Анотація до роботи:

Барішенко О.М. «Розробка і дослідження методів і пристроїв теплової обробки сталі в термічних печах з метою енергозбереження». – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.06 – «Технічна теплофізика і промислова теплоенергетика» Дніпродзержинський державний технічний університет, Дніпродзержинськ, 2008.

Дисертація присвячена розробці і дослідженню методів і пристроїв теплової обробки сталі в термічних печах за допомогою удосконалення і упровадження пальникових пристроїв і імпульсного способу опалювання, встановлення залежності розподілу температури робочого простору по ширині печі від коефіцієнта витрат повітря.

На підставі аналізу сучасного стану термообробки металу в термічних печах, поставлене завдання:

- розробки на фізичній моделі оптимальної конструкції пальникового пристрою, який може працювати в широкому діапазоні температур з регульованою довжиною факела і із змінним коефіцієнтом витрати повітря і забезпечити поліпшене змішення продуктів згорання в робочому просторі печі;

- розробки теоретичної методики визначення тривалості подачі палива і повітря при імпульсному опалюванні;

- виконання теоретичних і експериментальних досліджень розрахунку параметрів імпульсного опалювання;

- отримання залежності розподілу температури робочого простору по ширині печі.

У роботі розроблена математична модель, яка дала можливість визначити розподіл температури по ширині печі і витрат палива як функції коефіцієнта витрат повітря. Результати розрахунків дозволили встановити час скорочення термообробки і витрати палива на масу садки.

Встановлено, що при збільшенні коефіцієнта витрат повітря до 2 підвищується об'єм продуктів горіння, що забезпечує поліпшений масоперенос в робочому просторі печі, і, в свою чергу, забезпечується мінімальний перепад температур по ширині печі, скорочується час технологічного режиму і зменшуються сумарні витрати палива на піч.

На підставі вирішення завдання розробки оптимальної конструкції пальникових пристроїв був досліджений і впроваджений пальниковий пристрій ЧПС-НТ, який дає можливість вести високотемпературну і низькотемпературну термообробку на одних і тих же печах при використанні цих пальників. Це дає можливість організаційно збільшити загальну продуктивність цеху або ж при заданій продуктивності зменшити загальну кількість працюючих печей і за рахунок цього понизити витрату палива.

При вирішенні питання про методи нагріву сталі на термічних печах запропонована вдосконалена система імпульсного опалювання печей, яка дозволяє значно збільшити її термін роботи за рахунок застосування пневматичного виконавчого механізму фірми «CAMOZZI» з циліндрами серії 40 DIN/iso6431 VDMA24562 із змінною швидкістю переміщення штока. Розроблена методика визначення тривалості імпульсів подачі палива і повітря при імпульсному опалюванні печей в період витримки металу.

Впровадження запропонованих методів і пристроїв на термічних печах заводу «Дніпроспецсталь» показало практичну можливість їх реалізації, що дозволяє отримати значний економічний ефект від впровадження.

На основі теоретичних і експериментальних досліджень теплових процесів в термічних печах вирішене важливе науково-технічне завдання по зниженню витрати палива і підвищенню їх продуктивності. Основні результати роботи полягають в наступному:

1. Аналіз науково-технічної літератури показав, що найперспективнішими напрямками підвищення ефективності роботи вищезгаданих пічних агрегатів є нові методи і пристрої, спрямовані на організацію керованого масопереносу в робочому просторі печей.

2. Розроблена математична модель дозволяє визначити розподіл температури по ширині печі і витрат палива як функції коефіцієнта витрат повітря. Результати розрахунків дозволили встановити час скорочення термообробки і сумарні витрати палива на піч.

3. Розроблена фізична модель пальника, дослідження якої дали можливість вибрати оптимальний варіант промислового пальника.

4. Розроблений і впроваджений на 25 печах термічного цеху та випробуваний новий промисловий пальник, призначений для різних конструкцій термічних печей (Декларативний патент України №70600А від 15.10.2004). Вказаний пальниковий пристрій стало працює на природному, коксівному і доменному газах, а також на різних їх сумішах.

5. Проведені експериментальні дослідження фізичної моделі пальника на вогняному стенді і реального пальника на діючих пічних агрегатах дали можливість визначити функціональну залежність довжини факела від співвідношень сумарної площі отворів в газовому каналі, бічних отворів для часткової попередньої подачі повітря в газовий струмінь і площі розсікачів на виході пальника. Встановлено, що довжина факела може змінюватись в залежності від максимального значення, яке має місце в пальниках «труба в трубі» до 20-50 см від рівня зрізу сопла розробленого пальника.

6. Проведені промислові дослідження і результати експлуатації дали можливість встановити, що розроблені пальникові пристрої дозволяють вести високотемпературну і низькотемпературну термообробку на одних і тих же печах. Це дає можливість організаційно збільшити загальну продуктивність цеху або ж при заданій продуктивності зменшити загальну кількість працюючих печей і за рахунок цього знизити витрати палива.

7. Запропонована вдосконалена система імпульсного опалювання печей, яка дозволяє значно збільшити її термін роботи за рахунок застосування пневматичного виконавчого механізму з циліндрами і змінною швидкістю переміщення штока.

8. Розроблена методика визначення тривалості імпульсів подачі палива і повітря при імпульсному опалюванні печей в період витримки металу.

9. Попередні розрахунки за 2005 рік показали, що загальна економічна ефективність від часткового впровадження нових пальникових пристроїв на печах термічного цеху склала 120906 грн. за рік, а економічний ефект від повного впровадження пальників на 25 печах в 2006 році склав 473421 грн. за рік.

Публікації автора:

1. Опробование низкотемпературного отпуска спецсталей в камерных термических печах / М. П. Ревун, А. И. Чепрасов, Е. Н. Баришенко и др. // Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии: 2-я международная научно-практическая конференция. – Москва, 2002. – С. 535 – 537.

2. Разработка горелочного устройства для низкотемпературного отпуска специальных сталей в камерных термических печах / М. П. Ревун, А. И. Чепрасов, Е. Н. Баришенко и др. // Металлургия: Сб. научн. тр. ЗГИА. – Запорожье, 2003. – С. 104 – 108.

3. Сушка и нагрев футеровок сталеразливочных ковшей / М. П. Ревун, А. И. Чепрасов, Е. Н. Баришенко и др. // Теория и практика металлургии: Сб. научн. тр. НМетАУ. – Днепропетровск, 2003. – № 5 – 6 (37 – 38). – С. 22 – 26.

4. Контроль роботи газового пальника за допомогою стримерного розряду / М. П. Ревун, В. В. Шаповаленко, О. М. Барішенко та ін. // Металлургия: Сб. научн. тр. ЗГИА. – Запорожье, 2004. – № 10. – С. 103 – 107.

5. Новые схемы импульсного отопления нагревательных и термических печей / М. П. Ревун, Е. Н. Баришенко, А. И. Чепрасов и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность: Сб. научн. тр. – Днепропетровск, 2005. – № 3. – С. 97 – 100.

6. Разработка и усовершенствование элементов системы управления камерных печей термического отделения / М. П. Ревун, Е. Н. Баришенко, С. В. Башлий, А. И. Чепрасов // Праці: Науковий журнал Луганського відділення Міжнародної Академії Інформації. - Луганськ, 2005. - № 1 (10). – C. 164 – 166.

7. Удосконалення конструкції та роботи пальникових пристроїв камерних термічних печей ВАТ «Електрометалургійний завод Дніпрспецсталь» / М. П. Ревун, О. І. Чепрасов, О. М. Барішенко та ін. // Металлургия: Сб. научн. тр. ЗГИА. – Запорожье, 2005. – № 11. – С. 77 – 83.

8. Ревун М. П. Методика расчета параметров импульсного отопления термических печей / М. П. Ревун, Е. Н. Баришенко, С. В. Башлий // Металлургическая теплотехника: Сб. научн. тр. НМетАУ. – Днепропетровск, 2007. – С. 219 – 224.

9. Разработка, исследование и внедрение горелок ЧПС-НТ на печах термического цеха завода «Днепроспецсталь» / М. П. Ревун, А. И. Чепрасов, Е. Н. Баришенко и др. // Теплотехника и энергетика в металлургии: Сб. научн. тр. НМетАУ. – Днепропетровск, 2008. – № 15. – С. 191 – 193.

10. Декларационный патент на изобретение: горелочное устройство / Ревун М.П., Башлий С.В., Чепрасов А.И., Баришенко Е.Н. и др. №70600А от 15.10.2004. Бюл.№10.