеными-теплотехниками Ар-сеевым A.B., Кавадеровым A.B., Бабошиным В.М. [3, 211, 212]. Данная кон-ф цепция была широко поддержана в трудах кафедры металлургических печей

УПИ под руководством Китаева Б.И. [213-5-215].

С точки зрения современных взглядов на горелочные устройства и системы отопления к выше сформулированному принципу необходимо добавить, что обеспечение технологических требований агрегата должно быть # осуществлено при максимально-возможной теплоотдаче и минимальных вредных выбросах. Тем более, что существует ряд отечественных разработок, позволяющих контролировать качество сжигания топлива и поддерживать Ш оптимальные для данной технологии значения коэффициента избытка воздуха [160]. т т

Изучение реальной ситуации показало, что горелочных устройств различных типов и размеров разработано достаточно много [3^-7], а характеристики их тепловой работы практически отсутствуют. В лучшем случае в справочной литературе приводятся давление газа и воздуха перед горелкой и тепловая мощность. Справедливости ради надо отметить, что в 70-е годы некоторые разработчики горелочных устройств уже стали определять характеристики факелов горелок [8-И 1, 229], но получены они были в несопоставимых условиях и по различным методикам.

Кроме того, для тепловых расчетов агрегатов необходима информация о тепловых потоках, температуре, коэффициентах тепломассопереноса, в т.ч. и конвекцией. И чем ближе условия, в которых эти данные получены к реальным процессам, тем большей достоверностью и надежностью будут они обладать.

В начале 70-х годов прошлого века в черной металлургии начали активно применяться для сводового отопления плоскопламенные горелки. Оснащенные ими печи обладали несомненно рядом преимуществ по сравнению с печами, имеющими традиционное боковое или торцевое отопление [11]. Однако при внедрении этих горелок возникали определенные трудности: неустойчивое воспламенение при определенных температурных и гидравлических режимах, смыкание факела в процессе регулирования тепловой мощ-0) ности, отсутствие характеристик, обеспечивающих правильный выбор горелок в соответствии с требованиями технологии. Кроме того, не было горелок, работающих на искусственных газах и их смесях различной теплоты сгораШ ния. Определенное увлечение использованием природного газа для отопления при наличии явных резервов коксового, доменного, ферросплавного га-Ш зов и их смесей, объясняется, наряду с другими причинами, еще и отсутствием надежных современных горелочных устройств с данными о свойствах факелов, включая и вредные выбросы.

Целью работы является создание и обобщение расчетно-экспериментальных и промышленных методов исследований характеристик т ш факелов и разработка на этой основе горелочных устройств для металлургических печей, обеспечивающих снижение удельных расходов топлива и вредных выбросов при сжигании различных видов газообразного топлива.

Факельное сжигание топлива представляет собой весьма сложный комплекс физико-химических процессов, протекающих в объеме горелочного тоннеля и/или непосредственно в рабочем объеме печи. Хотя горение и является чисто химическим процессом окисления топлива кислородом воздуха, в реальных условиях промышленных агрегатов выгорание газа и все связанные с этим процессы, включая теплопередачу и образование вредных выбросов, определяются физическими закономерностями. Последнее объясняется тем, что при высоких температурах химические реакции окисления протекают с очень большими скоростями, тогда как процессы подвода топлива и окислителя и отвода продуктов горения имеют конечные скорости и поэтому приобретают весьма существенное значение. В свою очередь, эти процессы зависят от конструкции горелочного устройства, параметров и характеристик его работы. Совокупность всех физико-химических процессов, протекающих при факельном сжигании газообразного топлива, с одной стороны, и практически неограниченное количество конструктивных вариантов горелочных устройств, видов и параметров используемых в металлургии энергоносителей, с другой стороны, представляют на настоящий момент значительные трудности при определении характеристик факелов и параметров работы горелок расчетными методами.

В этой связи на первое место выдвигаются экспериментальные и рас-четно-экспериментальные работы по разработке, испытаниям и паспортизации горелочных устройств с определением характеристик тепловой работы по единой методике в условиях максимально приближенных к промышленным. При этом немаловажное значение придается получению расчетных зависимостей для определения теплоотдачи от факела с учетом реальных условий и конструктивных особенностей системы горелка-печь. Вопросы же устойчивой и безопасной работы горелок могут быть решены только на экспериментальных огневых стендах.

В представленной работе произведено обобщение и дальнейшее развитие расчетно-экспериментальных и промышленных методов определения характеристик факелов, включая и вредные выбросы, и разработанные на этой основе конструкции горелок и способы отопления металлургических печей различными видами газообразного топлива с последующим их внедрением на крупных нагревательных и термических печах, выполненных под руководством либо при непосредственном участии автора.

Сделано обоснование и выбор характеристик факелов, определяющих тепловую работу горелок нагревательных и термических печей, обобщены и получили дальнейшее развитие методы и методики «холодных» и огневых испытаний промышленных горелок в условиях максимально приближенных к промышленным, создан экспериментально-аналитический комплекс, позволяющий проводить различные виды испытаний, в т.ч. и с целью сертификации.

Впервые получены на крупномасштабных огневых стендах экспериментальные данные по теплоотдаче факелов «эталонных» типов промышленных горелочных устройств (без предварительного смешения, с полным предварительным смешением и частичным предварительным смешением) в одинаковых условиях и по одной методике, установлено качественное и количественное влияние способов сжигания газа на теплоотдачу от факела и его температуру в камерах сгорания разного размера с различными условиями теплоотвода. Определена методом «воздушной продувки» величина конвективной составляющей сложного теплообмена и предложена методика ее расчета, впервые учитывающая влияние состояния потоков (степень турбулентности) перед смешением при помощи коэффициента, характеризующего конструкцию горелочного устройства. Экспериментально на огневом стенде получен коэффициент для пересчета конвективных тепловых потоков, определенных по формулам «воздушной продувки», на реальные условия сложного теплообмена при сжигании природного газа.

Раскрыт механизм стабилизации воспламенения в сильно закрученных (разомкнутых) пламенах, установлены две возможные схемы его реализации: внутренняя и наружная. Основным фактором, определяющим устойчивость горения, является концентрация окислителя в топливовоздупшой смеси у тороидальной поверхности тоннеля и в следе за соплом. Подтверждено наличие прецессии вихря в горелочном тоннеле и ее влияние на режим работы плоскопламенной горелки.

Теоретически и экспериментально обоснован новый способ сжигания газа в разомкнутом факеле, заключающийся в том, что определенная часть окислителя подается в зону стабилизации воспламенения, расположенную в следе за соплом. Установлены причины возникновения пульсаций в объеме крупных нагревательных печей с плоскопламенными горелками при изменении давления на уровне пода - основными факторами являются содержание свободного кислорода в печных газах и их температура. Разработан алгоритм и программа расчета температурных условий зоны стабилизации воспламенения [прил. 4].

Определены основные принципы сжигания искусственных газов в разомкнутом факеле, заключающиеся в оптимизации длины пути смешения топлива и окислителя и соотношения их параметров крутки. Установлено, что при величине степени крутки Б>5,0, в крупных нагревательных печах разомкнутые факела не сносятся спутным потоком.

Получены новые экспериментальные данные по образованию оксидов азота в факелах при различной крутке потоков и форме тоннеля, позволяющие сделать вывод о том, что для закрученных факелов образование оксидов азота зависит от степени крутки, общего температурного уровня в камере сгорания, а также относительных размеров горелочного тоннеля и топочного пространства. Впервые объяснено, что влияние крутки на образование оксидов азота связано с наличием зон циркуляции, в которых время пребывания реагентов при высоких температурах становится соизмеримым с временем, необходимым для достижения равновесных значений ЫОх. Показано, что при двухступенчатом сжигании природного газа происходит снижение образования оксидов азота в 3-^4 раза, как за счет уменьшения уровня температур в первой ступени из-за неадиабатичности процесса, так и за счет эффекта не-стехиометрического горения. Суммарное содержание >ЮХ имеет минимум в зависимости от значений Опер, и автор., величина которых, в свою очередь, зависят от схем смешения газа и воздуха.

На базе экспериментальных исследований, модельных представлений и теоретических положений разработаны энергоэффективные способы и режимы сжигания различных видов газообразного топлива, принципы расчета, конструирования и испытания газогорелочных систем металлургических печей различного назначения.

Ряд основных методических положений, связанных с испытаниями и отработкой конструкций горелочных устройств на огневых стендах, реализованы при создании Отраслевой методики государственных испытаний горелочных устройств для Опорного испытательного центра Минчермета СССР [12] (прил.1), а также при создании методики промышленных испытаний автоматизированных горелочных устройств печных и котельных агрегатов металлургического производства стран-участниц СЭВ [13] (прил. 2).

На основе предложенного способа сжигания газа в разомкнутом факеле созданы плоскопламенные горелочные устройства для низкотемпературных металлургических печей, успешно эксплуатирующиеся на ряде металлургических заводов, в т.ч. и за рубежом.

Разработанные конструкции горелочных устройств для сжигания природного, коксового, коксодоменного газов и их смесей позволили реализовать принцип сводового отопления на ряде печей нескольких десятков металлургических заводов бывшего Союза.

Результаты экспериментальных исследований и расчетные материалы использованы при разработке Стальпроектом стандартов предприятия (норт малей) на горелочные устройства, которые успешно применяются при проектировании в течение многих лет [16, 15] (прил. 5 и 6).

Экспериментальные данные и методические рекомендации по образованию и снижению оксидов азота в высокотемпературных нагревательных печах использованы при разработке ГОСТ Р 50591-93, действующего в настоящее время [14] (прил. 3).

По результатам внедрения основных разработок диссертационной работы получен большой экономический эффект, а автор награжден медалями ВДНХ СССР и удостоен звания лауреата премии Совета Министров СССР.

Данная работа является продолжением научного направления, созданного и развиваемого в работах Научно-исследовательского института металлургической теплотехники известными учеными к.т.н. Арсеевым A.B., д.т.н., проф. Кавадеровым A.B. и выполнялась в различное время в соответствии с ф постановлениями ГКНТ № 235 от 31.05.75, № 555 от 30.10.85, планом работы постоянной комиссии СЭВ по черной металлургии на 1985-1990 гг., планом-графиком работ ГКНТ по стану «2500» Новолипецкого металлургического комбината и основными направлениями социального и экономического развития отрасли до 2010 года.

На защиту выносятся:

1. Расчетно-экспериментальные и промышленные методы и методики

Ф\ исследований характеристик факелов, определяющие цель, объем, последовательность и условия их проведения. Новое представление о горелочном устройстве как совокупности элементов, формирующих струйно-факельные Ш процессы в соответствии с требованиями металлургических технологий, принципов энергосбережения и экологии. Ш

2. Новые экспериментальные данные по теплообменным характеристикам промышленных гор елочных устройств, полученные на огневых стендах ф по одной методике для «эталонных» факелов и выведенные на их основе расчетные выражения для определения тепловых потоков, в т.ч. и конвективной составляющей с учетом конструкции горелки.

3. Результаты теоретического анализа и экспериментальные данные, доказывающие влияние состояния потоков (степени турбулентности) перед горелочным устройством на аэродинамику истекающих струй и теплоотдачу конвекцией к стенкам камеры.

4. Новый механизм стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле, объясняющий режимы устойчивого и неустойчивого горения в плоскопламенных горелках соотношением топливо-окислитель в следе за соплом и на границе пристенной и обратной зон факела.

5. Принципы конструирования плоскопламенных горелок с учетом физико-химических характеристик топливных газов и геометрических размеров системы горелка-печь.

6. Новые конструкции горелочных устройств и способы сжигания различных видов газообразного топлива применительно к металлургическим агрегатам внедренные в производство, в том числе:

- способ сжигания газа в разомкнутом факеле, позволяющий реализовать принцип сводового отопления в низкотемпературном агрегате с целью повышения равномерности нагрева, снижения удельного расхода топлива и выброса вредных веществ;

- горелочные устройства для сжигания коксового и коксодоменного газов в крупных нагревательных печах, позволяющие повысить равномерность нагрева, снизить расход топлива и выброс вредных веществ.

7. Новые экспериментальные данные по образованию оксидов азота, расчетные эмпирические зависимости, полученные на этой основе и способы реализации условий снижения вредных выбросов на промышленных агрегатах.

8. Результаты промышленного внедрения, подтверждающие высокую технологичность и экологическую эффективность разработанных способов сжигания и конструкций горелочных устройств.

9. Основные принципы и методические основы испытаний горелочных устройств, явившиеся базовыми для создания методик испытания промышленных горелок в Опорном испытательном центре Минчермета СССР я на металлургических производствах стран-участниц СЭВ.

Основные положения и материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международном конгрессе «300 лет Уральской металлургии» (г. Екатеринбург, 2001 г.); международной конференции «Теплотехника и энергетика в металлургии» (г. Днепропетровск, 2002 г.); 2-ой международной научно-практической конференции «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии» (г. Москва, 2002 г.), конференции с международным участием «Новые и усовершенствованные технологии для окускования сырья и производства чугуна и ферросплавов» (г. Варна, НРБ, 1990 г.); международном семинаре «Повышение эффективности использования газа в промышленности» (г. Киев, 1987 г.); 8-ом и 9-ом заседаниях секции энергетики и охраны окружающей среды Постоянной комиссии СЭВ по черной металлургии (г. Айзенхюттенпггадт, ГДР, 1986 г.; г.Сплит, СФРЮ, 1987 г.); У-ой Всесоюзной научно-технической конференции «Расчет, конструирование и применение промышленных печей с радиационными трубами» (г. Киев, 1987 г.); Всесоюзном семинаре «Экономия топливо-энергетических ресурсов на предприятиях черной металлургии» (г.Москва, ВДНХ, 1985 г.); Всесоюзном научно-техническом семинаре «Пути дальнейшего снижения расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии» (г. Ленинград, 1985 г.); Всесоюзном совещании «Использование природного газа в народном хозяйстве» (г.Каунас, 1983 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании «Улучшение конструирования, освоения и эксплуатации нагревательных и термических печей заводов черной металлургии» (г.Череповец, 1982 г.); Всесоюзном семинаре «Совершенствование методов нагрева и охлаждения металла в прокатном производстве» (г. Москва, ВДНХ, 1979 г.); Всесоюзных совещаниях по теории и практике сжигания газа г. Ленинград, 1972 г., 1975 г.); Республиканских конференциях по проблемам тепловой работы металлургических печей (г. Днепропетровск, 1973 г., 1976 г.), а также на ряде отраслевых и региональных конференций и семинарах по проблемам повышения эффективности использования топлива в металлургических агрегатах.

Результаты выполненных исследований опубликованы в одной монографии, 2-х брошюрах, 33 статьях, 12 авторских свидетельствах и 4 патентах.

Работа выполнена в лаборатории сжигания газообразного топлива ордена «Знак почета» Научно-исследовательского института металлургической теплотехники (ОАО «ВНИИМТ») с участием лаборатории защиты окружающей среды, лаборатории нагревательных печей и отраслевого испытательного центра Минчермета СССР (УИД ИГУ). На разных этапах ее выполнения принимали участие кандидаты технических наук Маслов В.И. Вин-товкин A.A., Каратаев B.JL, Рязанов В.Т., Алексеев Л.И., Ашихмин A.A., Котляревский Е.М., Крысов С.И., Кузовников A.A., Баженов A.B., Дистер-гефт И.М., Ануфриев В.Г., Заварова И.С., научные сотрудники Постников Ю.Д. Латышева А.Н., Мелких О.Н., Окулова E.H., Чехович А.Л., Лемеш Т.И. и другие работники института, за что автор выражает им искреннюю благодарность.

Особо автор отмечает помощь и внимание к работе при ее постановке и выполнении первых этапов со стороны своего первого научного руководителя к.т.н. лауреата Государственной премии СССР Арсеева A.B. и бывшего научного руководителя института д.т.н., проф. Кавадерова A.B., благодарит за ценные советы и замечания при выполнении и написании работы д.т.н., проф. Бабошина В.М., д.т.н., проф. Кузнецова Ю.М., д.т.н., проф. Ярошенко Ю.Г., д.т.н., проф. Шкляра Ф.Р., д.т.н. Невского A.C., к.э.н. Терентьева В.А.

• 21

7.4. Выводы

В конце прошлого века сводовое отопление как отдельных зон, так и в целом печей нашло достаточно широкое применение на крупных нагревательных и термических печах. Внедрение принципа косвенного радиационного нагрева происходило одновременно с разработкой и совершенствовани

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В диссертационной работе научно подтвержден и получил дальнейшее развитие метод выбора и конструирования горелочных устройств и способов отопления металлургических пламенных печей на основе комплекса расчетно-экспериментальных и промышленных исследований. Внедрение метода позволило создать новые современные типы горелок и способы отопления мощных нагревательных и термических печей различными видами газообразного топлива, в т.ч. и искусственными, улучшить качество продукции, снизить удельные расходы топлива и вредные выбросы, что внесло значительный вклад в развитие экономики отрасли.

2. Уточнены и сформулированы основные положения метода выбора и конструирования промышленных горелочных устройств и способов отопления, включающие:

- определение (формирование) требований к характеристикам факела и параметрам работы горелок и систем отопления, обуславливаемых тепловым, температурным и гидравлическим режимами печей, а также содержанием вредных выбросов;

- выбор конструкции или определение типа горелки с использованием характеристик «эталонных» горелочных устройств;

- конструирование горелочного устройства на основе выбранного «эталонного» аналога;

- выбор методики и стенда для испытаний горелки и исследование характеристик факела;

- определение схемы (способа) отопления на основе анализа результатов стендовых исследований характеристик факелов и необходимости обеспечения требований технологического процесса агрегата.

Наиболее существенными характеристиками факела, определяющими соблюдение технологии, энергоемкость и экологические показатели работы печей, являются теплообменные (теплоотдача, в т.ч. и конвективная, температура и излучение) и экологические (содержание оксидов азота и оксида углерода в дымовых газах).

3. Произведено обобщение и дальнейшее развитие расчетно-экспериментальных и промышленных методов исследований характеристик факелов горелок различного типа и назначения.

Разработаны, апробированы и введены в действие «Методика проведения государственных испытаний горелочных устройств в Опорном испытательном центре Минчермета СССР» и «Методика промышленных испытаний автоматизированных горелочных устройств печных и котельных агрегатов металлургического производства стран-участниц СЭВ». Методические материалы устанавливают объем, последовательность и условия проведения испытаний, порядок определения отдельных показателей горелок, работающих на различных видах газообразного топлива.

4. Впервые по единой методике определены теплообменные характеристики (общая теплоотдача, температура, излучение, конвективная составляющая сложного теплообмена и вредные выбросы) факелов промышленных горелок, принятых в качестве «эталонных». Показано влияние конструкции горелки, вида топлива, тепловой мощности, коэффициента избытка воздуха, степени крутки воздушного потока, а также формы и размеров тоннеля и степени стеснения факела.

Выведены расчетные выражения и предложена методика определения как общей, так и конвективной теплоотдачи по длине камеры сгорания для «эталонных» горелок в зависимости от особенностей конструкции, режимных параметров и соотношения размеров горелка-камера.

Впервые показано влияние на теплоотдачу конвекцией от ограниченных струй внутреннего состояния потоков (степени турбулентности), определяемого конструктивными особенностями горелки. Введено понятие конструктивного коэффициента горелки и представлены численные значения для различных реальных конструкций.

Полученные расчетные зависимости позволяют определять теплооб-менные характеристики факелов различных горелочных устройств, необходимые как при анализе тепловой работы существующих агрегатов, так и при создании и проектировании новых.

5. Получены новые экспериментальные данные на огневых стендах и промышленных агрегатах о влиянии основных режимных параметров (температуры воздуха горения, коэффициента избытка воздуха, температуры в печи и теплоты сгорания топлива) на образование оксидов азота.

Показано, что в расчетной методике конструкцию горелочного устройства целесообразно учитывать величиной базового выброса, определяемого типом печи. Это объясняется значительным влиянием условий теплообмена между факелом, кладкой и нагреваемым материалом на образование Ж)х.

Уточнены существующие эмпирические зависимости, определяющие влияние основных режимных параметров работы горелочных устройств и температуры печного пространства на выход оксидов азота. Показано, что при расчетном определении 1ЧОх следует принимать средневзвешенные по зонам печи значения температуры и коэффициента избытка воздуха, причем их влияние устанавливается по экспоненциальному закону.

Полученное уточненное выражение для определения выбросов оксидов азота за нагревательными и термическими печами позволяет прогнозировать основные пути снижения N0* как при реконструкции существующих агрегатов, так и при проектировании новых.

6. Произведено исследование влияния на образование оксидов азота различных способов сжигания газа: балластирование продуктами сгорания, завихривание с различной степенью крутки и двухстадийное сжигание.

Получены новые данные об образовании оксидов азота при балластировании газовоздушной смеси до нижнего предела горючести и компенсации снижения температуры факела за счет подогрева воздуха горения для условий металлургических технологий: количество N0* снижается в 2-5-2,3 раза за счет уменьшения концентрации свободного кислорода в зоне горения.

Установлено, что при сжигании газа в закрученном факеле, основным фактором, определяющим образование оксидов азота, является наличие зон циркуляции и время пребывания в них реагентов, а не повышение локальных температур за счет интенсивности перемешивания топлива и окислителя, как ранее считалось.

Двухступенчатое сжигание газа в любом варианте исполнения (при а] < 1,0 или си > 1,0) приводит к уменьшению N0* за счет снижения температур в зоне горения. Установлено, что невозможна разработка универсальной горелки с пониженным образованием оксидов азота для металлургических печей, т.к. требования по тепловому и температурному режиму агрегата накладывают конкретные специфические особенности на конструктивное оформление и режимные параметры работы горелочного устройства.

Полученные экспериментальные данные по образованию Ж)х и разработанные рекомендации по их снижению использованы при составлении ГОСТ Р 50591-93 (прил. 3).

7. Впервые предложено и экспериментально обосновано наличие двух механизмов стабилизации воспламенения (внутреннего и наружного) в разомкнутом факеле плоскопламенной горелки, существование которых определяется температурой продуктов сгорания и концентрацией кислорода в печном объеме. Изучено влияние режимных и конструктивных параметров горелки и сопряженного с ней печного объема на стабилизацию воспламенения, установлены численные значения определяющих величин (температуры продуктов сгорания и содержание 02 в восходящем потоке) и взаимосвязь между ними.

Впервые разработан алгоритм и методика расчета температурных условий стабилизации воспламенения, проведено сравнение опытных и расчетных данных, показывающее возможность использования методики для определения схемы стабилизации при работе горелок на промышленных объектах.

Разработан и подтвержден опытными и промышленными исследованиями новый способ стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле по внутренней схеме, заключающийся в подаче части воздуха горения на границу зон нисходящего и восходящего потоков топливовоздушной смеси и продуктов циркуляции из печного объема. Новизна способа подтверждена авторским свидетельством и патентами.

Показано, что ввод 2*5% воздуха горения на определенном расстоянии от газового сопла стабилизирует воспламенение в разомкнутом факеле при температуре печных газов ниже 950-*1000°С. При температуре выше данного значения автоматически реализуется внутренняя схема стабилизации, т.к. скорость распространения пламени и концентрационные пределы воспламенения обеспечивают поддержание горения обедненной топливовоздушной смеси.

8. Разработана конструкция плоскопламенной горелки для низкотемпературных термических печей, реализующая механизм внутренней стабилизации воспламенения в разомкнутом факеле за счет подачи 2*5% воздуха горения в определенное место зоны за газовым соплом. Проведены стендовые исследования тепловой работы горелки. На основании полученных данных Стальпроектом разработан стандарт предприятия (нормаль) на горелки радиационные типа ГР-П (прил. 5).

9. С учетом физико-химических характеристик искусственных топливных газов были впервые разработаны плоскопламенные горелки для сжигания коксового, доменного газов и их смесей, в т.ч. и с природным газом. Отличительной особенностью конструкции является наличие сменного газового сопла, обеспечивающего изменение степени предварительного смешения газа и окислителя, параметра крутки топливовоздушной смеси и положения зоны воспламенения относительно выходного сечения горелки при изменении состава и теплоты сгорания топливного газа и параметров воздуха горения.

Проведены стендовые и промышленные испытания горелок, Стальпро-ектом разработан стандарт предприятия (нормаль) на радиационные горелки типа ГР (прил. 6). На конструкции получены авторские свидетельства, а сами горелки применены на печах многих заводов, в т.ч. и за рубежом.

10. Проведены исследования тепловой работы нагревательных и термических печей металлургического производства с различными схемами отопления. Определены преимущества и разработаны рекомендации по применению как сводового, так комбинированного способа отопления мощных металлургических печей. Установлено, что разработанные конструкции плоскопламенных горелок соответствуют по своим теплообменным характеристикам технологическим требованиям агрегатов и способствуют уменьшению удельных расходов топлива и снижению вредных выбросов.

Путем реализации нестехиометричесокого способа сжигания газа на нагревательной методической печи показана возможность значительного снижения (на 35%) выбросов оксидов азота за счет перераспределения воздуха горения по зонам печи с сохранением качества нагрева и производительности агрегата.

Таким образом, на основе обобщения расчетно-экспериментальных и промышленных исследований получил дальнейшее развитие метод выбора и конструирования гор елочных устройств и способов отопления металлургических печей, разработаны и апробированы в промышленном масштабе методики проведения испытаний и определения характеристик горелок, в т.ч. и вредных выбросов, созданы, на этой основе, новые конструкции горелочных устройств и способы сжигания топлива, внедрение которых позволило обеспечить повышение качества нагрева, снижение удельных расходов топлива и вредных выбросов в атмосферу.

11. В целом в диссертационной работе решена важная народнохозяйственная задача по экономии топлива и снижению вредных выбросов в металлургических печах, а обобщенные результаты исследования и их анализ квалифицируются как дальнейшее развитие научного направления - снижение энергоемкости и повышение экологической безопасности в металлургии за счет создания и применения новых высокоэффективных горелочных устройств и способов отопления пламенных печей.

Основное содержание диссертации изложено в печатных работах:

1.Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Рациональное сжигание газообразного топлива в металлургических агрегатах. - М.: Металлургия, 1987.-112 с: ил.

2. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Инжек-ционные и короткофакельные горелки для сжигания природного газа // Научно-технический обзор: Серия «Использование газа в народном хозяйстве / ВНИИЭгазпром. -М., 1973. - 34 е.: ил.

3. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Горелки длиннопламенные и с регулируемой длиной факела для природного газа // Научно-технический обзор: Серия «Использование газа в народном хозяйстве / ВНИИЭгазпром, М., 1973. - 40 е.: ил.

4. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Опытные характеристики работы промышленных горелок // Теория и практика сжигания газа: Сб.докладов V совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. - JL: Недра, 1972. -с. 191-211.

5. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Влияние на характеристики работы горелок степени стеснения и охлаждения факела и размеров газосжигающих устройств // Теория и практика сжигания газа: Сб. докладов V совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. - JL: Недра, 1972. - с. 211-223.

6. Дружинин Г.М., Арсеев A.B. Исследование теплообмена конвекцией в циклонной камере // Горение, теплообмен и нагрев металла: Те-мат.отрасл.сб. /ВНИИМТ. —М., 1973. - № 24.-е. 191-198.

7. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Работа горелки ДВ-250 на природном газе // Использование газа в народном хозяйстве. Реферативный сб. / ВНИИЭгазпром. - М., 1972. - № 6, - с.

8. Дружинин Г.М., Арсеев A.B. Теплоотдача конвекцией от ограниченных струй // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М., 1974.-№3.-с. 172-178.

9. Дружинин Г.М., Арсеев A.B. Расчет теплоотдачи от факелов промышленных горелок // Теория и практика сжигания газа: Сб.докладов VI совещания / ЦПНТОЭ и ЭП. 0\- Л.: Недра, 1975. - с. 271-279.

10. Дружинин Г.М., Окулова Е.П. Исследование аэродинамики группового факела плоскопламенных горелок // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1976. - № 5. - с. 65-67.

11. Дружинин Г.М., Рязанов В.Т., Арсеев A.B. Горелка для бессажевого сжигания природного газа в народном хозяйстве: Реферативный сб. / ВНИИЭгазпром. - М., 1976.- № 8. - с. 27-28.

12. Арсеев A.B., Дружинин Г.М. Влияние конструкции газового сопла и состава газа на характеристики факела плоскопламенной горелки // Использование газа в народном хозяйстве: Реферативный сб. / ВНИИЭгазпром. -М., 1978. -№ 8. -с. 13-19.

13. Маслов В.И., Арсеев A.B., Алексеев Л.И., Дружинин Г.М. и др. Совершенствование методов сжигания газа для специфических условий металлургических технологий // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1979. - № 8. - с. 92-98.

14. Дружинин Г.М., Кавалеров A.B., Крысов С.И. Применение плоскопламенных горелок в нагревательных печах // Экспресс-информация ин-та «Черметинформация». Сер. 13. -М., 1979. - Вып. 5. - с. 22-24.

15. Кузовников A.A., Михалев Г.А., Дружинин Г.М. и др. Опыт освоения сводового отопления крупных нагревательных печей прокатных цехов. -Сталь. - 1980. - № 3. - с. 247-249.

16. Пестряев A.C., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Отработка горе-лочных блоков для камер нагрева цинковальных агрегатов. - Сталь. - 1980. -№ 3. - с. 253-255.

17. Дружинин Г.М., Кавадеров A.B., Крысов С.И. Отработка конструкций и характеристик плоскопламенных горелок для сжигания различных газов // Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1981.-№9.-с. 114-118.

18.Алексеев Л.И., Дружинин Г.М., Маслов В.И. Повысить эффективность использования газа в черной металлургии // Газовая промышленность. -1982.-№1,-с. 42-43.

19. Похилевич А.Н., Крускаль М.С., Дружинин Г.М. и др. Печь с шагающим подом и сводовым отоплением для нагрева заготовок перед прокаткой на мелкосортном стане // Проектирование металлургических печей // Темат.отрасл.сб. / Стальпроект. -М., 1981. -№ 8. - с. 9-17.

20. Маслов В.И., Гусовский В.Л., Дружинин Г.М., и др. Разработка конструкций плоскопламенных горелок для сводового отопления металлургических агрегатов // Проектирование металлургических печей: Темат.отрасл.сб. / Стальпроект. - М., 1981. - № 8. - с. 18-21.

21. Маслов В.И., Алексеев Л.И., Дружинин Г.М. и др. Отработка эффективных методов сжигания топливных газов // Проблемы теплофизики, теплотехники и экономии топлива в черной металлургии: Металлургическая теплотехника: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М. - 1980. - с.

22. Кузовников A.A., Дружинин Г.М., Гусовский В.Л. и др. Сводовое отопление нагревательных печей с применением плоскопламенных горелок // Обзорная информация ин-та «Черметинформация». Серия «Металловедение и термическая отработка». - М., 1981. - Вып. 3. - с.

23. Ануфриев В.Г., Дружинин Г.М., Котляревский Е.М. и др. Исследование тепловой работы печей с шагающим подом. - Сталь. - 1982. - № 10. -с. 85-88.

24. Дружинин Г.М., Крысов С.И. Исследование тепловой работы плоскопламенных горелок ГР малой мощности // Совершенствование тепловой работы и конструкций металлургических агрегатов: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М., 1982. - с. 57-59.

25. Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Чехович A.JI. и др. Исследование влияния балластирования газовоздушной смеси на образование окислов азота при горении // Улавливание и очистка вредных выбросов в водоемы и атмосферу на предприятиях черной металлургии: Темат.отрасл.сб. / ВНИПИЧер-метэнергоочистка. -М, 1983. - с. 54-56.

26. Дружинин Г.М., Крысов С.И. Исследование изотермического течения в тоннеле плоскопламенной горелки // Режимные и конструктивные параметры тепловых металлургических агрегатов: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М, 1986.-с. 74-77.

27. Дружинин Г.М., Крысов С.И., Торицын JI.H. Экспериментальное и теоретическое исследование условий устойчивой работы плоскопламенных горелок // Теплотехнические исследования процессов и агрегатов в черной металлургии: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. -М, 1986. - с. 96-102.

28. Каратаев B.JL, Дружинин Г.М., Чехович A.JI. Влияние конструкций горелочных устройств и способов сжигания на образование оксидов азота // Исследование тепловых процессов и агрегатов основных переделов черной металлургии: Темат.отрасл.сб. / ВНИИМТ. - М., 1987.-е. 77-81.

29.Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Ашихмин A.A. и др. Влияние температуры подогрева воздуха на выбросы оксидов азота от нагревательных печей. - Сталь. - 1994. - № 7. - с. 78-81.

30. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Влияние конструкции и режима работы методических нагревательных печей на эмиссию NOOT. - Сталь. - 1995. - № 1. - с. 75-78.

31. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение эмиссии N0ox при двухступенчатом режиме сжигания природного газа в горелках. - Сталь. -1996. - № 5. - с. 76-78.

32. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение образования оксидов азота путем нестехиометрического сжигания газа в методической нагревательной печи. - Сталь. - 1996. - № 9. - с. 75-77.

33. Ашихмин A.A., Каратаев B.JI., Дружинин Г.М. Эмиссия оксидов азота при сжигании газа в атмосфере воздуха, обогащенного кислородом. -Сталь. - 2000. - № 3. - с. 82-84.

34. Дружинин Г.М. Анализ условий воспламенения в факелах плоскопламенных горелок. - Сталь. - 2000. - № 12. - с. 87-89.

35. Дружинин Г.М., Дистергефт И.М. Производство и применение современных огнеупорных материалов - шаг к существенному снижению энергопотребления в металлургии. - Новые огнеупоры. - 2003. - № 5. - с. 9-10.

36. Ашихмин A.A., Дружинин Г.М., Каратаев B.JI. Оценка влияния температуры подогрева воздуха на эмиссию N0ox. - Сталь. - 2000. - № 7. - с. 78-79.

Авторские свидетельства и патенты, полученные по теме диссертации

1. A.c. № 658362 (СССР). Плоскопламенная горелка / Г.М.Дружинин,

A.А.Винтовкин // Открытия. Изобретения. - 1979. - № 15.

2. A.c. № 840577 (СССР). Газовая горелка / А.В.Арсеев, В.И.Маслов, Г.М.Дружинин // Открытия. Изобретения. - 1981. - № 23.

3. A.c. № 779737 (СССР). Плоскопламенная горелка / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, В.Л.Гусовский и др. // Открытия. Изобретения. - 1980. - № 42.

4. A.c. № 802707 (СССР). Газомазутная плоскопламенная горелка /

B.В.Хорошавцев, В.М.Удилов, Г.М.Дружинин и др. // Открытия. Изобретения. - 1981.-№ 5.

5. A.c. № 934174 (СССР). Устройство для отопления зажигательных горнов агломерационных и обжиговых машин / Г.М. Дружинин, Л.И.Алексеев, Р.Ф.Кузнецов и др. // Открытия. Изобретения. - 1982. - № 21.

6. A.c. № 953375 (СССР). Способ распределения газов по горелкам /

C.И.Крысов, Г.М.Дружинин, В.Л.Каратаев и др. // Открытия. Изобретения. -1982. -№31.

7. A.c. № 964346 (СССР). Огнеупорный горелочный тоннель / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, В.А.Чистополов и др. // Открытия. Изобретения. - 1982.-№ 37.

8. A.c. № 898241 (СССР). Способ работы горелки / Г.М.Дружинин, С.И.Крысов, О.Н.Мелких // Открытия. Изобретения. - 1983. - № 2.

9. A.c. № 987301 (СССР). Запальная горелка и способ ее запуска / Г.М.Дружинин, Т.И.Лемеш, С.И.Крысов // Открытия. Изобретения. - 1983. -№ 1.

10. A.c. № 1129464 (СССР). Способ сжигания топлива и горелка / С.И.Крысов, Г.М.Дружинин, В.М.Бабопшн и др. // Не подлежит опубликованию в открытой печати.

11. A.c. № 1219873 (СССР). Горелка газовая / Д.Л.Лобанов, Г.К.Маликов, Г.М.Дружинин и др. // Открытия. Изобретения. - 1986. - № 11.

12. A.c. № 1419245 (СССР). Проходная печь для нагрева заготовок / Е.М.Котляревский, Г.М.Дружинин, В.Г.Ануфриев и др. // (ДСП).

13. A.c. НРБ № 71172 от 22.07.85. «Способ сжигания топлива и горелка для его осуществления».

14. Пат. Франции № 2586789 от 04.12.87. «Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления».

15. Пат. Индии № 162378 от 14.05.88. «Способ сжигания газообразного топлива и горежа для его осуществления».

16. Пат ФРГ № 3529290 от 16.08.85. «Способ сжигания газообразного топлива и горелка для его осуществления».

1. Меры по развитию металлургической промышленности до 2010 года и ее научно-техническое обеспечение // Министерство промышленности, науки и технологий Российской Федерации.- Апрель, 2002. 18 с.

2. Ахмедов Р.Б., Брюханов С.Н., Лисиенко В.Г., Плужников А.И. и др. Рациональное использование газов в промышленных установках: Справочное пособие. Недра, 1995. 352 с.

3. Арсеев А.В. Сжигание природного газа. М.: Металлургиздат, 1963. -408 с.

4. Инжекционные горелки. Нормали. Стальпроекг, 1964.

5. ГС-02-07. Газогорелочные устройства для сжигания природного газа и сжиженных газов, рекомендуемых к применению (общие виды с техническими характеристиками), 1965.

6. Ахмедов Р.Б. Дутьевые горелочные устройства. М.: Недра, 1970. -172 с.

7. Гусовский В.Л., Лифшиц А.Е., Тымчак В.М. Сожигательные устройства нагревательных и термических печей. Справочник. М.: Металлургия, 1981. -272 с.

8. Белкин С.Г. Исследование горелочных устройств для природного газа на огневых установках. Теория и практика сжигания газа. М.-Л., «Недра», 1964.

9. Шорин С.Н., Сухов В.И. Влияние горелочных устройств на характеристику теплообмена в камерах сгорания газа // Сб. «Теория и практика сжигания газа». Т. Ш. Изд-во «Недра». Л., 1967.

10. Дружинин Г.М., Винтовкин A.A. Испытания и выбор перспективных конструкций автоматизированных горелочных устройств для печных и котельных агрегатов металлургического производства, применяемых в странах СЭВ. Отчет о НИР / ВНИИМТ, г.Свердловск, 1987.

11. ГОСТ Р 50591-93 Агрегаты тепловые газопотребляющие. Горелки газовые промышленные. Предельные нормы концентрации NOx в продуктах сгорания.

12. Стандарт предприятия. СТП 14-288-73-92. Горелки радиационные типа ГР-П. Конструкция, параметры и размеры. Москва, Стальпроект, октябрь, 1992.

13. Стандарт предприятия. СТП 14-288-68-92. Горелки радиационные типа ГР. Конструкция, параметры и размеры. Москва, Стальпроект, июнь, 1992.

14. ГОСТ 17356-89. Горелки на газообразном и жидком топливах. Термины и определения.

15. ГОСТ 21204-97. Межгосударственный стандарт. Горелки газовые промышленные. Общие технические требования.

16. Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Рациональное сжигание газообразного топлива в металлургических агрегатах. М.: Металлургия, 1981.-112 е.: ил.

17. Правила безопасности систем газораспределения и газопотребления (ПБ 12-529-03). Серия 12. Выпуск 4. М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2003. - 200 с.

18. Правила безопасности в газовом хозяйстве металлургических и коксохимических предприятий и производств (ПБ 11-401-01).Серия 11. Выпуск 1. М.: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2002. - 200 с.

19. ГОСТ 17357-71. Горелки газовые. Классификация.

20. Лобанов В.И., Буткарев А.П. и др. Способ сжигания газовоздушной смеси в слое кускового материала. A.c. № 1027248, кл. С22В 1/20. Бюллетень открытий и изобретений, № 25, 1983, с.99.

21. Лобанов В.Л., Клейн В.И. и др. Устройство для ввода газовоздушной смеси в слой кускового материала. A.c. № 1033827, кл. Г27В 1/06. Бюллетень открытий и изобретений, № 29, 1983, с. 145.

22. Винтовкин A.A., Ладыгичев М.Г., Гусовский В.Л. и др. Горелочные устройства промышленных печей и топок (конструкции и технические характеристики): Справочник. М: СП «Интермет Инжиниринг», 1999. - 560 с.

23. Винтовкин A.A., Удилов В.М. Горелочные устройства обжиговых агрегатов металлургического производства. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1991. - 336 с.

24. Аксельруд Л.Г. и др. Нагревательные колодцы. М., Научно-техническое издательство, 1962. 236 с.

25. Лисиенко В.Г., Лобанов В.И., Китаев Б.И. Теплофизика металлургических процессов. М.: Металлургия, 1982. 240 с.

26. Бергауз А.Л., Розенфельд Э.И. Повышение эффективности сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Л., Недра, 1984. -175 с.

27. Шкляр Ф.Р., Малкин В.М., Каштанова С.П. и др. Доменные воздухонагреватели (конструкции, теория, режимы работы). -М.: Металлургия, 1982. -176 с.

28. Арсеев A.B., Маслов В.И. Номенклатура и методика определения характеристик газовых горелок. Промежуточный отчет по теме: Нормализация и совершенствование конструкций горелочных устройств для металлургических печей. ВНИИМТ, Свердловск, 1966.

29. Разработка рекомендаций и методов расчета топочных и горелочных устройств для газообразного и жидкого топлива. Тезисы докладов научно-технического семинара координационного совещания. ВНИИМТ. Свердл.НТО 4M, Свердловск, 1968.

30. Арсеев A.B., Маслов В.И. Разработка рекомендаций по подбору и улучшению работы газогорелочных устройств для нагревательных печей. Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1971. 160 с.

31. Арсеев A.B., Маслов В.И., Винтовкин A.A., Дружинин Г.М. Получение опытным путем характеристик тепловой работы нормализованных горелок для природного газа. Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1970.

32. Дружинин Г.М. Экспериментальное исследование влияния конструкций промышленных газогорелочных устройств на теплоотдачу от факела. Диссертация. Свердловск, УПИ, 1973.

33. Винтовкин A.A. Исследование влияния размеров топливосжигающей системы на характеристики факелов промышленных горелок. Диссертация. Свердловск, УПИ, 1974.

34. Маслов В.И. Исследование строения факела и характеристик промышленных горелок. Диссертация. Свердловск, УПИ, 1974.

35. Временная единая методика государственных испытаний газомазутных горелочных устройств. ВНИИПромгаз, М. - 1974. - 25 с.

36. Временная единая методика государственных испытаний газовых радиационных труб. ВНИИпромгаз, М. - 1974. - 18 с.40.0сновы горения углеводородных топлив / Под редакцией Хитрина Л.И., Попова В. А. Иностранная литература. М., 1960. - 664 с.

37. Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. Пер. с английского, 2-е издание. М., Мир, 1968. - 592 с.

38. Рамзин Л.К. Лучеиспускание в котельных установках.Изв.ВТИ, 1930, № 4.

39. Белоконь Н.И. Топочный процесс паровозного котла. Транспортное машиностроение, 1936, № 1.

40. Тимофеев В.Н. О прямой отдаче топки. Изв. ВТИ, 1933, № 9.

41. Смирнов М.Т. О передаче тепла газами одновременно радиацией и соприкосновением. Изв. ВТИ, 1929, № 3.

42. Тимофеев В.Н. Теплообмен излучением в топочной камере. Изв. ВТИ, 1941, №2.

43. Конаков ГТ.К. и др. Теплообмен в камерах сгорания паровых котлов. Изд-во «Речной транспорт», 1960.

44. Филимонов С.С. Метод расчета теплообмена в топочных камерах. В сб. «Двухфазные потоки и вопросы теплообмена». Изд-во «Наука». -1970.

45. Сыромятников С.П. Тепловая работа паровозной топки. Трансжелдориз-дат, 1953.

46. Тепловой расчет котельной агрегатов. Нормативный метод. 1-я редакция. ВТИиЦКТИ. М.,- 1966.

47. Сторожук Я.П., Блох А.Г., Черкун Ю.П. Теплообмен в топочных камерах высоконапорных парогенераторов. Теплоэнергетика, 1972, № 5.

48. Филимонов С.С. Исследование конвективного теплообмена в высоконапряженных котельных топках. Диссертация. АН СССР, ЭНИН, Москва, 1953.

49. Ростковский С.Е. / В сб. трудов ЦНИИЧМ «Теплотехника слитка и печей». Металлургиздат, 1953.

50. Лемлех Т.М. Скоростной нагрев // Сталь, № 2, 1953.

51. Куроедов В.А. Пламенные муфельные печи для нагрева металла. Труды ЦНИИТМАШ, кн. 8. М„ 1947.

52. Тимофеев В.Н., Успенский В.А. Конвективный теплообмен при горении газового топлива. Изв. АН СССР, ОТН, № 9, 1956.57.3обнин Б.Ф. Влияние способа подвода тепла к нагреваемым изделиям в камерных печах. / Сб. «Промышленные печи». Металлургиздат, 1953.

53. Тимофеев В.Н., Шкляр Ф.Р. и др. Сложный теплообмен в поглощающем потоке, движущемся в щелевом канале. Сообщение I, II, 1П. Труды ВНИ-ИМТ, № 13. Металлургия, М., 1967.

54. Тимофеев В.Н., Шкляр Ф.Р., Боковикова А.Х. Лучисто-конвективный теплообмен в канале при наличии поля тепловыделении. Труды ВНИИМТ, № 20. Металлургия, М., 1970.

55. Шкляр Ф.Р., Боковикова А.Х. Экспериментальное и теоретическое исследование сложного теплообмена в рабочем пространстве нагревательных печей при тепловыделении и массообмене. Отчетпечей при тепловыделении и массообмене. Отчет ВНИИМТ, Свердловск, 1971.

56. Шкляр Ф.Р. Теплообмен в слоевых металлургических процессах и насадках регенераторов. Диссертация. Свердловск, УПИ, 1972.А

57. Невский A.C. Применение зонального метода к расчету лучистого теплообмена в печах и топках // Сб «Тепло- и массоперенос». т. VI. Изд-во

58. А «Наука и техника». Минск, 1966.

59. Невский A.C., Ануфриева А.К. Расчет лучистого теплообмена в камере зональным методом и сравнение полученных результатов с результатами,щнайден- ными по упрощенному методу // Сб. тр. ВНИИМТ, № 15,1968.

60. Невский A.C. и др. Зональный метод расчета лучистого теплообмена иtсравнение его с другими методами // Сб трудов ВНИИМТ, № 19. Свердловск, 1969.

61. Лисиенко В.Г.Исследование светящегося пламени и процессов теплообмена в условиях высокотемпературных металлургических печей. Диссертация. Свердловск, УПИ, 1972.Ш

62. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей. М.:

63. Металлургия, 1980.- 239 с.

64. Арсеев A.B., Невский A.C., Шарова Т.В. Разработка методики расчета ф> газовых горелок по тепловыделению и теплоотдаче газового факела. Отчето НИР/ ВНИИМТ. Свердловск, 1961.

65. Шорин С.Н., Чипашвили О.И. Влияние закрученной струи на теплообмен в камере сгорания газа //Сб «Исследование и расчеты теплоэнергетических и энергохимических процессов». Машгиз, М.: 1961.

66. Делягин Г.Н. Труды ИГИ АН СССР, т.12,1961.

67. Шорин С.Н. Теплообмен в камерах сгорания. Теория и практика сжигания газа. т. II. Изд-во «Недра». Л.: 1964.

68. Сухов В.И., Шорин С.Н. Влияние условий ввода горючей смеси на теплообмен в камере сгорания газа. Газовая промышленность, № 9,1965.

69. Голубчикова В.В. Исследование сложного теплообмена при горении газового топлива. Диссертация. Киев, 1967.

70. Крыжановский В.Н., Голубчикова В.В. Новый способ учета характеристик процесса горения при расчете теплоотдачи от факела. Газовая промышленность, № 6, 1969.

71. Медников Ю.П., Михеев В.П. Расчет горелочных тоннелей. Газовая промышленность, № 4,1969.

72. Филимонов С.С. и др. Измерение конвективной и лучистой составляющих сложного теплообмена методом двух радиометров // Сб «Конвективный и лучистый теплообмен». Изд-во АН СССР, 1960.

73. Калинос В.М., Никитенко Н.И. К определению конвективной теплоотдачи в камерах сгорания газотурбинных установок. Теплоэнергетика, № 8,1963.

74. Павлов В.А., Сторожук Я.П., Черкун Ю.П. Предварительные результаты испытаний топки парогенератора производительностью 120 т/ч на Лен-ГЭС-1. Сб. «Опыт сжигания мазута и газа на электростанциях». Изд-во «Энергия». М., 1968.

75. Бергауз A.JI. Разработка и исследование циклонно-вихревых устройств для скоростного нагрева металлов. Автореферат. Куйбышев, 1972.

76. Асцатуров В.Н. Интенсификация тепловой работы нагревательных печей. Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии. Материалы 2-ой международной научно-практической конференции. М.: МИСиС, декабрь 2002. 592 с.

77. Горяинов JI.A. Исследование сложного теплообмена в охлаждаемом канале. Труды ЛИИЖТа. Вып. 160 «Трансжелдориздат», 1958.

78. Колченогова И.П., Шорин С.Н. Интенсификация теплообмена при сжигании газа. Газовая промышленность, № 2,1959.

79. Филимонов С.С. и др. Экспериментальное исследование теплообмена в топочных камерах. Теплоэнергетика, № 7,1955.

80. Поляцкин М.А. и др. Некоторые данные по теплообмену в камерах сгорания ГТУ при сжигании природного газа. Теплоэнергетика, № 7,1961.

81. Арсеев A.B., Невский A.C. и др. Теплоотдача факела в цилиндрических камерах сгорания // Сб. «Теория и практика сжигания газа», т. II. Изд-во «Недра», Л., 1964.

82. Горяинов Л.А., Кумсков В.Т. Об обработке опытных данных при разделении сложного теплообмена на составляющие путем продувки теплообменника нагретым воздухом. Труды МИИЖТа. Вып. 254. Изд-во «Транспорт». М., 1967.

83. Кочо С. Исследование теплообмена в рабочем пространстве мартеновской печи // Сталь, № 3,1950.

84. Филимонов С.С. и др. О теоретических основах метода двух радиометров. Журнал технической физики, т. XXX, № 6,1960.

85. Черноголов А.И., Гущин С.Н., Фетисов В.Б. Конструкция зонда для раздельного определения конвективной и лучистой теплоотдачи, скорости и температуры потока газов. Тр. ин-та металлургии УФАН. Вып. 13,1966.

86. Мельников В.К. Исследование приборов для измерения лучистых тепловых потоков в топках. Теплоэнергетика, № 7,1963.

87. Черноголов А.И. Теплометрические исследования мартеновских печей. Изд-во «Металлургия», 1967.

88. Геращенко O.A. Теплометрия. Изд-во «Наукова думка». Киев, 1971.

89. Лисовенко А.Т. и др. Определение конвективной и лучистой составляющей теплового потока в рабочей камере хлебопекарной печи // Изв. ВУЗов. Пищевая технология, № 3,1969.

90. Геращенко O.A. Энергетика и электрификация, № 1(22), 1968.

91. Трумицина A.B., Чистяков В.И. Экспериментальное исследование качества модели абсолютно черного тела цилиндрической формы. Теплофизика высоких температур, № 4,1971.

92. Дзетаки М., Ямада X. Степень приближения к абсолютно черному телу излучателя в форме полой цилиндрической печи с неоднородным распределением температур. «Дэнки сикэжёихо», т. 19, № 11,1955.

93. ЮО.Черноголов А.И. Влияние положения теплоприемника калориметра на точность измерения тепловых потоков. / Тр. ин-та металлургии УФАН СССР, вып. 21, 1970.

94. Методы замера характеристик пламен промышленных горелок для природного газа. Energicanwendung, 1970, 19, № 7. ст 207-212; № 8. -с.241-246, 1970.

95. Ю2.Руденко М.И. Датчик локальных тепловых потоков. Теплофизика высоких температур, № 4,1971.

96. Sehkara А. Измерение теплового потока в рабочем пространстве печей. Hutnik (PRh) 38, № 12. с. 640-643, 1971.

97. Андрианов В.Н. Радиометрический прибор для измерения лучистых потоков. Конвективный и лучистый теплообмен. Изд-во АН СССР, М., 1960.

98. Ю5.Карасина Э.С., Агресс Б.А. Определение конвективной составляющей тепловосприятия термозонда / Отчет ВТИ им. Ф.Э.Дзержинского, Москва, 1971.

99. Юб.Сторожук Я.П., Антоновский В.И. Определение полусферического потока факела пламени радиометром с малым углом видения. Инж -ф из. журнал, № 7,1964.

100. Горяинов JI.A. Методы разделения сложного теплообмена / Тр. МИИЖТа. Вып. 189. Изд-во Высшая школа, 1965.

101. Успенский В.А. Конвективный теплообмен при горении газового топлива // Бюл. ВНИИМТ, № 2. Металлургиздат, Свердловск, 1957.

102. Еринов А.Е. Теплообмен в печах скоростного нагрева металла // СБ «Конвективный теплообмен». Изд-во Наукова думка. Киев, 1968.

103. Байрошевский Б.А. Исследование аэродинамики им тепломассообмена в струе, ограниченной стенками: Дис.канд.техн.наук. Минск. - 1968.

104. Байрошевский Б.А., Попов В.П. Экспериментальное исследование локальных коэффициентов массообмена на стенке круглой трубы после внезапного увеличения диаметра // Сб. Исследование конвективного тепло- и массопереноса, т. 10, Минск, 1968.

105. Седелкин В.М. Исследование аэродинамики и теплообмена в топках с настильным и объемно-настильным факелами. Автореф. диссертации. Саратов, 1969.

106. Мартыненко О.Г., Байрашевский Б.А., Сенчук JI.A. Экспериментальное исследование температур в ограниченной струе // Сб. Тепло- и массопе-ренос в процессах сушки и термообработки. Изд-во «Наука и Техника», Минск, 1970.

107. Левин А.М., Седелкина М.И. Исследование и расчет аэродинамики огневых цилиндрических подогревателей газа. Газовая промышленность, № 2, 1972.

108. Кернерман Э.Я., Накоряков В.Е. Течение и теплообмен в щелевых каналах с препятствиями. Журнал ГГМТФ, № 1, 1971.

109. Пб.Лужанский В.Е., Солнцев В.П. Экспериментальное исследование теплообмена в зонах отрыва турбулентного пограничного слоя перед уступом. Журнал ПМТФ, № 1, 1971.

110. Runchat А. Исследование массообмена в турбулентном потоке за резким расширением круглой трубы при очень больших числах Шмидта. Jnt. J. Heat and Mass Fransfer, 14, № 6, 1971.

111. Сухович Е.П. Аэродинамика и конвективный теплообмен в вихревой камере / Диссертация. Рига, 1970.

112. Стерлигов В.В. Исследование на модели конвективного теплообмена в секционных печах. Диссертация. Новокузнецк, 1972.

113. Кузовников A.A., Михалев Г.А., Дружинин Г.М. и др. Опыт освоения сводового отопления крупных нагревательных печей прокатных цехов // Сталь, 1980, № 3. с. 247-249.

114. Кузовников A.A. Экспериментальные и теоретические исследования методов повышения экономичности и качества нагрева металла перед прокаткой. Дис. канд.техн.наук. Свердловск, 1982. -218 с.

115. Николаев Н.П., Гусовский B.JL, Горяйнова JI.A. Экономия топлива при нагреве металла перед прокаткой за рубежом. В кн.: Черная металлургия. Бюлл. научно-техн.информ., 1979: вып. 24(860). с. 18-33.

116. Гусовский B.JL, Лившиц А.Е., Фортальнова Е.В. Радиационные сводовые горелки нагревательных печей за рубежом. М., 1974, 34 с. - (Информ. /Ин-т Черметинформация, сер. 13, вып. 3).

117. Крысов С.И. Разработка плоскопламенных горелочных устройств для сводового отопления нагревательных печей. Дис. канд.техн.наук. Свердловск, 1983. -248 с. с приложениями.

118. Арсеев A.B., Дружинин Г.М. Проверка и отработка конструкции плоскопламенных горелок для нагревательных печей УБС НТМК. Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1974. 70 с.

119. Кузовников A.A., Дружинин Г.М. и др. Промышленное освоение и оценка эффективности тепловой работы нагревательных печей при сводовом отоплении. Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1976. 200 с.

120. Алексеев Л.И., Дружинин Г.М., Крысов С.И. Отработка и исследование плоскопламенных горелок для сводового отопления нагревательных печей прокатных цехов. Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1978. 68 с.

121. Шоу А. Уменьшение выбросов окислов азота из газотурбинной камеры в результате модификации топлива. Труды американского общества инженеров-механиков, серия «Энергетические машины и установки», 1973, №4, с. 24-32.

122. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1988.-с. 312 с.

123. Каратаев В.Л., Дружинин Г.М., Ашихмин A.A. и др. Влияние температуры подогрева воздуха на выбросы оксидов азота от нагревательных печей. // Сталь, 1994, № 7. с. 79-81.

124. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Влияние конструкции и режима работы методических нагревательных печей на эмиссию NOx//Сталь, 1995, №1.-с. 76-78.

125. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение эмиссии NOx при двухступенчатом режиме сжигания природного газа в горелках // Сталь, 1996, № 5. с. 76-78.ш

126. Апшхмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. и др. Уменьшение образования оксидов азота путем нестехиометрического сжигания газа в методической нагревательной печи // Сталь, 1996. № 9. с. 75-77.

127. Ашихмин A.A., Каратаев В.Л., Дружинин Г.М. Эмиссия оксидов азота при сжигании газа в атмосфере воздуха, обогащенного кислородом // Сталь, 2000, № 3. с.82-84.

128. Апшхмин A.A., Дружинин Г.М., Каратаев В.Л. Оценка влияния температуры подогрева воздуха на эмиссию NOx // Сталь, 2000, № 7. с. 78-79.

129. Наобука К.Мероприятия по замедлению образования NOx в нагревательных печах трубчатого типа. Хайкан гидзюцу, 1977, 19, № 11, с. 136-139.

130. Kremer Н. Potentielle Möqiichkeiten und Grenzen der Verminderunq der Emission von Stickstoffoxiden aus Feuerunqsaniaqen. Gas Wärme International, 1977, Bd. 26, № 2, s. 47-54.

131. Способ уменьшения образования окислов азота в процессе сжигания топлива / В.А. Крутиев, А.Д.Горбаненко, Т.Б.Эфендиев и др. A.c. СССР № 485280, кл. F23J, 5/02, опубл. 25.09.75.

132. Miche£fe£der S. Bertrand CI., Rayne R. Transfert de chaluer et pollution. -Rev.Gen.Therm.Fr., 1978, № 196, c. 305-329.

133. Сигал И.Я. Снижение образования вредных веществ при горении газа и других видов топлива. Использование газа в народном хозяйстве. Реф.сб. ВНИИЭГазпрома, 1972, № 2, с. 3-10.

134. C£aupo£e Т.С., Syred N. NOx-formation in swirl stabilised combustors. -Riv.combust., 1981, 35, № 1, c. 16-26.щ• 256

135. Krüqer J. Dra££brenner mit minimaler NOx-Abqabe/ Gas Wärme International, 1975, 24, № 12, s. 506-511.

136. Найденов Г.Ф. Горелочные устройства и защита атмосферы от окислов азота. Киев: Техшка, 1979, с.96, ил.

137. Die BeeinfEussunq der NOx-Tmission brennstaffdefeuerter Kessel und Öfen durch Verändern von Brenerparametern. / T.M. Lowes, H.Bartels, M.P.Heap, R. Walnsley. Brennstoff- Wärme-Kraft, 1974, 26, № 1, c. 26-31.

138. Leikert K., Buttner G., Michelfelder S. Verfahren zur Verminderunq der NOx Emission. Пат. ФРГ № 2908427, опубл. 18.09.80.

139. Ямагаси К. Исследование метода сжигания с малым выходом окислов азота. Никон никай гаккай си, 1974, 47, № 663, с. 225-232.

140. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. М.: Мир, 1980, с. 439, ил.

141. Specifiöna emisija NOx pri saqorijevanju prirodnoqo qasa u atmosferkom qoriomku / Dobovi§ek ¿etimir, Cemey Anton, FilipoviC Ivan. Tehnika (SFRJ), 1983. 38, № 8, c. 1093-1099.

142. Frits H., Heyden L. Von Beitraq zur NOx Emission industrieller Gas-feuerunqen/ - VDI - Bericht, 1977, № 286, s. 51-56.

143. Косинов O.H., Крыжановский B.H., Ляокоронский В.Г. Двустадийное сжигание газообразного топлива. Газовая промышленность, 1980, № 10, с.

144. Торопов Е.В. Динамика тепло-массообмена в слоевых процессах и камерах сгорания// Сб. Наука и технологи. Труды XXIII Российской школы. Москва. 2003. с . 600-608.

145. Спейшер В.А. Современные методы и средства повышения качества сжигания топлива, предотвращающие или уменьшающие образование вредных веществ. Использование газа в народном хозяйстве. Реф. сб. ВНИИЭГазпром, 1978, № 2, с. 11-18.

146. Есинага М. Исследование горелок нагревательных печей с низким выделением NOx // Тецу то Хаганэ, 1977, 63, № 4, с. 54-58.

147. Каратаев В.JI., Дружинин Г.М. и др. Исследование влияния условий сжигания газа на образование окислов азота // Отчет ВНИИМТ по теме 68-79. Свердловск, 1981.

148. Шульц Л.А., Жученко В.И. Энерго-экологическое качество производства // Сталь. 1998, № 8. С. 71-74.

149. Шульц Л.А., Богоявленский М.С., Лосев В.В. и др. Электролитные и полупроводниковые преобразователи для контроля горения // Сталь. 1987, №4.-С. 99-101.

150. Арсеев A.B., Маслов В.И. Нормаль и рабочие чертежи длиннопламенных горелок ВНИИМТ-Д. Отчет о НИР / ВНИИМТ, Свердлвск, 1969.

151. Арсеев A.B., Маслов В.И. Нормаль и рабочие чертежи горелок ВНИИМТ-Р с регулируемой длиной пламени. Отчет о НИР / ВНИИМТ, Свердловск, 1969.

152. Михеев М.А. Основы теплопередачи. Госэнергоиздат. М., 1956.

153. Варгафтик Н.Б. и др. Теплопроводность газов и жидкостей. Справочные данные. Изд-во стандартов. М., 1970.

154. Голубев И.Ф. Вязкость газов и газовых смесей. Физматгиз. М., 1959.

155. Сигал И.Я., Цирульников Л.Н. и др. Определение окислов азота в дымовых газах котлов. Электрические станции, 1975, № 7, с. 19-21.

156. Казяев М.Д., Маркин В.П., Лошкарев И.Б. и др. Опыт реконструкции методических нагревательных печей // Сталь, 1989, № 6. с. 99-102.

157. Казяев М.Д., Лошкарев Н.Б., Маркин В.П., Киселев Е.В. Совершенствование конструкции и тепловой работы методических печей с примененишем физического моделирования // Сталь. 2000. - № 9. - С. 48-50.

158. Дружинин Г.М., Кавадеров A.B., Крысов С.И. Применение плоскопла-^ менных горелок в нагревательных печах // Экспресс-информ., ин-т

159. Черметинформация», сер. 13, вып.5. М., 1979. -С.22-24.

160. Крысов С.И., Дружинин Г.М. Особенности работы плоскопламенных ^ горелок нагревательных и термических печей // В кг «Повышение качества проектных работ и металлопродукции». Свердловск, 1981. -С. 41-42.

161. Дружинин Г.М., Кавадеров A.B., Крысов С.И. Отработка конструкций и характеристики плоскопламенных горелок для сжигания различных гаФ259зов //Металлургическая теплотехника. Тематич.отрасл.сб. ВНИИМТ. М., 1981, №9.-С. 114-118.

162. Маслов В.И., Гусовский B.JI., Дружинин Г.М. и др. Разработка конструкции плоскопламенных горелок для сводового отопления металлургических печей // Проектирование металлургических печей. Тематич.отрасл.сб. Стальпроекта. М., 1981, № 8. С. 18-21.

163. Крысов С.И., Бортников В.Д., Мелких О.Н. Исследование работы сводовых горелок малой мощности // В кг. «Проблемы теплотехники металлургических агрегатов». Свердловск, 1982. с. 32.

164. Дружинин Г.М., Крысов С.И. Исследование тепловой работы плоскопламенных горелок ГР малой мощности // Совершенствование тепловойработы и конструкций металлургических агрегатов. Темат.отрасл.сб. ВНИИМТ. М., 1982. с. 57-59.

165. Щ 182.Кавадеров A.B., Дружинин Г.М., Удилов В.М. Разработка и нормализация горелок 11111 и ССГ для бедных газов // Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1979, 260 е., № 28 77011209.

166. Маслов В.И., Кабаков Г.К., Дружинин Г.М. и др. Определение аэродинамических характеристик горелок типа ГР и ГНП серийногопроизводства // Отчет ВНИИМТ. Свердловск, 1980.

167. Каратаев B.JI. Разработка и исследование метода дожигания дымовых ф газов кислородных конвертеров. Дис. . канд.техн.наук. УПИ, Свердловск, 1980. -156 с.

168. Козловский A.M. Научные вопросы техники взрывобезопасности при работе с горючими газами и парами // М., Химия, 1972. 368 с.

169. Ахмедов Р.Б. Аэродинамика закрученной струи // М., Энергия, 1977. -240 с.

170. Дружинин Г.М., Крысов С.И., Гусовский B.JI. и др. Плоскопламенная горелка. A.c. № 779737 (СССР). Опубл. в Б.И., 1980, № 42.

171. Дружинин Г.М., Крысов С.И., Бабошин В.М., Бортников В.Д. Способ сжигания топлива и горелка. A.c. № 1129464 (СССР), 1983. Не подлежит опубликованию.

172. Jeschar R. Vorbrennung bot gleichzeitiger Warmeüberragung. Archiv fur das Eisenhuttenwessen, № 6, 1959.192.3еманик, Дугалл. Местный теплообмен за участков резкого расширения круглого канала. Теплопередача, т. 92, серия С, № 1. Изд-во «Мир», т 1970.

173. Кралл, Сперроу. Турбулентный теплообмен в областях отрыва и присое-щ динения потока и развития течения после присоединения в круглой трубе. Теплопередача, т. 88, серия С, № 1. Изд-во «Мир», 1966.

174. Голубчикова В.В. Исследование сложного теплообмена при горенииЩгазового топлива. Дис. . канд.техн.наук. Киев, 1967.

175. Указания по проектированию нагревательных и термических печей (ОРД 14.288.01-86), приложение 14. -М., 1986, 118 с.

176. Кун П., Зуккер Д. // Черные металлы, 1988, № 5. с. 5-8.

177. Bechervordersandorth С.Р. // GWI, 1989, В.38, № 5, S. 283-292.

178. Ф 199.Akijama Tetsio. Low NOx and flexible combustion in reheat furnaces // Scanheat П: Proc. 2d Int. Conf. Heat incl. Defect fed Cond. Surface Defects Hot ф Mater., Hot Charq and Hot Dir. Ron., Lulea, June 15-16, 1988. P. 237-253.

179. F€amme M., Kremer H., Beckervordersandforth С.Р. // GWI. 1989. № 10. S. 555-560.

180. Joos L. Menzel 0.IIGWF Gas/Erdqas. 1985. Bd. 126. № 2. S. 73-86.

181. Ramme M., Kremer H. Backervordersond. forth C.P. // GWF-Gas I, Erdas, 1989, № 2, S. 41-50.

182. Sommer£fnd R.E., Weiolen R.P., Pa£ R.H. // В кн. «Pros Amer. Pawer Cont, * V. 33, Chicaqo, Ш, 1971, С. 631-638.

183. Дружинин Г.М., Каратаев B.JI., Чехович A.JI. Разработка, стендовые и ^ промышленные исследования горелочных устройств с пониженным образованием окислов азота для нагревательных печей. Отчет ВНИИМТ. Инв. № 0284.0062977, Свердловск, 1984. 52 с.m

184. Cossmann R., Martin H. Il GWI. 1988, B,37, № 1. S. 64-68.

185. Niepenberq H.P. Il GWI. 1989, B.38. № 5. S. 311-320.

186. Кавадеров A.B. Тепловая работа пламенных металлургических печей, ft Диссертация на. докт.техн.наук. ВНИИТ, Москва-Свердловск, 1955.

187. Бабошин В.М. Исследование влияния основных режимных параметров ^ на развитие и структуру мазутного факела эмульсионных форсунок. Диссертация на . канд.техн.наук. УПИ, Свердловск, 1963.

188. Кигаев Б.И., Лисиенко В.Г. Расчет горящего факела. // Сб. Теория и практика работы современных промышленных печей. ГЭИ, М.Л., 1963.

189. Лисиенко В.Г., Кокарев Н.И., Китаев Б.И. Некоторые закономерности сжигания топлива в мартеновских печах. Сталь, № 2, 1961.

190. Лисиенко В.Г., Воронов Г.В., Китаев Б.И. и др. Исследование факелаприродного газа применительно к условиям сталеплавильных печей. М.: 1970 (XI международный газовый конгресс. Москва, 1970. № JGU, Е. 24-70).

191. Лисиенко В.Г., Китаев Б.И., Кокарев Н.И. и др. Усовершенствование методов сжигания мазута в мартеновских печах. М.: Металлургия, 1967.-246 с.

192. П.Воронов Г.В. Исследование высокоскоростного турбулентного факелаприродного газаБерезовско-Игримского месторождения. Диссертация . ф канд. техн. наук. Свердловск, УПИ, 1970.

193. Ляховский Д.Н. Кинематический ультрадиффузор и перспективы его применения в топочной технике. В кн.: Теплопередача и аэродинамика, кн. 28, Машгиз, Москва, 1955, Ленинград.

194. Лисиенко В.Г. Интенсификация теплообмена в пламенных печах. М.: ^ Металлургия, 1979. - 224 с.

195. Лисиенко В.Г., Фетисов В.А., Китаев Б.И. и др. Способ косвенного раф дотационного нагрева. A.c. 529239 (СССР). Опубл., 1976, Б.И. № 35.

196. Сорока Б.С. Газовые промышленные печи и косвенный радиационный . нагрев металла М., 1976. - 63 с. Научно-техн. обзор / ВНИИЭгазпром,сер. Использование газа в народном хозяйстве, вып. 13.

197. Степанов А.И., Самохвалов Г.М., Стерлигов В.В. Разработка и испытания плоскопламенных горелок для газов с низкой теплотой сгорания.

198. Отчет по НИР / Сибирский металлургический институт. № ГР 73047914. -Новокузнецк, 1974.-98 с.

199. Лобанов Д.Л. Исследование конвективного теплообмена при ударе системы горящих струй о поверхность. Диссертация . канд.техн.наук. -Свердловск, УПИ, 1981. 261 с.

200. Хартман Т., Хильдебранд В. Эффективность конструкций и работы тол-кательных печей для широкополосных станов. Сб. «Нагрев слябов». Пер. с англ., М.: Металлургия, 1977, с. 85-96.

201. Кузовников A.A., Дружинин Г.М. и др. Исследование и освоение работы нагревательных печей со сводовым отоплением. Отчет по НИР № гос.рег. 77011208, Свердловск, ВНИИМТ, 1978. 154 с.

202. Панферов В.И., Торопов Е.В. Методы контроля и управления нагревом металла в методических печах // Материалы международной конференции «Теплофизика и информатика в металлургии: достижение и проблемы». Екатеринбург, 2000. С. 275-279.

203. Иссерлин A.C. Исследование работы газогорелочных устройств на огневых моделях // В сб. «Теория и практика сжигания газа». Том 2, Л. «Наука», 1984.-С. 269-289.

204. Арсеев A.B., Траянов Г.Г., Блохин Е.П. Результаты исследования горелок для природного газа // Сб. Теория и практика сжигания газа. Т.2. Л., «Недра», 1964.-С. 313-328.

205. Торопов Е.В., Панферов В.И. Некоторые проблемы построения АСУ ТП нагревательных печей // Изв.вузов. Черная металлургия. 1991. № 2. С. 93-96.

206. Торопов Е.В. Динамические процессы в системах горения топлива доменных воздухонагревателей. Сообщ.1. Изв.вузов. ЧМ. - 1981, №8. - С. 119-122. Сообщ.2. -Изв.вузов. ЧМ. - 1981, №10. -С.117-119.

207. Торопов Е.В. Динамика систем горения топлива теплоэнергетических установок. Изв.вузов. Энергетика. - 1981, №12. - С.83-86.

208. Торопов Е.В. Динамические особенности камер сгорания теплоэнергетических установок. Изв.вузов. Энергетика. - 1983, №11.- С.66-70.

209. Торопов Е.В. Динамические процессы в камерах сгорания доменных воздухонагревателей. Сообщ.1. -Изв.вузов. ЧМ. 1983, №2. - С.109-112. Сообщ.2. - Изв.вузов. ЧМ. - 1983, №4. - С. 103-106.

210. Торопов Е.В., Кравченко В.П. Колебания в камере сгорания доменных воздухонагревателей при возмущениях произвольной формы. Сообщ.1. -Изв.вузов. ЧМ. 1989, №6. - С.85-96. Сообщ.2. - Изв.вузов. ЧМ. - 1989, №8.-С. 140-143.

211. Торопов Е.В. Термоакустические свойства камер сгорания с сосредоточенными параметрами. Изв.вузов и энергетических объединений СНГ. Энергетика. - 2004, №3. - С.39-44.оiaaaow^CTBO *ojaoii uerajuyjrai СССР Гохничэсноо управление1. Ft i --- r|¡fMW

212. V: . amoraattácuja х^шсашкиftV I 33.iL1. M: ■ад GG9»IIÖöö.yü1. Йг. • fe- ■р. twtelgj 1. Щ ' 1

213. ЙШ^Й* t ,,. Ö Jf 4 ¿T .v:^1. KV о рлдгсз ,v^i охрда^эл йзшпаiô: ^mîi'jTA'niit rosssoiikix устю^шиoattèTOôaTOpa ao научиол1. Z:té Ii': .p. ; i1. Щ оащоадааоа горошш а-У ■■—püfoto о*н«с*и* * -íл V « fSÄft,