Особенности горения полидисперсной угольной пыли при факельном торкретировании футеровки кислородного конвертера
Вантажиться...
Дата
2019
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
Номер ISSN
Номер E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Проводится анализ тепломассообмена, движения и горения частиц торкрет-массы
(смесь доломита 70 % и кокса 30 %, несущая среда – азот) с размерами трех фракций
(40, 70 и 100 мкм с численной долей 40%, 40% и 20%) после ее вдувания внутрь кислородного конвертера. Исследовалось горение и динамика изменения температуры и
диаметра частиц каждой фракций угольной пыли и огнеупорного порошка. Установлено, что в предположении равномерного предварительного нагрева пыли и газовой
смеси, горение угольной пыли различных фракций происходит практически одновременно. После исчезновения кислорода в смеси, дальнейшее преобразование углерода
происходит в углекислом газе. Более полно выгорают частицы мелких фракций.
Метою даного дослідження є побудова фізико-математичної моделі горіння і динаміки руху полідисперсних частинок пиловугільного палива і розігріву частинок вогнетривкого порошку в умовах факельного горіння в кисні при відновленні футеровки 160 т кисневого конвертера ММК ім. Ілліча. Як приклад, проводиться аналіз тепломасообміну, руху і горіння частинок торкрет-маси (суміш доломіту 70% і коксу 30%, транспортне середовище – азот) з розмірами трьох фракцій (40, 70 та 100 мкм з чисельної часткою 40%, 40% та 20%) після її вдування всередину кисневого конвертера. Досліджувалося горіння і динаміка зміни температури і діаметра частинок кожної фракцій вугільного пилу і вогнетривкого порошку. Для аналітичного розгляду горіння і руху торк-рет-маси в порожнині кисневого конвертера використовується система рівнянь, заснована на законах збереження маси, енергії та імпульсу, законах хімічної кінетики. Частинки вогнетривкого порошку вважаються інертними частинками. Також не враховується наявність летких речовин в частинках коксу, які значно покращують розігрів і подальше горіння вуглецевих частинок. Вважається, що на поверхні частинок коксу йдуть гетерогенні реакції С + О2 = СО2, С + 1/2О2 = СО, С + СО2 = 2СО та всередині суміші протікає гомогенна реакція СО + 1/2О2 = СО2. Встановлено, що в припущенні рівномірного попереднього нагріву пилу і газової суміші, горіння вугільного пилу різних фракцій відбувається практично одночасно. Після зникнення кисню в суміші, подальше перетворення вуглецю відбувається в вуглекислому газі. Більш повно вигорають частки дрібних фракцій. Частинки вогнетривкого порошку нагріваються в такому факелі до температур, які вище температури розм'ягчіння. Це необхідно для їх налипання на стінки конвертера (ремонт футеровки).
The objective of this study is to construct a physics-mathematical model of combustion and dynamics of polydispersed particles's motion of pulverized coal and to heating a refractory powder's particles in conditions of flare combustion in oxygen at restoration of lining 160 tons of oxygen converter Ilyich iron and steel works. As an example, the analysis of heat and mass transfer, motion and combustion of mixture's particles (dolomite 70% and coke 30%, transport environment, which is nitrogen) with the size of three fractions (40, 70 and 100 μm with a numerical fraction of 40%, 40% and 20%) after its injection inside the oxygen converter. Investigated combustion and dynamics of particles's temperature and diameters change of each fraction coal dust and refractory powder. For the analytical consideration of the combustion and moving of the mixture-mass in the oxygen converter cavity, a system of equations based on the conservation's laws of mass, energy and momentum, and the chemical kinetics's laws is used. Refractory powder particles are considered to be inert particles. Also, the presence of volatile substances in coke particles is not consideration, which greatly improves the heating and subsequent burning of carbon particles. It is believed that heterogeneous reactions C + O2 = СО2, С + 1/2О2 = СО, С + СО2 = 2СО are carried out on the surface of coke particles and a homogeneous reaction СО + 1/2О2 = СО2 proceeds inside the mixture. It was established that in the assumption of even preheating of dust and gas mixture, coal dust's combustion of different fractions occurs practically simultaneously. After oxygen's disappearance in mixture, the subsequent conversion of carbon occurs in carbon-acid gas. Particles of small fractions burn more completely. The refractory powder particles are heated in such a torch to temperatures that are higher than the softening temperature. It is necessary for their sticking to the walls of the converter (lining repair).
Метою даного дослідження є побудова фізико-математичної моделі горіння і динаміки руху полідисперсних частинок пиловугільного палива і розігріву частинок вогнетривкого порошку в умовах факельного горіння в кисні при відновленні футеровки 160 т кисневого конвертера ММК ім. Ілліча. Як приклад, проводиться аналіз тепломасообміну, руху і горіння частинок торкрет-маси (суміш доломіту 70% і коксу 30%, транспортне середовище – азот) з розмірами трьох фракцій (40, 70 та 100 мкм з чисельної часткою 40%, 40% та 20%) після її вдування всередину кисневого конвертера. Досліджувалося горіння і динаміка зміни температури і діаметра частинок кожної фракцій вугільного пилу і вогнетривкого порошку. Для аналітичного розгляду горіння і руху торк-рет-маси в порожнині кисневого конвертера використовується система рівнянь, заснована на законах збереження маси, енергії та імпульсу, законах хімічної кінетики. Частинки вогнетривкого порошку вважаються інертними частинками. Також не враховується наявність летких речовин в частинках коксу, які значно покращують розігрів і подальше горіння вуглецевих частинок. Вважається, що на поверхні частинок коксу йдуть гетерогенні реакції С + О2 = СО2, С + 1/2О2 = СО, С + СО2 = 2СО та всередині суміші протікає гомогенна реакція СО + 1/2О2 = СО2. Встановлено, що в припущенні рівномірного попереднього нагріву пилу і газової суміші, горіння вугільного пилу різних фракцій відбувається практично одночасно. Після зникнення кисню в суміші, подальше перетворення вуглецю відбувається в вуглекислому газі. Більш повно вигорають частки дрібних фракцій. Частинки вогнетривкого порошку нагріваються в такому факелі до температур, які вище температури розм'ягчіння. Це необхідно для їх налипання на стінки конвертера (ремонт футеровки).
The objective of this study is to construct a physics-mathematical model of combustion and dynamics of polydispersed particles's motion of pulverized coal and to heating a refractory powder's particles in conditions of flare combustion in oxygen at restoration of lining 160 tons of oxygen converter Ilyich iron and steel works. As an example, the analysis of heat and mass transfer, motion and combustion of mixture's particles (dolomite 70% and coke 30%, transport environment, which is nitrogen) with the size of three fractions (40, 70 and 100 μm with a numerical fraction of 40%, 40% and 20%) after its injection inside the oxygen converter. Investigated combustion and dynamics of particles's temperature and diameters change of each fraction coal dust and refractory powder. For the analytical consideration of the combustion and moving of the mixture-mass in the oxygen converter cavity, a system of equations based on the conservation's laws of mass, energy and momentum, and the chemical kinetics's laws is used. Refractory powder particles are considered to be inert particles. Also, the presence of volatile substances in coke particles is not consideration, which greatly improves the heating and subsequent burning of carbon particles. It is believed that heterogeneous reactions C + O2 = СО2, С + 1/2О2 = СО, С + СО2 = 2СО are carried out on the surface of coke particles and a homogeneous reaction СО + 1/2О2 = СО2 proceeds inside the mixture. It was established that in the assumption of even preheating of dust and gas mixture, coal dust's combustion of different fractions occurs practically simultaneously. After oxygen's disappearance in mixture, the subsequent conversion of carbon occurs in carbon-acid gas. Particles of small fractions burn more completely. The refractory powder particles are heated in such a torch to temperatures that are higher than the softening temperature. It is necessary for their sticking to the walls of the converter (lining repair).
Опис
Ключові слова
факельное торкретирование, угольная пыль, огнеупорный порошок, полидисперсность, факельне торкретування, вугільний пил, вогнетривкий порошок, полідисперсність, flame filling, carbon dust, refractory powder, polydispersity
Бібліографічний опис
Фізика аеродисперсних систем = Physics of aerodisperse systems