Browsing by Author "Перетятько, Є. В."

Now showing 1 - 2 of 2

Дослідження зміни температури гарячого дуття, теплообмінних, газодинамічних та конструктивних параметрів доменних повітронагрівачів при використанні високоефективних форм насадок
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2026) Грес, Леонід Петрович; Гупало, Олена В’ячеславівна; Єрьомін, Олександр Олегович; Каракаш, Євген Олександрович; Суліменко, Сергій Євгенійович; Перетятько, Є. В.
UKR: Підвищення енергетичної ефективності доменного виробництва залишається одним із найбільш актуальних завдань, оскільки значною мірою впливає на конкурентоспроможність металургійної продукції на світових ринках, а також дозволяє суттєво зменшити шкідливі викиди та мінімізувати антропогенний вплив на довкілля. Одним з відомих і дієвих способів зменшення енерговитрат на виробництво чавуну є підвищення температури доменного дуття, підігрів якого здійснюється в доменних повітронагрівачах. Удосконалення конструкцій повітронагрівачів шляхом застосування високоефективних форм насадок є перспективним напрямом підвищення температури дуття і економії питомих витрат коксу в доменному процесі. Метою роботи є комплексне дослідження зміни теплообмінних, газодинамічних та конструктивних параметрів доменних повітронагрівачів при заміні традиційних насадок на високоефективні аналоги. Розглядаються два основні варіанти: перший передбачає заміну насадки під час капітального ремонту без зміни об’єму камери та конструктивних параметрів повітронагрівача; другий варіант стосується реконструкції повітронагрівача, коли конструктивні розміри насадок та самих повітронагрівачів змінюються залежно від заданої температури гарячого дуття. Зміст досліджень базується на виконанні чисельних розрахунків параметрів теплообміну в насадці, розподілу температур димових газів і дуття по висоті насадки, а також визначенні необхідної поверхні нагрівання та зміни втрат тиску потоків теплоносіїв. Результати дослідження свідчать, що заміна насадки зі зменшенням діаметра каналів забезпечує суттєве збільшення питомої об’ємної поверхні нагрівання. Показано, що для першого варіанта заміна насадки з каналами Ø41 мм на Ø30 мм дозволяє підвищити температуру гарячого дуття на 78 °С, що сприяє зниженню питомих витрат коксу на 9,0–9,5 кг/т при незмінних габаритах повітронагрівачів. Однак при цьому спостерігається необхідність збільшення витрат доменного газу на опалення повітронагрівачів на 4 %. Другий варіант демонструє, що при зменшенні діаметру каналів з 41 до 30 мм загальна поверхня нагрівання зростає на 12,3 %, а висота насадки при цьому зменшується на 8,36 м, що дозволяє оптимізувати габаритні розміри конструкції. Встановлено, що зменшення діаметра каналів при збільшенні їх кількості сприяє зростанню поверхні нагрівання, проте призводить до зменшення маси вогнетривів на 22,3 %, що може посилювати коливання температури дуття та скорочувати міжремонтний термін служби насадки через можливе засмічення або зміщення рядів. Аналіз газодинамічних характеристик показав, що, незважаючи на зміну швидкостей теплоносіїв, загальні втрати тиску в системі залишаються майже незмінними завдяки відповідному зменшенню висоти насадки, що дозволяє уникнути заміни нагнітального обладнання.
Особливості утилізації теплоти низькотемпературних відхідних димових газів доменних повітронагрівачів
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2025) Грес, Леонід Петрович; Гупало, Олена В'ячеславівна; Каракаш, Євген Олександрович; Єрьомін, Олександр Олегович; Перетятько, Є. В.
UKR: З метою досягнення температури дуття вище 1080 °С для опалення повітронагрівачів зазвичай використовується доменний газ, збагачений природним. Це призводить до значних витрат природного газу. Альтернативою використання природного газу є підігрів компонентів горіння (доменного газу та атмосферного повітря) перед спаленням за рахунок утилізації теплоти відхідних димових газів доменних повітронагрівачів. Впровадження такої системи утилізації димових газів на ПАТ “Запоріжсталь” у 2004 році дозволило економити близько 30 млн. м3/рік природного газу та досягти температури дуття 1180-1230 °С. Проте, незважаючи на низьку температуру димових газів на вході в теплообмінники 260-280°C, їх термін експлуатації виявився малим (2,3-3,5 років для повітряного та 8,2-8,5 років для газового теплообмінників). Основною причиною низької стійкості теплообмінників виявилася низькотемпературна сірчанокислотна корозія сталі, з якої виконано трубчатку. Метою даної роботи є визначення впливу зміни початкових параметрів доменного газу і температури підігріву компонентів горіння на показники роботи доменних повітронагрівачів та удосконалення існуючої системи утилізації теплоти відхідних димових газів ПАТ “Запоріжсталь”. Досліджено вплив зміни початкової температури доменного газу на його вологість, теплоту згоряння та калориметричну температуру. Визначено, що підвищення температури газу з 30 до 60 °С призводить до значного зростання його вологості (з 32 до 176 г/м3 та з 34 до 189 г/м3 при повному тиску газу, відповідно, 111,132 та 102,973 кПа), що, у свою чергу, спричиняє зменшення теплоти згоряння доменного газу на 13 % та калориметричної температури на 9 %. Для досягнення температури під куполом повітронагрівачів 1350°C при підігріві доменного газу до 180 °С необхідна температура повітря горіння взимку складає 120-190 °С, а влітку 150-310 °С. При спаленні доменного газу утворюються оксиди сірки, які реагуючі з водяною парою, утворюють пари сірчаної кислоти, що містяться в продуктах згоряння. Визначено, що для умов доменних повітронагрівачів температура точки роси сірчаної кислоти знаходиться в межах 118-130°C. Виявлено, що низький термін експлуатації теплообмінників існуючої системи утилізації теплоти димових газів повітронагрівачів обумовлено вмістом сірки в сталі труб та кислим середовищем конденсату. Визначено, що існуюча система утилізації теплоти має низку недоліків, серед яких найвагомішим є відсутність заходів з попередження виникнення корозії металевої трубчатки теплообмінників. Запропоновано удосконалену систему утилізації теплоти, що передбачає використання трьох секцій у кожному теплообміннику, вертикальне розміщення труб та потрійну систему забезпечення мінімальної температури димових газів вище температури точки роси парів сірчаної кислоти. Розроблено конструктивні рішення, які забезпечують можливість очищення трубчатки теплообмінників та заміну їх секцій, найбільш вразливих до корозії. Запропонована система дозволяє збільшити міжремонтний термін експлуатації теплообмінників у 2-3 рази, підвищити середню температуру гарячого дуття на 50-60°C та забезпечити зниження собівартості виробництва чавуну.