Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Кривцов, Алексей Юрьевич

• Кривцов, Алексей Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кривцов, Алексей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

1.1. Математическое моделирование температурных полей в доменных воздухонагревателях

1.2 Анализ методов оптимизации режимов работы блока доменных воздухонагревателей

1.3. Задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ПОДОГРЕВ ДУТЬЯ ПОПЕРЕЧНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА В НАСАДКЕ И КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОЙ МАССИВНОСТИ

2.1. Исследование влияния поперечной теплопроводности в футеровках и насадке доменного воздухонагревателя

2.2. Исследование влияния способов критериального представления коэффициента термической массивности на процесс теплопереноса в доменном воздухонагревателе

2.2.1. Приближенный аналитический метод определения коэффициента термической массивности

2.2.2. Анализ результатов расчета

2.3. Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАГРЕВА ДУТЬЯ

3.1. Расчетное исследование влияния неравномерности распределения температурного поля в насадке доменного воздухонагревателя на эффективность нагрева дутья

3.2. Исследование влияния роста гидравлического сопротивления насадки в период нагрева на температурные параметры теплоносителей

3.3 Выводы

4. АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ К УСЛОВИЯМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

4.1. Выбор коэффициентов адаптации математической модели 4.2 Методика адаптации математической модели регенеративного теплообмена к характеристикам действующих доменных воздухонагревателей

4.3. Выводы

5. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ДОМЕННЫХ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

5.1. Экспериментальная методика оптимизации режимов работы доменных воздухонагревателей

5.2. Расчетная методика оптимизации режимов работы доменных воздухонагревателей

5.3. Выводы 107 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 108 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик»

Уровень повышения температуры дутья во многом определяется конструкцией и режимом работы доменных воздухонагревателей. В последнее время ведущие предприятия осуществляют последовательное обновление парка аппаратов, поэтому возникает необходимость поиска путей коррекции и последующей оптимизации режимов работы блока воздухонагревателей с учетом их индивидуальных конструктивных и теплотехнических особенностей.

Цель работы. Экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование и совершенствование методов математического моделирования и оптимизации режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик.

Методы исследования. Использовались методы математического моделирования, математической статистики, математического программирования, математической физики, математического анализа.

Научная новизна

1. Разработана экспериментальная методика оптимизации последовательного режима эксплуатации блока воздухонагревателей, отличающаяся от известных тем, что при ее реализации не требуется отключения смесителя дутья.

2. Сформулирована краевая задача двумерного нестационарного теплопере-носа в насадке доменного воздухонагревателя учитывающая изменение газодинамического сопротивления аппарата и дымового тракта в течение цикла, а также неравномерность распределения теплоносителей по сечению насадки.

3. Предложена теоретическая зависимость для коэффициента термической массивности регенеративных насадок, позволяющая без увеличения размерности задачи тепломассобмена повысить точность решения.

4. Теоретически обоснована возможность использования одномерных моделей теплообмена в высокотемпературных регенераторах для оптимизации режимов их работы.

5. Предложен обобщенный критерий и методика адаптации математической модели доменного воздухонагревателя с учетом наиболее значимых факторов регенеративного теплообмена и индивидуальных характеристик аппаратов.

6. Разработана оригинальная расчетная методика оптимизации режима работы блока доменных воздухонагревателей, позволяющая при выбранных критерии оптимальности, ограничениях на значимые факторы теплообмена, определить оптимальный режим функционирования блока аппаратов с учетом их индивидуальных характеристик.

Практическая ценность и реализация работы

1. В условиях доменной печи объемом 700 м внедрена опытно-промышленная методика оптимизации режима работы блока доменных воздухонагревателей, что позволило повысить температуру дутья на 20 °С.

2. Разработан и передан ОАО «Липецкий ГИПРОМЕЗ» пакет прикладных программ, реализующий математическую модель регенеративного теплопере-носа, процедуру ее адаптации и методику поиска оптимального режима работы блока доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик.

3. Для условий доменной печи объемом 2000 м НПО «Тулачермет» разработана и передана для реализации режимная карта, составленная на основе созданной расчетной методики.

4. Материалы по теме диссертационной работы используются в учебном процессе при изучении студентами специальности 150103.65 «Теплофизика, автоматизация и экология промышленных печей» специальных дисциплин «Специальные разделы численных методов», «Информационные технологии в металлургии», «Моделирование процессов и объектов в металлургии», а также при выполнении курсовых и дипломных работ.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации доложены и обсуждены на Областной научно-практической конференции «Теплотехника и теплоэнергетика промышленного производства» (Липецк, 2003 г.); Международной научно-технической конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (Липецк, 2006 г.); Международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование в машиностроении и металлургии» (Липецк, 2006 г.); XV Областной научно-технической конференции «Повышение эффективности металлургического производства» (Липецк, 2006 г.); XVI Областной научно-технической конференции «Повышение эффективности металлургического производства» (Липецк, 2007 г.).

Публикации. Результаты диссертации отражены в 10 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 112 наименований. Основная часть работы изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 11 таблиц.