автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии прокалки углеродистого сырья во вращающихся печах электродного производства

На правах рукописи

ЗУРАБОВ АЛЕКСАНДР ТЕВАНДРОСОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОКАЛКИ УГЛЕРОДИСТОГО СЫРЬЯ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ ЭЛЕКТРОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05 16 02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ио315Э21Э

Владикавказ - 2007 ' <иу/

003159219

Работа выполнена на кафедре «.Теории и автоматизации металлургических процессов и печей» Северо-Кавказского горно-металлургического института (государственного технологического университета)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Мешков Евгений Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Алкацев Михаил Иосифович

кандидат технических наук Карнаушенко Олег Юрьевич

Ведущее предприятие: НПК «Югцветметавтоматика», г Владикавказ

Защита диссертации состоится «19» октября 2007 г в 14.00 на заседании диссертационного совета К212 246 01 в Северо-Кавказском горнометаллургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу 326021, Россия, PCO-Алания, г Владикавказ, ул Николаева, 44

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу Совета

Факс (8672) 40-72-03; E-mail skgtu@skgtu ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКГМИ (ГТУ)

Автореферат разослан «18» сентября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, д.т.н., профессор

Хетагуров В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Производство алюминия, магния, стали, ферросплавов, серого и ковкого чугуна, цветных металлов, карбида кальция, хлора и каустической соды, металлического натрия, фосфора и фосфорной кислоты, карборунда, полупроводников - все эти отрасли являются потребителями графитированной электродной продукции

Одной из основных технологических операций в производстве электродной продукции является процесс прокалки углеродистого сырья при высокой температуре Качественные характеристики прокаленного материала оказывают определяющее влияние на качество готовых электродных изделий

Из всех известных технологических агрегатов для прокалки углеродистого сырья (электрические, ретортные, камерные, дечи кипящего слоя) чаще всего используются вращающиеся печи, которые характеризуются наиболее низкой стоимостью, простотой обслуживания, имеют высокую производительность. Однако прокалка в этих печах имеет и'недостатки Процесс прокалки характеризуется высокими потерями сырья на угар углеродной части, а также потерями химического тепла продуктов горения, покидающих рабочее пространство печи, что ведет в свою очередь к увеличению удельного расхода топлива

Учитывая высокую стоимость, дефицит и снижающееся качество углеродистого сырья, очень важно дальнейшее изучение процесса прокалки с целью вовлечения в производство новых перспективных видов сырья и определения оптимальных условий его проведения с максимальным технико-экономическим эффектом Для этого необходимо совершенствование конструктивных параметров основных технологических агрегатов, определение структуры взаимосвязи параметров процесса и выбора критерия оптимальности, определение области оптимального ведения процесса, разработка алгоритма управления, обеспечивающего выполнение критерия оптимальности в реальных промышленных условиях

Поэтому исследование и оптимизация процесса прокалки углеродистого сырья является современной и актуальной научно-технической проблемой

Основной целью работы является исследование процесса прокалки углеродистого сырья и создание научно обоснованных методик расчета процесса прокал-

ки, оптимизация конструкционных параметров прокалочного агрегата для выбора оптимальной технологии переработки антрацита с наилучшими технико-экономическими показателями

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач

- исследование и оптимизация процесса прокалки во вращающейся печи методом математического моделирования,

- совершенствование технологии прокалки углеродистого сырья,

- разработка математической модели физико-химических и тепловых процессов прокалки в усовершенствованном технологическом комплексе,

- исследование и поиск оптимальных условий проведения процесса прокалки антрацита в усовершенствованном технологическом комплексе

Методы исследования. Математическое моделирование тепловых и физико-химических процессов прокалки Идентификация на основе экспериментальных данных и имитационное моделирование процесса прокалки с применением ЭВМ Методы оптимизации технологических процессов

Основные научные положения, выносимые на защиту

1 Математическая модель процесса прокалки углеродистых материалов во вращающихся печах.

2 Усовершенствованный способ прокалки углеродистых материалов в технологическом комплексе «барабанный подогреватель - вращающаяся печь»

3 Результаты математического моделирования процесса прокалки углеродистых материалов в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе

4 Оптимальные условия ведения процесса прокалки в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе

Научная новизна работы 1 Разработана математическая модель усовершенствованного технологического комплекса, включающая уравнения тепло- массообмена и формирования качества продукта и позволяющая рассчитать величины материальных и тепловых потоков, распределение температур газового потока, материала и футеровки, оценить качественные и количественные показатели процесса

2 Предложен алгоритм расчета удельного электрического сопротивления антрацита при прокалке во вращающейся печи, учитывающий распределения температур по длине печи и время пребывания материала на участке печи

3 Разработан усовершенствованный способ прокалки углеродистого сырья и технологический комплекс для его реализации, включающий барабанный подогреватель и вращающуюся печь

4 Разработана методика расчета и определены оптимальные условия проведения прокалки в предложенном комплексе

Научная новизна работы подтверяедена патентом РФ № 2250918,2005г Практическая значимость работы

1. Прокалка антрацита в технологическом комплексе позволяет добиться существенного экономического эффекта за счет минимизации угара углеродистого сырья, снижения суммарных энергетических затрат и повышения производительности.

2 Разработанная математическая модель процесса прокалки применима для проектирования и исследования широкого класса технологических процессов, проводимых во вращающихся печах

3 Материалы диссертационной работы приняты НПК «ЮгЦветметавтомати-ка» для использования при проектировании и внедрении систем управления процессом прокалки углеродистого сырья в промышленных условиях, что обеспечит получение экономического эффекта до 20 млн. рублей в год

4 Результаты работы используются в учебном процессе СКГМИ (ГТУ) Апробация работы Основные положения диссертационной работы были

доложены и обсуждены на Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экологии России», Владикавказ, 2005, Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России», Ставрополь, 2005; Международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника история, современное состояние, будущее К столетию со дня рождения М А Глинкова», Москва, 2006, Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», Владикавказ, 2007, Научно-технических конференций СКГМИ (ГТУ), Владикавказ, 2005-2007

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах, включая 1 патент.

Структура и объем работы Диссертация изложена на 115 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 127 наименований, 21 рисунка, 8 таблиц и 8 приложений

Автор выражает глубокую благодарность д т н, проф Рутковскому А Л за поддержку в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении приводится обоснование актуальности темы исследования, сформулирована цель работы, методы исследования, раскрыта научная новизна, отмечена практическая значимость работы, перечислены положения выносимые на защиту, дана информация об апробации работы

Первая глава посвящена исследованию процесса прокалки углеродистого сырья, рассмотрены основные физико-химические превращения и механизм процесса Изучены технологические особенности процесса прокалки во вращающейся печи Проведен анализ работ по исследованию процесса прокалки с помощью математического моделирования Рассмотрены качественные показатели прокаленного материала, определенны взаимосвязи их с параметрами процесса прокалки.

Проведенный анализ позволил выявить ряд недостатков существующего процесса прокалки углеродосодержащего материала во вращающихся печах и сформулировать основные задачи исследования

Вторая глава посвящена исследованию физико-химических и тепловых процессов прокалки во вращающейся печи с применением математической модели Разработан метод расчета удельного электрического сопротивления прокаленного во вращающейся печи антрацита, характеризующего его качество Предложен технико-экономический критерий оптимизации процесса прокалки В результате расчета с помощью математической модели и на основании экономического критерия определены оптимальные параметры процесса

Процесс прокалки в основном проводится во вращающейся печи, а которая имеет большое отношение длины к диаметру и является объектом с распределенными параметрами Поэтому для моделирования процессов теплообмена использован

зональный метод В рамках зонального метода объем рабочего пространства вращающейся печи, а также поверхности футеровки и нагреваемого материала разбиваются на объемные и поверхностные зоны

Объемные зоны плохо вписываются в схему классического зонального метода Поэтому, для математического моделирования вращающейся печи, где необходимо учитывать процессы, происходящие в газовой зоне, используется резольвентный зональный метод расчета радиационного теплообмена Этот метод единообразно описывает как поверхностные, так и объемные зоны

В основу резольвентного зонального метода положено составление и решение системы нелинейных уравнений теплового баланса, в которых искомой величиной является результирующий тепловой поток для всех зон с последующим определением распределения температур по длине печи В математической модели так же, учитываются процессы горения топлива, горения выделяющихся из прокаленного материала летучих веществ и горения самого материала Эта система уравнений математической модели имеет следующий вид • зональные уравнения теплообмена

Ек V + 8ь Тк)-сМд Р ЛТМ, +5 ДМм>1 СХм-(^к=05прИг=1, , П, (1) к

2 (а* Т.' + ёк, Тк)-Рп™ =0, при г = п+1,. ,2п, (2)

к

2(ак1-Т:)-С^ = 0,Приг = 2п + 1, ,ш, (3)

к

Х(ак1 Т,4+§к1 Тк)+§:+(1-б) ЛМ^ <2^+ (4)

I

+ ДМд, С>^л = 0, при г = ш + 1, ,Зп + 2 где Т,, Тк - температура соответственно 1 и к зон, К, ак, - коэффициент радиационного обмена, Вт/К"4, - коэффициент конвективного обмена, Вт/К"1, Р - производительность печи, кг/с, АТм,1 - разность температуры материала в начале и конце ¡-той зоны, К, 5 - доля тепла от горения материала, поглощаемая им, ед., ДМ^, - расход выгоревшего в 1-той зоне прокаливаемого материала, кг/с, нм > 'З нт > нл - соответственно низшая рабочая теплота сгорания материала, топлива и летучих ве-

ществ, Дж/кг, тепловой поток потерь в 1-той зоне через футеровку, закрытой материалов, Вт, <3^- тепловой поток потерь в 1-той зоне через открытую часть футеровки, Вт, Оц, — тепловой поток потерь через торцы печи, Вт; а" - сумма слагаемых конвективного теплового потока 1-той зоны, не зависящих от зональных темпе-рачур, Вт, АМТ, - расход топлива, сгорающего в 1-той зоне, кг/с, ДМЛ,, - расход летучих веществ, сгораемых в 1-той зоне, кг/с • уравнения массообмена

Сл=С„л ехр(-К2 т) (5)

у = а

1-ехр

^ 1/Ь^+а/р

(6)

ДМ „, = Н-Со 01 ,(1 - ехр [- К ^„ДЬМ „ ] ) Р,АЬ (7)

ДМ„ = С^[1-ехр(-К2 х)] Р (8)

М^ = В(1 + о + + 0 5(дм„„ + ДМ^) (9)

к

где СЛ,С0Л - текущее и начальное значения концентрации летучих веществ в прокаливаемом материале, кг/кг, К2 - константа скорости реакции, 1/с, т - время прокалки, с, у - доля топлива, выгоревшего к данному сечению, ед, а - коэффициент избытка дутья, х = с!1(п - _|) - расстояние от начала факела до начала .1-го участка, м, Рт - коэффициент, характеризующий скорость выгорания топлива, 1/м, р - объемная доля кислорода в дутье, - теоретически необходимый объем кислорода на 1 м3 газообразного топлива, м3/ м3, Со„г - начальная концентрация кислорода в газовой фазе, кг/кг, К1 - суммарная константа скорости горения углерода, м с"1, 8М- удельная реакционная поверхность материала, м2/м3, ДЬ - длина участка, м, лу„ - скорость движения материала, м/с, К,. - площадь торца газовой зоны, м2, В - расход топлива, кг/с, Мдз — теоретический расход кислорода на единицу топлива, кг/кг, Эо — концентрация кислорода в дутье, кг/кг, • уравнения формирования качества продукта

(1М= 1,658+ 0,1166 1(Г3 Т + 0,1426 10~3 т , (10)

2,1996 I

Р =-7-7-рг^: (11)

(3,52 10 "3 I - 2,09)

, ( 1389,9 Л) 1_ехр|---J

где й м - циклометрическая плотность антрацита, кг/м", Т - температура антрацита, К, р - удельное электрическое сопротивление материала, Ом-мм2/м, I - температура антрацита, °С

Составление системы уравнений теплового баланса этой модели и решение их методом Ньютона на ЭВМ реализовано с применением разработанного для этой цели пакета программ Алгоритм расчета тепло- и массообмена процесса прокалки во вращающейся печи представлен укрупненной блок-схемой на рисунке 1

Вычисления искомых параметров процесса прокалки во вращающейся печи производились в следующей последовательности

1 Ввод исходных дынных производительность печи; расход топлива, коэффициент избытка дутья, время процесса прокалки; низшая теплота сгорания топлива, материала, летучих, настроечные коэффициенты, химический состав топлива, конструктивные размеры печи, первое приближение значений зональных температур и т.д

2 Расчет значений угловых коэффициентов излучения для всех зон системы теплообмена, с применением методов интегрирования по контуру поверхностей зон и численного интегрирования по сложной кубатурной формуле Гаусса

3 Вывод значений геометрических угловых коэффициентов излучения

Блоки схемы (рисунок 1) с 4 по 9 образуют цикл, обеспечивающий получение точного распределения зональных температур в результате итерационной процедуры

4 Расчет обобщенных коэффициентов излучения При этом выполняется расчет процессов горения топлива, летучих веществ и материала с определением коэффициентов поглощения всех газовых зон

5 Вывод данных горения

6 Расчет разрешающих угловых коэффициентов, учитывающих переотражение излучения зон друг на друга (непосредственно и через все другие зоны) и коэффициентов радиационного теплообмена, которые учитывают площадь поверхности излучателя, степени черноты приемника и излучателя.

Рис 1 Укрупненная блок-схема расчета математической модели процесса прокалки во вращающейся печи

7. Расчет коэффициентов конвективного теплообмена

8 Составление системы нелинейных зональных уравнений теплового баланса с использованием коэффициентов радиационного и конвективного теплообмена Расчет системы уравнений теплового баланса метод Ньютона с получением уточненного распределения зональных температур.

9 Проверка сходимости значений уточненных зональных температур с их значениями, рассчитанными в предыдущем цикле В случае отличия сравниваемых значений больше заданного отклонения выполняется очередной цикл расчетов с использованием уточненного распределения зональных температур Если условия сходимости выполняются, алгоритм выполняется далее

Ю.Вывод распределения по длине печи зональных температур

11 Расчет качества прокаленного материла

12 Вывод показателей качества материала.

Расчет теплообмена во вращающейся печи выполняют с применением зонального метода, предусматривающего выделение участков по длине печи, в пределах которых значения температур антрацита принимается постоянным, поэтому значение удельного электрического сопротивления в конце каждого участка и на выходе из печи можно вычислить, последовательно применяя формулу (11) для этих учаЬтков

При прокалке во вращающейся печи на участках, где температура материала не меньше 600° С, кроме первого из них, происходит снижение электрического сопротивления не от сопротивления сырого материала, а от сопротивления ро, уже частично прокаленного материала в предыдущих участках печи Поэтому значение удельного сопротивления в конце 1-го участка р, зависит от его значения в начале участка р0„ температуры материала 1,, времени его пребывания на этом участке т, Тогда с целью учета этого фактора формулу (11) преобразуем и напишем в следующем виде

2,1996 I,

Р. =-

(з,52 Ю-3 1,-2,09)

1-ехр

'-1389,9 ^т.+т

"VI

(12)

пред 1

//

Значение времени предварительной выдержки определяется следующим уравнением, полученным преобразованием формулы (11)

.1 2

т И-^'Ь

г 2,1996 г,

(3,52 1(Г3 1,-2,09) р0,

(13)

°РМ1 11389,9

где т ] - время предварительной выдержки антрацита при температуре ^ для изменения его удельного сопротивления от начального значения сырого антрацита ри„ до значения перед 1-ым участком р0,

При расчете на участках печи, где температура антрацита еще не достигла 600° С, принимаем удельное электрическое сопротивление равным исходному

В результате расчета получено распределение удельного электрического сопротивления прокаленного антрацита в зависимости от распределения температуры антрацита во вращающейся печи, представленное на рисунке 2

С целью проверки адекватности математической модели реальному процессу, уточнения ее структуры, определения численных значений уравнений выполнена ее

идентификация с использованием экспериментальных данных, полученных в СКГМИ (ГТУ) и НПК «ЮгЦветметавтоматика»

Т, °С р,Ом мм2/м

Рис 2 Распределение по длине печи 1 - температуры антрацита, 2 - удельного электрического сопротивления антрацита.

Задачей идентификации является получение зависимостей для расчета угара материала в печи, распределения температуры газового потока, материала и футеровки по длине печи, отвечающих реальному технологическому процессу, при заданных начальных условиях в установившемся режиме работы

В связи с этим был принят метод идентификации по косвенным интегральным статистическим оценкам параметров процесса, которые контролируются на печи в нормальном режиме ее эксплуатации В качестве таких параметров можно использовать расход газа, расход организованного воздуха, загрузка материала, температура в нижней головке печи, температура отходящих газов, качество прокаленного материала.

Согласно принятой методике идентификации, по известным начальным условиям, варьируя поправочные коэффициенты, добивались того, чтобы решение прошло через известные точки граничных условий При этом математическая модель будет адекватно описывать исследуемый процесс Анализ результатов идентификации позволяет сделать вывод о том, что полученная математическая модель с достаточной степенью точности описывает изменение основных параметров процесса по длине печи

" Для определения с помощью математической модели оптимальных условий прокалки антрацита во вращающейся печи предложен технико-экономический критерий Экономические показатели процесса прокалки в основном определяются затратами на топливо и прокаливаемый материал. Тогда критерий оптимального управления процессом прокалки антрацита во вращающейся печи следует записать как

Зуд=Цм-ДМм+Цт (14)

при следующих ограничениях

р <р<р

ГММ - Г - МАХ В MIN ¿В^ВмАХ

Bß MIN — Bg — Bg . ^^

T(L)<T*(L) p<p*

где Зуд - удельные затраты на прокаливаемый материал и топливо, руб./т; Цм, Цт -цена материала и топлива за тонну, руб., АМм - удельный угар материала, кг/кг, Р - производительность печи по загрузке антрацита, кг/с, В - расход газа, кг/с, Вв - расход воздуха, кг/с, T(L),T (L) - соответственно полученное и заданное распределения температуры по длине печи, °С, р, р* — соответственно полученное и заданное удельное электрическое сопротивление антрацита, Ом мм2/м

Критерий требует минимизации затрат на процесс прокалки антрацита при заданном качестве по удельному электрическому сопротивлению Это обеспечивается поддержанием заданного распределения температуры материала по длине печи T*(L). Распределения температуры в свою очередь зависит от входных параметров Р, В, Вв, которые в общем случае могут изменяться в зависимости от свойств шихты сырого материала, конструкционных размеров печи и неконтролируемых возмущений, действующих на процесс.

В результате исследований результатов расчета были определены значения параметров Р = 2,5 кг/с, В = 0,2 кг/с и Вв = 1,7917 кг/с, позволяющих осуществлять проведение процесса прокалки при наименьших суммарных затратах Зуд = 2150,7 руб /т и получение материала требуемого качества р = 1091,8 Om-mmVm

Результаты расчета, полученные с помощью математической модели процесса прокалки антрацита во вращающейся печи, соответствующие оптимальным условиям ведения процесса, приведены на рисунке 3.

Т, "С Р, Ом-мм'Ум

Длина печи, м

ДМ кг/с

Рис 3. Распределение по длине вращающейся печи при наименьших суммарных затратад. Температура: 1 - газа, 2 - материала, 3 - футеровки; 4 - удельное электрическое сопротивление антрацита; 5 - выделение летучих; 6 - угар материала.

Третья глава лосвяхцена анализу известных методов и условий процессов прокалки углерода содержащих материалов во вращающейся печи и разработки ново со технологического комплекса «барабанный подофевателъ - вращающаяся печь».

Известны способы прокалки углеродосодержащего материала во вращающихся печах, способствующие снижению угара углерода; противоток с вводом дополнительного дутья с помощью вентилятора-спутника, установленного г га барабане лечи; противоток с рециркуляцией отходящих техно логических газов и прямоток. Наибо-

лее эффективным способом прокалки, способствующий снижению угара углерода, является способ с дожиганием летучих компонентов в промежуточной зоне печи Однако, недостатки данного способа, такие как, нарушение балансировки печи, сложность обслуживания вентилятора-спутника, прогорание футеровки в месте установки вентилятора-спутника, уменьшению эксплутационного периода работы печи, невозможность регулировки расхода воздуха при изменении содержания летучих, горение материала при подачи воздуха непосредственно в слой, привели к тому, что данный способ прокалки не нашел применения в промышленности

Для устранения этих недостатков нами предложен усовершенствованный способ прокалки во вращающейся печи Сущность предлагаемого способа заключается в том, что процесс прокалки разделяется на два этапа прокалка в печи без подачи воздуха д ля дожигания горючих компонентов и подогрев исходного материала после дожигания этих компонентов Для этого над вращающейся прокалочной печью установлен дополнительный барабанный подогреватель Отходящие из печи газы, при температуре 600 — 800° С, подаются в подогреватель через газоход, в который подают воздух для дожигания горючих компонентов При горении горючих компонентов в газоходе температура газов перед барабанным подогревателем достигает 1000 - 1200° С. В режиме противотока в подогреватель подают сырой углеро-досодержащий материал, с влажностью от 5-10%, где он подогревается до температуры 350-400° С Нагретый материал перегружают по питающей трубе во вращающуюся прокалочную печь, где происходит процесс прокалки Газы, прошедшие через подогреватель эвакуируют через систему газоходов Сущность предлагаемого способа поясняется схемой на рисунке 4

Подача воздуха для дожигания летучих компонентов осуществляется непосредственно в газоходе, что позволяет регулировать расход воздуха на дожигание при изменении содержания летучих, использовать в процессе прокалки всего тепла от дожигания летучих компонентов, увеличить эксплуатационный период работы печи и уменьшить затраты на капитальный ремонт. Предварительный подогрев материала обеспечивает увеличение зоны прокалки во вращающейся печи, так как зона на подогрев и испарение влаги переносится в барабанный подогреватель Способ прокалки во вращающейся печи с барабанным подогревателем позволяет сократить

удельный расход топлива и повысить производительность печи, а так же снизить угар углерода прокаливаемого материала

Загрузка материала

вращающийся

барабанный подогреватель

Отходящие газы

Существующая печь

Рис 4 Технологический комплекс прокалки углеродистых материалов во вращающейся печи

На этот способ прокалки углеродосодержащих материалов получен патент на изобретение Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам Российской Федерации

Четвертая глава посвящена исследованию процесса прокалки антрацита в технологическом комплексе «барабанный подогреватель — вращающаяся печь»

Прокалка в технологическом комплексе включает в себя процессы, протекающие во вращающейся печи, в газоходе и барабанном подогревателе Описание математической модели процесса прокалки во вращающейся печи представлено во второй главе

Для расчета тепловыделения от горения топлива и летучих веществ в отходящих газах составляем уравнение теплового баланса

ТГ С^Мпг Тг Спг+Мв Тв Св+Мт <3Т+МЛ (}л (16)

где ТГ,Т^",ТВ - температуры газов соответственно, до и после дожигания в борове и воздуха, К, МПГ,М™,МВ,МТ,МЛ — массовые расходы продуктов горения соответственно, до и после дожигания, воздуха, топлива и летучих, кг/с; Спг,Сп7,Св -

удельные теплоемкости газов соответственно, до и после дожигания и воздуха, Дж/м3 К, Qt,Qji - низшая теплота,сгорания топлива и летучих, Дж/кг

Для моделирования процессов теплообмена в барабанном подогревателе использован зональный метод расчета теплообмена При этом система уравнений теплового баланса для каждой зоны участвующей в теплообмене запишется следующим образом

• для зон на поверхности материала

Ek- T,4+gb Tk)-cMj Р ATM,-Q3f = 0, при 1 = 1, .,п, (17)

к

• для зон на поверхности футеровки

Z(ak. T,4 + glll Tk)-Q°™ =0, при i = n+l, ,2n, (18)

k

• для торцевых зон

Е(аь T.4)-Q-n,. = 0,при1 = 2п+1, ,m, (19)

k

• для газовых зон

Zk T.4+gk, Tk)+i°=0, при i = m+l, ,3n + 2 (20)

k

где T,, Tk — температура соответственно l и k зон, К, ata — коэффициент радиационного обмена, Вт/К"4, gh - коэффициент конвективного обмена, Вт/К"1, с«,, - удельная с учетом порозности теплоемкость материала в i-й зоне, Дж/(кг К), Р — производительность подогревателя по загрузке, кг/с, АТ^, - разность температуры материала в

начале и конце i-той зоны, К, - тепловой поток потерь в i-той зоне через футеровку, закрытой материалом, Вт, Qn™- тепловой поток потерь в i-той зоне через открытую часть футеровки, Вт, Qj,, - тепловой поток потерь через торцы подогревателя, Вт, g,° - сумма слагаемых конвективного теплового потока i-той зоны, не зависящих от зональных температур, Вт

Полученная математическая модель позволяет определить массовый расход продуктов дожигания в газоходе, а также распределение температур материала, газового потока и футеровки по длине подогревателя

С помощью математической модели барабанного подогревателя с учетом дожигания отходящих газов получены данные распределения температур материала, футеровки и газа по длине подогревателя, представленные на рисунке 5, при длине подогревателя 26 м, наружным диаметром кожуха 2,6 м, толщиной кладки 0,23 м и временем пребывания антрацита в подогревателе 5400 с

т,°с

Рис 5 Распределение температур по длине подогревателя 1 - газа, 2 - футеровки, 3 - материала

При исследовании процесса прокалки антрацита во вращающейся печи в комплексе с барабанным подогревателем были получены зависимости описывающие взаимосвязь параметров Для этого, при варьировании некоторых входных параметров процесса, рассчитывались качественные показатели и угар материала Получены зависимости угара, удельного электрического сопротивления и затрат от расхода топлива, производительности печи, времени пребывания материала в печи и расхода воздуха Установлено, что на температурный режим во вращающейся печи наибольшее влияние оказывают расход топлива и производительность печи Увеличение подсоса воздуха в печь приводит к увеличению угара материала

С целью определения суммарного влияния- входных параметров на экономический показатель процесса прокалки обработаны данные решений полученных с помощью математической модели методом наименьших квадратов и получено уравнение регрессии

3 =2361,2742-1454,1859' Р + 7729,7471 В+957Д351 Вв + 278,4368- Р2 -3434,7835 Вг -

-40,5003 В*-1185 7827 Р В-171,6416-Р Вв +221,3795-В Вв

где Зуд - удельные затраты, руб /т, Р - расход загружаемого в комплекс антрацита, кг/с, В - расход газа, кг/с, Вв - расход воздуха, кг/с

Поскольку граничными условиями ведения процесса прокалки помимо параметров доступных непосредственному измерению таких как, производительность печи, расход топлива, расход организованного воздуха, существуют параметры, которые невозможно измерить из-за особенности конструкции агрегата К таким параметрам относится температура футеровки вращающейся печи, удельное электрическое сопротивление в горячей головке печи

Максимальное значение температуры футеровки не должно превышать 1600°С дальнейшее повышение проведет к прогоранию футеровки Получено уравнение регрессии, влияния входных параметров на температуру футеровки, которое имеет вид Тф =1199,3065-195,6698 Р + 5568,6884 В-26,6051 Вв-60,2871 Р2-4015,0314 В2-

(22)

-35,6978 Вв +529,2035 Р В + 119,3796 Р Вв-1101,5385 В Вв где ТФ - максимальное значение температуры футеровки, °С

Удельное электрическое сопротивление антрацита, характеризующее качество продукта, не должно быть выше 1100 Ом мм2/м. Поэтому, получено уравнение регрессии, характеризующее влияния входных параметров на удельное электрическое сопротивление антрацита на выходе из вращающейся печи р = 1212,8891 + 119,9025 Р-2791,1701 В-20,3485 Вв + 29,4459 Р2 + 5734,2957 В2 +

(23)

+ 24,4751 В|- 575,3083 Р В-36,4697 Р Вв +232,4754 В Вв где р - удельное электрическое сопротивление антрацита, Ом мм2/м

Полученные уравнения регрессии адекватны исходным данным с коэффициентом корреляции у=0,95 Адекватность проведена по критерию Фишера и подтверждается величиной корреляционного отношения, которая для всех моделей выше 0,95 Расчет выполнялся в пакете программ Майгсаё

Процесс прокалки исследован по двум критериям экономическому, обеспечивающему оптимальное ведение процесса прокалки по технико-экономическим показателям и Качественному, обеспечивающему поиск оптимальных значений параметров процесса прокалки при наименьшем значении удельного электрического сопротивления

С увеличением температура антрацита качественные показатели улучшается, но при этом увеличивается доля угара антрацита, что в свою очередь ведет к увеличению затрат С учетом ограничений по температуре футеровки печи получены следующие показатели процесса прокалки, соответствующие наилучшему качеству или минимальному значению удельного электрического сопротивления прокаленного антрацита, представленные в таблице 1

Таблица 1

Оптимальные значения параметров процесса прокалки в технологическом комплексе,

№ Параметр Ед измерения Значение

1 2 3 4

1 Производительность печи кг/с 1,6667

2 Расход топлива кг/с 0,1778

3 Расход организованного воздуха (дутье) кг/с 0,6538

4 Общий расход воздуха (дутье и подсос) кг/с 1,6125

5 Время пребывания материала в печи с 5400

6 Изменение массы материала за счет угара кг/с 0,119434

7 Удельное электрическое сопротивление прокаленного антрацита Ом мм2/м 1006,5

8 Затраты на тонну сырого антрацита руб 2671,6

Результаты решения, полученные с помощью математической модели процесса прокалки антрацита в технологическом комплексе, соответствующие оптимальным условиям ведения процесса по экономическому критерию, приведены на рисунке 6 При стоимости одной тонны шихты - 15000 руб и стоимости 1000 м3 газа - 6600 руб получены следующие оптимальные показатели процесса обеспечивающие минимум затрат, представленные в таблице 2

Таблица 2

Оптимальные значения параметром процесса прокалки в технологическом

Параметр Ед измерения Значение

1 2 3 4

1 Производительность печи кг/с 2,7778

2 Расход топлива кг/с 0,1844

3 Расход организованного воздуха (дутье) кг/с 0,6783

4 Общий расход воздуха (дутье и подсос) кг/с 1,6125

5 Время пребывания материала в печи с 5400

б Изменение массы материала за счет угара кг/с 0,090439

7 Удельное электрическое сопротивление прокаленного антрацита Ом-мм2/м 1094,2

Затраты на тонну сырого антрацита руб 1904,27

Т, °С р, Ом мм2/м

ДМ кг/с

Рис 6 Показатели процесса по длине печи в комплексе при минимуме затрат Температура. 1 - газа, 2 - материала, 3 - футеровки, 4 - удельное электрическое сопротивление антрацита, 5 - выделение летучих, 6 - угар антрацита

Анализ полученных с помощью математической модели массива данных решения позволил установить, что оптимальные значения параметров процесса, обеспечивающие минимум затрат на производство прокаленного антрацита или максимум производительности печи по готовому продукту, полностью идентичны значениям параметром, обеспечивающим минимизацию угара антрацита в рабочем пространстве печи Это объясняется тем обстоятельством, что при существующем уровне цен основная часть затрат в процессе прокалки приходится на стоимость сырья и вследствие этого минимизация суммарных потерь антрацита обеспечивает экстремум по технико-экономическим показателям процесса прокалки

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного технологического комплекса «барабанный подогреватель - вращающаяся печь» составляет до 20 млн рублей в год

22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная задача совершенствовании и оптимизации технологии процесса прокалки углеродистого сырья, с целью достижения наилучших технико-экономических показателей

В результате проведенных в работе теоретических и практических исследований получены следующие результаты.

1 Проведен анализ современного состояния технологии прокалки углеродистого сырья Сформулирована научная проблема и определены основные задачи исследования Изучены и проанализированы сложные и многообразные физико-химические процессы, протекающие в промышленных прокалочных агрегатах

2. Исследована математическая модель физико-химических и тепловых процессов прокалки

3 Синтезирована новая математическая модель процесса, включающая уравнения тепло- массообмена и формирования качества продукта и позволяющая рассчитать величины материальных и тепловых потоков, распределение температур газового потока, материала и футеровки, оценить качественные и количественные показатели процесса.

4 Предложен технико-экономический критерий оптимизации процесса прокалки. Получены уравнения регрессии связывающие качественные характеристики с входными параметрами процесса. Разработана ЭВМ-программа для определения оптимальных условий процесса прокалки антрацита

5. На основе разработанной методики определены оптимальные условия проведения прокалки при варьировании производительности печи, расходов топлива и воздуха

6 Разработан усовершенствованный способ и технологический комплекс прокалки углеродистого сырья включающий барабанный подогреватель и вращающуюся печь, который позволяет существенно снизить затраты на прокалку за счет снижения удельного расхода топлива и повышения производительности агрегата, данный способ защищен патентом РФ № 2250918

7 Материалы диссертационной работы приняты НПК «ЮгЦветметавтоматика» для использования при проектировании и внедрении систем управления процессом прокалки углеродистого сырья в промышленных условиях, что обеспечит получение экономического эффекта до 20 млн рублей в год.

8 Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе СКГМИ

(ГТУ).

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

1 Зурабов А Т, Мешков Е И., Герасименко Т Б Исследование процесса прокалки антрацита в новом технологическом комплексе. // М - Известия вузов Цветная металлургия, 2007, № 3, с. 74-79

2 Зурабов А.Т, Рутковский А Л. Способ прокалки углеродосодержащих материалов. // Владикавказ, Северо-Кавказская региональная конференция «Студенческая наука - экологии России», 2005, с. 46-47

3. Зурабов А.Т., Рутковский А.Л. Новый способ прокалки кокса во вращающейся печи // Ставрополь, Северо-Кавказская межрегиональная научная конференция «Студенческая наука —экономике России», 2005, Том 1, Часть 2, с 65-66

4 Рутковский АЛ., Старикова Т.В , Зурабов А.Т Новый технологический комплекс для прокалки углеродистого сырья. // Владикавказ, Научные труды СКГМИ (ГТУ), 2005, №12, с 73-75.

5 Рутковский АЛ, Давидсон А.М., Яржемский А.С, Зурабов А Т Совершенствование технологического комплекса для прокалки углеродистых материалов. // М. Труды III международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее К столетию со дня рождения М.А. Глинкова», 2006, с 503-506

6 Зурабов А Т, Рутковский А Л, Мешков Е И Исследование процесса прокалки углеродосодержащего сырья во вращающихся печах с целью оптимизации // Владикавказ, Труды молодых ученых. РАН Владикавказский научный центр, 2006, №3, с. 38-46.

7 Рутковский А.Л, Мешков Е И, Зурабов А Т Исследование процесса прокалки углеродистого сырья в новом комбинированном технологическом комплексе // Владикавказ, Материалы VI международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», 2007, с. 702-704

8 Патент 2250918 РФ Способ прокалки углеродсодержащих материалов / Рутковский АЛ., Мешков Е.И, Зурабов А Т 2005, БИ № 12

Сдано в набор 1 09 2007 г, подписано в печать 12 09 2007 г Гарнитура Тайме Печать трафаретная Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Уел печ л 1 Тираж 100 экз Заказ № 108

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия Серия ПД № 01107, 362040, г Владикавказ, ул Августовских событий, 8, тел 44-19-31

Введение

1. Современное состояние технологии прокалки углеродистого сырья и проблемы ее оптимизации

1.1 Физико-химические превращения в процессе прокалки углеродистого сырья

1.2. Технологические особенности процесса прокалки

1.3. Анализ работ по исследованию оптимальных условий прокалки и математическим моделям

1.4. Выбор и обоснование направления исследования

Выводы к главе 1.

2. Исследование математической модели физико-химических и тепловых процессов прокалки и ее идентификация

2.1. Математическое описание процессов проходящих во вращающейся печи

2.2. Метод расчета качества прокаленного антрацита во вращающейся печи

2.3. Методика идентификации

2.4. Параметрическая идентификация математической модели процесса прокалки во вращающейся печи

2.5. Определение оптимальных условий прокалки антрацита во вращающейся печи с помощью математической модели

Выводы к главе

3. Разработка технологического комплекса

3.1. Анализ методов прокалки во вращающихся печах

3.2. Разработка технологического комплекса

Выводы к главе 3.

4. Исследование процесса прокалки в усовершенствованном технологическом комплексе.

4.1. Математическое описание процессов проходящих в барабанном подогревателе

4.2. Исследование процесса прокалки антрацита в технологическом комплексе

4.2.1. Показатели процесса прокалки в зависимости от расхода топлива

4.2.2. Показатели процесса прокалки в зависимости от производительности комплекса.

4.2.3. Показатели процесса прокалки в зависимости от расхода воздуха

4.3. Определение оптимальных условий процесса прокалки в технологическом комплексе

4.3.1. Моделирование входных параметров процесса прокалки в технологическом комплексе

4.3.2. Исследования процесса по экономическому критерию.

4.3.3. Исследования процесса по качественному критерию прокаленного антрацита

Выводы к главе 4.

Актуальность работы. Производство алюминия, магния, стали, ферросплавов, серого и ковкого чугуна, цветных металлов, карбида кальция, хлора и каустической соды, металлического натрия, фосфора и фосфорной кислоты, карборунда, полупроводников - все эти отрасли являются потребителями гра-фитированной электродной продукции.

Электродная отрасль цветной металлургии сейчас выпускает более 30 видов графитированных электродов и анодов различных размеров, около 20 видов угольных электродов и футеровочных блоков, до 10 разновидностей углеродистых масс и паст и более 80 видов конструкционных углеродистых материалов, потребность в которых постоянно растет.

Электродные заводы, задачей которых является обеспечение углеродными материалами и изделиями всех базовых отраслей экономики, в настоящее время не способны обеспечить рынок потребления электродной продукции. В России всего три крупных предприятия производящих материалы на основе углерода это Новосибирский электродный завод (НовЭЗ), Новочеркасский электродный завод (НЭЗ) и Челябинский электродный (ЧЭЗ). В период 19911993 гг., когда сократились рынки потребления электродной продукции оборонной, электронной, электротехнической отраслями промышленности, электродные заводы сохранили свои объемы производства за счет увеличения выпуска продукции для алюминиевой промышленности [1], а также для предприятий черной металлургии и автомобилестроения.

В 1995-1999 гг., объемы производства, а отсюда и финансовые возможности электродных заводов практически полностью зависели от состояния дел на металлургических комбинатах и заводах (графитированные электроды, доменные блоки), на алюминиевых заводах (катодные блоки, угольные электроды, углеродные массы), на ферросплавных заводах (электродная масса) [2].

Снижение качества добываемого сырья (коксов), требует затрачивать больше усилий на подготовку и обработку сырья. Технологии, применяемые сегодня, не позволяют достичь необходимого качества изделий из этого сырья. Задача расширения сырьевой базы электродной промышленности может быть решена путем использования более дешевого и распространенного углеродистого сырья - антрацита. В настоящее время НовЭЗ полностью перешел на использование антрацита.

Одной из основных технологических операций в производстве электродной продукции является процесс прокалки углеродистого сырья при высокой температуре. Качественные характеристики прокаленного материала оказывают определяющее влияние на качество готовой продукции.

Из всех известных технологических агрегатов для прокалки углеродистого сырья (электрические, ретортные, камерные, печи кипящего слоя) чаще всего используются вращающиеся печи, которые характеризуются наиболее низкой стоимостью, простотой обслуживания, имеют высокую производительность. Однако прокалка в этих печах имеет и недостатки. Процесс прокалки характеризуется высокими потерями сырья на угар углеродной части, а также потерями химического тепла продуктов горения, покидающих рабочее пространство печи, что ведет в свою очередь к увеличению удельного расхода топлива.

Учитывая высокую стоимость, дефицит и снижающееся качество углеродистого сырья, очень важно дальнейшее изучение процесса прокалки с целью определения оптимальных условий его проведения с максимальным технико-экономическим эффектом. Для этого необходимо совершенствование конструктивных параметров основных технологических агрегатов, определение структуры взаимосвязи параметров процесса и выбора критерия оптимальности, определение области оптимального протекания процесса, разработка алгоритма управления, обеспечивающего выполнение критерия оптимальности в реальных промышленных условиях.

Поэтому исследование и оптимизация процесса прокалки углеродистого сырья является современной и актуальной научно-технической задачей.

Основной целью работы является исследование процесса прокалки углеродистого сырья и создание научно обоснованных методик расчета процесса прокалки, оптимизация конструкционных параметров прокалочного агрегата для выбора оптимальной технологии переработки антрацита с наилучшими технико-экономическими показателями.

Поставленная цель достигается путем решения следующих задач:

- исследование и оптимизация процесса прокалки во вращающейся печи методом математического моделирования;

- совершенствование технологии прокалки углеродистого сырья;

- разработка математической модели физико-химических и тепловых процессов прокалки в усовершенствованном технологическом комплексе;

- исследование и поиск оптимальных условий проведения процесса прокалки антрацита в усовершенствованном технологическом комплексе.

Методы исследования. Математическое моделирование тепловых и физико-химических процессов прокалки. Идентификация на основе экспериментальных данных и имитационное моделирование процесса прокалки с применением ЭВМ. Методы оптимизации технологических процессов.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса прокалки углеродистых материалов во вращающихся печах.

2. Усовершенствованный способ прокалки углеродистых материалов в технологическом комплексе «барабанный подогреватель - вращающаяся печь».

3. Результаты математического моделирования процесса прокалки углеродистых материалов в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе.

4. Оптимальные условия ведения процесса прокалки в промышленной вращающейся печи и в разработанном технологическом комплексе.

Научная новизна работы.

1. Разработана математическая модель усовершенствованного технологического комплекса, включающая уравнения тепло- массообмена и формирования качества продукта и позволяющая рассчитать величины материальных и тепловых потоков, распределение температур газового потока, материала и футеровки, оценить качественные и количественные показатели процесса.

2. Предложен алгоритм расчета удельного электрического сопротивления антрацита при прокалке во вращающейся печи, учитывающий распределения температур по длине печи и время пребывания материала на участке печи.

3. Разработан усовершенствованный способ прокалки углеродистого сырья и технологический комплекс для его реализации, включающий барабанный подогреватель и вращающуюся печь.

4. Разработана методика расчета и определены оптимальные условия проведения прокалки в предложенном комплексе.

5. Научная новизна работы подтверждена патентом РФ № 2250918,

2005г.

Практическая значимость работы.

1. Прокалка антрацита в технологическом комплексе позволяет добиться существенного экономического эффекта за счет минимизации угара углеродистого сырья, снижения суммарных энергетических затрат и повышения производительности.

2. Разработанная математическая модель процесса прокалки применима для проектирования и исследования широкого класса технологических процессов, проводимых во вращающихся печах.

3. Материалы диссертационной работы приняты НПК «ЮгЦветметав-томатика» для использования при проектировании и внедрении систем управления процессом прокалки углеродистого сырья в промышленных условиях, что обеспечит получение экономического эффекта до 20 млн. рублей в год.

4. Результаты работы используются в учебном процессе СКГМИ (ГТУ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на: Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экологии России», Владикавказ, 2005; Межрегиональной научной конференции «Студенческая наука - экономике России», Ставрополь, 2005; Международной научно-практической конференции «Металлургическая теплотехника: история, современное состояние, будущее. К столетию со дня рождения М.А. Глинкова», Москва, 2006; Международной конференции «Инновационные технологии для устойчивого развития горных территорий», Владикавказ, 2007; Научно-технических конференций СКГМИ (ГТУ), Владикавказ, 2005-2007.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 8 печатных работах, включая 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 115 страницах, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 127 наименований, 21 рисунка, 8 таблиц и 7 приложений.

Выводы к главе 4

1. Методом имитационного моделирования, основанного на применении математической модели, выполнено исследование процесса прокалки антрацита в усовершенствованном технологическом комплексе. Получены зависимости температуры прокалки, угара, удельного электрического сопротивления от расхода топлива, производительности печи и подсоса воздуха.

2. Установлено, что на температурный режим во вращающейся печи наибольшее влияние оказывают расход топлива и производительность печи.

3. Увеличение подсоса воздуха в печь приводит к увеличению угара материала.

4. На основании проведенного исследования и теоретических данных сформулированы экономический и качественный критерии оптимального ведения процесса прокалки в усовершенствованном технологическом комплексе.

5. Получены уравнения регрессий, связывающие величину удельного электрического сопротивления, затрат и максимальную температуру футеровки печи с входными параметрами процесса прокалки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе поставлена и решена актуальная задача совершенствования и оптимизации технологии процесса прокалки углеродистого сырья, с целью достижения наилучших технико-экономических показателей.

В результате проведенных в работе теоретических и практических исследований получены следующие результаты:

1. Проведен анализ современного состояния технологии прокалки углеродистого сырья. Сформулирована научная проблема и определены основные задачи исследования. Изучены и проанализированы сложные и многообразные физико-химические процессы, протекающие в промышленных прокалочных агрегатах.

2. Исследована математическая модель физико-химических и тепловых процессов прокалки.

3. Синтезирована новая математическая модель процесса, включающая уравнения тепло- массообмена и формирования качества продукта и позволяющая рассчитать величины материальных и тепловых потоков, распределение температур газового потока, материала и футеровки, оценить качественные и количественные показатели процесса.

4. Предложен технико-экономический критерий оптимизации процесса прокалки. Получены уравнения регрессии связывающие качественные характеристики с входными параметрами процесса. Разработана ЭВМ-программа для определения оптимальных условий процесса прокалки антрацита.

5. На основе разработанной методики определены оптимальные условия проведения прокалки при варьировании производительности печи, расходов топлива и воздуха.

6. Разработан усовершенствованный способ и технологический комплекс прокалки углеродистого сырья, включающий барабанный подогреватель и вращающуюся печь, который позволяет существенно снизить затраты на прокапку за счет снижения удельного расхода топлива и повышения производительности агрегата. Данный способ защищен патентом РФ № 2250918.

7. Материалы диссертационной работы приняты НПК «Югцветметавто-матика» для использования при проектировании и внедрении систем управления процессом прокалки углеродистого сырья в промышленных условиях, что обеспечит получение экономического эффекта до 20 млн. рублей в год.

8. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе СКГМИ(ГТУ).

1. Прокопов И.В., Кальченко B.C. // Цветные металлы. 1997. № 4.

2. Селезнев А.Н., Шипков Н.Н. Электродное производство сегодня. // Цветные металлы. 1996. № 12.

3. Михлин А.Е. и др. //Труды ВАМИ. Л.: 1968. № 64.

4. Свобода Р.В., Ведерников Г.Ф., Товстенко А.Ф. // Цветные металлы. 1972. №4.

5. Данилин Л.А., Малюгин А.С., Рутковский А.Л., ШайДурова Л.Д. Исследование периодического процесса прокалки кокса математическим моделированием с использованием ЭЦВМ // Известия вузов. Цветная металлургия. 1973. №3.

6. Рутковский А.Л., Давидсон A.M., Герасименко Т.Е. Исследование процесса прокалки углеродистого сырья с целью оптимизации // Известия вузов. Цветная металлургия. 1998. № 4.

7. Чалых Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий // М.: Металлургия. 1972.

8. Ярошевский П.Н. Юбилейный сборник научных трудов.

9. Фиалков А.С. Формирование структуры и свойства углеграфитовых материалов // М.: Металлургия. 1965.

10. Чалых Е.Ф. Производство электродов // М.: Металлургия. 1969.

11. Данилин Л.А., Малюгин А.С., Рутковский А.Л. К вопросу о механизме прокалки углеродистых материалов // Известия вузов. Цветная металлургия. 1974. №2.

12. Данилин Л.А., Рутковский А.Л. и др. К вопросу о механизме прокалки углеродистых материалов // Труды СКГМИ. вып. XXXVII. Орджоникидзе: 1974.

13. А.В. Лыков. Теория сушки. // М.: Энергия, 1968.- 470 с.

14. С.Т. Антипов, В.Я. Валуйский, В.Н. Меснянкин. Тепло- и массообмен при сушке в аппаратах с вращающимся барабаном.// Воронеж, 2001. 308с.

15. Б.С. Сажин. Основы техники сушки. // М.: Химия, 1984. 320 с.

16. Ю.И. Либефорт. Сушильщик рудообогатительной фабрики. //М.: Недра, 1968.- 104 с.

17. Веселовский B.C. Угольные и графитовые конструкционные материалы // М.: Наука. 1966.

18. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов // М., Металлургия. 1967.

19. Кан Р. Физическое металловедение // М.: Мир. 1968.

20. Гегузин Я.Е. Физика спекания // М.: Наука. 1967.

21. Мейер К. Физико-химическая кристаллография // М.: Металлургия. 1972.

22. Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов // М.: Металлургия. 1972.

23. Ивенсен В.А. Кинетика и уплотнение металлических порошков при спекании//М.: Наука. 1971.

24. Мейер К. Физико-химическая кристаллография // М.: Металлургия. 1972.

25. Фридель Ж. Дислокация // М.: Мир. 1967.

26. Плечев В.И., Канд. дис. Челябинск: 1965.

27. Шулепов С.Ф. Физика углеграфитовых материалов // М.: Металлургия. 1972.

28. Фиалков А.С. О формировании структуры пор в углеграфитовых композициях, Сб. "Материалы к совещанию об улучшении техники и технологии электродной промышленности" // НТО ЦМ. 1963.

29. Отчет ВНИИ "Теплопроект". Наладка и испытания вращающейся печи прокалки № 2 СПЦ ДЭЗа//М.: 1963.

30. Отчет ВНИИ "Теплопроект". Наладка и испытания вращающихся печей прокалки № 3 и № 4 СПЦ ДЭЗа// М.: 1965.

31. Никитин В.Н. Отчет УАЗа. 1962.

32. Отчет БАЗа. Исследование работы вращающейся печи для прокаливания кокса. 1962.

33. Отчет ВАМИ. Усовершенствование производства электродной продукции для алюминиевой промышленности. 1966.

34. Ротницкий А.С., Дворник В.Н., Портнов В.А. Способ снижения угара кокса и устройство для его осуществления // А.с. 125322.

35. Патент 60128. Индия. 1968.

36. Патент 2927062. США. 1970.

37. Сергеев Г.А., Волошин К.Д. и др. Печь для прокалки сыпучих материалов //А.с. 351050. Россия. 1972.

38. Дьяконова JI.A., Хан А.В. и др. Способ получения термоантрацита во вращающейся трубчатой печи // Заявка 95117483. Россия. 1997.

39. Томас Гарри Орак, Герберт Клейтон Квандт, Давид Ральф Болл. Способ обработки частиц нефтяного кокса с высоким содержанием серы и устройство для его осуществления // Патент 2081152. Россия. 1997.

40. Блиев Э.А., Данилин JI.A. и др. Способ управления процессом прокаливания углеродистого сырья во вращающейся печи // А.с. 1218763.Россия. ДСП 1985.

41. Сергеев Г.А., Волошин Н.Д. и др. Печь для прокалки сыпучих материалов //А.с. 351050. Россия. 1972.

42. Кричко А.А., Лебедев В.В., Фарберов И.Л. Нетопливное использование углей//М.: Недра. 1978.

43. Гасик М.И. Самообжигающиеся электроды рудовосстановительных электропечей//М.: Металлургия. 1976.

44. Фиалков А.С. Углеграфитовые материалы // М.: Энергия. 1979.

45. Осташевская Н.С. Антрацит горловского бассейна Западной Сибири и сырье для производства электродов // Новосибирск: Наука. 1978.

46. Рутковский A.JI. и др. Автоматическая система управления технологическим процессом прокалки кокса с использованием вычислительной техники // М.: Цветметинформатика. 1978.

47. Данилин JI.A., Иванов В.А., Рутковский A.JT. Способ прокаливания угле-родсодержащих материалов с различным содержанием летучих веществ // А.с. 805629. Россия. 1978 ДСП.

48. Слободский С.А., Борзых М.Г., Зингерман Ю.В. Способ получения термоантрацита // А.с. 1423577. Россия. 1988.

49. Николаев В.Н., Гуляихин В.Н. и др. Способ управления процессом термоподготовки антрацита в электрокальцинаторе // А.с. 1589020. Россия. 1990.

50. Бездежский Г.Н., Детков С.П. Способ прокалки кокса // А.с. 806746. Россия. 1981.

51. Вахитов P.P., Биктимирова Т.Г. и др. Способ прокалки нефтяного кокса // А.с.1189872. Россия. 1985.

52. Ким JI.B., Негуторов Н.В. и др. Способ прокаливания кокса // Патент 4904468. Россия. 1995.

53. Bozeman Н.С., Oil and Gas, Y, № 45, 1963, p. 152.

54. Красюков А.Ф. Нефтяной кокс // M.: Химия. 1966.

55. Красюков А.Ф. Применение нефтяного кокса в промышленности // М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ. 1961.56. Патент 29007. США. 1963.

56. Давидсон A.M., Кудрявцева Л.Г.// Известия вузов. Цветная металлургия. 1969. №5.

57. Воронин П.А., Давидсон A.M., Шлыкова С.В. Исследование горения твердых и жидких топлив на основе массообменных процессов в одномерном факеле // Известия вузов. Цветная металлургия. 1993. № 3, 4.

58. Давидсон A.M., Воронин П.А., Шлыкова С.В. Исследование горения газообразного топлива на основе массообменных процессов в одномерном факеле // Известия вузов. Цветная металлургия. 1993. № 5,6.

59. Шлыкова С.В., Давидсон A.M., Воронин П.А. Расчет распределения температур газового потока и материала вдоль противоточной трубчатой вращающейся печи, отапливаемой газообразным топливом // Известия вузов. Цветная металлургия. 1996. № 1.

60. Давидсон A.M., Воронин П.А., Шлыкова С.В. Определение средних температур газового потока и материала в трубчатых вращающихся печах, отапливаемых газообразным топливом // Известия вузов. Цветная металлургия. 1995. №3.

61. Шлыкова С.В., Давидсон A.M., Воронин П.А. Лучистый теплообмен в трубчатых вращающихся печах // Известия вузов. Цветная металлургия. 1995. №3.

62. Есин О.А., Гельд П.В. Физическая химия пирометаллургических процессов// Свердловск: 1962.

63. Филиппов С.И. Теория металлургических процессов // М.: Металлургия. 1967.

64. Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива //М.: АН СССР. 1958.

65. Канторович Б.В. Введение в теорию горения и газификации твердого топлива // М.: Металлургиздат. 1960.

66. Чалых Е.Ф. Прокалочные печи электродной промышленности // М.: ЦНИИЦВЕТМЕТ. 1963.

67. Казмина В.В., Никитина Т.Е. Тепловые процессы коксования // М.: Металлургия. 1987.

68. Диамидовский Д.А. Металлургические печи // М.: Металлургия. 1970.

69. Ли Т.Г., Адаме Г.Э., Гейнэ Ч.М. Управление процессами с помощью ЭВМ. Моделирование и оптимизация // М.: Сов. Радио. 1972.

70. Дудников Е.Т., Балакирев B.C. и др. Построение математических моделей химико-технологических объектов // М.: Химия. 1981.

71. Дьячко А.Г. Математическое моделирование непрерывных металлургических процессов (на примере процессов цветной металлургии) // Автореф. докт. дис. М.: МИСиС. 1972.

72. Кафаров В.В. Моделирование химических процессов И М.: Знание. 1968.

73. Френке Р. Математическое моделирование в химической технологии // М.: Химия. 1971.

74. Иванов В.А., Рутковский АЛ., Данилин JI.A. и др. Математическое моделирование процесса прокалки кокса во вращающейся печи // Известия вузов. Цветная металлургия. 1978. №1.

75. Рутковский АЛ., Данилин JI.A., Шайдурова Л.Д. Сравнительный анализ способов прокалки кокса во вращающейся печи с помощью математического моделирования // Труды Всесоюзной научно-технической конференции электродной промышленности. Челябинск: 1978.

76. Рутковский А.Л., Иванов В.А., Данилин Л.А. Модель для прогнозирования качества прокаленного кокса при прокалке во вращающейся печи // Известия вузов. Цветная металлургия. 1979. №5.

77. Салихов З.Г., Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами. // М.: Теплоэнергетик, 2004.

78. Хоров Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки // М.: Химия. 1978.

79. Емельянова С.В. Математическое моделирование металлургических процессов, Часть 1, 2 //М.: МИСиС. 1974.

80. Канторович Б.В. К расчету горения потока топлива // АН СССР ОТН. 1952. № 12.

81. Делягин Г.Н., Канторович Б.В. Массообмен и теплообмен в процессе горения топлива в потоке воздуха // Труды института горючих ископаемых, Т. 19. 1962.

82. Хатрин J1.H., Цуханова С.А. и др. Горение углерода // М.: АН СССР. 1949.

83. Арутюнов В.А., Повицкий А.В.// Известия вузов. Черная металлургия. 1986. №7.

84. Зигель Р., Хоуэл Дж. Теплообмен излучением//М.: Мир. 1975.

85. Шлыкова С.В. Повышение эффективности тепловой работы трубчатых вращающихся печей кальцинации глинозема // Автореф. канд. дис. Владикавказ: 1996.

86. Рутковский A.JI. Исследование процесса прокалки кокса во вращающейся печи и разработка системы оптимального управления технологическим режимом процесса// Автореф. Канд. Дис. М.: 1974.

87. Арутюнов В.А., Бухмиров В.В., Крупенников С.А. Математическое моделирование тепловой работы промышленных печей // М.: Металлургия. 1990.

88. Арутюнов В.А., Аббакумов В.Г. и др. Математическая модель теплообмена во вращающейся печи с учетом движения слоя. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1997. № 6.

89. Мак-Адаме В.Х., Теплопередача // М.: Металлургиздат. 1961.

90. Hottel Н.С., Sarofim A.F. Radiative Transfer, McGraw-Hill Book Company // Hew York: 1967.

91. Hottel H.C., Cohen E.S. Radiant Heat Echange in a Gas-filled Enclosure, Allowance for Nonuniformity of Gas Temperature // AIChE J.4. № 1, 3-14. 1958.

92. Enstein Т.Н. Radiant Heat Transfer to Absorbing Gases Enclosed in a Circular Pipe with Conduction, Gas Flow and Internal Heat Generation // NASA TR R-156. 1963.

93. Рутковский A.JI., Блиев Э.А. Исследование движения газового потока во вращающейся печи как фактора оптимизации // Тематический сборник научных трудов «Математическое моделирование и ЭВМ в цветной металлургии». М.: Союзцветметавтоматика. 1988.

94. Блиев Э.А., Рутковский А.Л. Определение оптимальных режимов прокалки антрацита во вращающихся печах // Известия вузов. Цветная металлургия. 1984. №4.

95. Михлин А.Е., Эпштейн Б.Л. Метод определения времени пребывания кокса в прокалочной печи // Научные труды ВАМИ. Л.: ВАМИ. 1968.

96. Данилин Л.А., Рутковский А.Л. и др. Выбор оптимальных способов прокалки кокса во вращающейся печи с помощью математической модели // Известия вузов. Цветная металлургия. 1978. №3.

97. Рутковский А.Л., Жуковецкая Т.О. Управление качеством антрацита при его прокалке во вращающихся печах // Труды научно-технической конференции СКГТУ, посвященной 50-летию победы над фашисткой Германией. Владикавказ: 1995.

98. Давидсон A.M., Данилин Л.А., Рутковский А.Л. и др. Моделирование кинетических закономерностей прокалки кокса во вращающейся печи // Известия вузов. Цветная металлургия. 1980. №5.

99. Герасименко Т. Е., Рутковский А. Л., Мешков Е. И. Математическая модель процессов тепломассообмена прокалки углеродистого сырья во вращающейся печи // Известия вузов. Цветная металлургия. 1999. №2.

100. Мешков Е. И, Герасименко Т. Е. Исследование процесса прокалки углеродосодержащего сырья методом машинного имитационного эксперимента. // Известия вузов Цветная металлургия. 2001. № 5.

101. Таболов А.П., Мешков Е.И. Математическая модель противоточного процесса прокалки углеродистых материалов в трубчатой печи. // Владикавказ, Труды молодых ученых. РАН Владикавказский научный центр, 2004, № 1.

102. Мешков Е.И., Герасименко Т.Е. Идентификация математической модели процесса прокалки углеродистого сырья в трубчатой печи. // Владикавказ, Научные труды СКГТУ, 2002, №9.

103. Герасименко Т.Е., Мешков Е.И., Рутковский A.JI., Бухмиров В.В. Применение метода интегрирования по контуру для расчета угловых коэффициентов излучения. // Владикавказ, Научные труды СКГТУ, 1999, №6.

104. Герасименко Т.Е., Мешков Е.И., Рутковский A.J1. Алгоритм расчета угло-' вых коэффициентов излучения для расчета теплообмена во вращающихся» печах. // Владикавказ, Научные труды СКГТУ, 1999, №6.

105. Салихов З.Г., Герасименко Т.Е., Мешков Е.И., Рутковский A.JI. Новая методика расчета угловых коэффициентов излучения зон теплообмена вращающихся печей // М.: Цветные металлы, 1999, № 9.

106. Мешков Е.И., Герасименко Т.Е. К расчету радиационного теплообмена в трубчатой вращающейся печи. // Владикавказ, Научные труды СКГТУ, 2001, №8.

107. Мешков Е.И. Геометрические угловые коэффициенты излучения в трубчатой вращающейся печи. // М.: Известия вузов. Цветная металлургия, 2006, №4.

108. Ш.Иванов В.А., Рутковский A.JI., Данилин JI.A., и др. Идентификация математической модели процесса прокалки кокса во вращающейся печи. // Известия вузов. Цветная металлургия. 1978. № 2.

109. Герасимов В.Н. Теплотехнический справочник, Т.1 // М.: Госэнергоиздат. 1957.

110. Ходоров Е.И. Печи цветной промышленности // М.: Госэнергоиздат. 1957.

111. Отчет института ВАМИ по теме №5-66-007. 1970.

112. Зурабов А.Т., Рутковский A.JL, Мешков Е.И. Исследование процесса прокалки углеродосодержащего сырья во вращающихся печах с целью оптимизации. // Владикавказ, Труды молодых ученых. РАН Владикавказский научный центр, 2006, № 3, с. 38-46.

113. Чалых Е.Ф. Технология углеграфитовых материалов. //М.:Металлургия, 1963.-304 с.

114. Гасик М.И. Самообжигающиеся электроды рудовосстановительных электропечей. // М.: Металлургия, 1976. 359 с.

115. Янко Э.А. Прокаливание нефтяных коксов с использованием вторичных энергоресурсов. // Цветные металлы, 1980, №6. 47-50 с.

116. Чалых Е.Ф. Прокалочные печи электродной промышленности. //М.: ЦНИ-ИЦМ, 1963.-65 с.

117. А.А. Зверев, В.П. Ляхов, Г.П. Шумилин, Б.П. Эпштейн Способ непрерывной прокалки нефтяного кокса//. А.с. 239206 (СССР).- Опубл. в Б.И., 1969, № 11, с. 12.

118. Зурабов А.Т., Рутковский А.Л. Способ прокалки углеродосодержащих материалов. // Владикавказ, Северо-Кавказская региональная конференция «Студенческая наука экологии России», 2005, с. 46-47.

119. Зурабов А.Т., Рутковский А.Л. Новый способ прокалки кокса во вращающейся печи. // Ставрополь, Северо-Кавказская межрегиональная научнаяконференция «Студенческая наука экономике России», 2005, Том 1, Часть 2, с. 65-66.

120. Патент 2250918 РФ. Способ прокалки углеродсодержащих материалов. / Рутковский А.Л., Мешков Е.И., Зурабов А.Т. 2005, БИ №12.

121. Рутковский А.Л., Старикова Т.В., Зурабов А.Т. Новый технологический комплекс для прокалки углеродистого сырья. // Владикавказ, Научные труды СКГМИ (ГТУ), 2005, №12, с. 73-75.

122. Зурабов А.Т., Мешков Е.И., Герасименко Т.Е. Исследование процесса прокалки антрацита в новом технологическом комплексе. // М.: Известия вузов. Цветная металлургия, 2007, № 3, с. 74-79.

123. Результаты расчета процесса прокалки антрацита во вращающейся печи