Анотація до роботи:

Глущенко О.Л. Вдосконалення теплових та газодинамічних процесів доменної плавки з метою енергозбереження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.16.02. – Металургія чорних металів, ДДТУ, м. Дніпродзержинськ, 2006.

Дисертація присвячена теоретичному дослідженню теплообмінних і газодинамічних процесів, що протікають у доменній печі.

Отримано аналітичне рішення задачі нагрівання тіл у шарі, що рухається, при лінійних та нелінійних граничних умовах з урахуванням втрат теплоти через кладку печі.

Розроблено і проаналізовано розрахункові залежності по визначенню газодинамічних параметрів з обліком залежності в'язкості газу від температури, порізності шихти і реального профілю доменної печі від поточної висоти; виведені залежності для визначення критичних параметрів дуття. Модель пройшла перевірку на адекватність шляхом порівняння з експериментальними і виробничими даними ряду металургійних заводів України і Росії. Погрішність розрахунків не перевищувала 3...5 %.

Розроблено інженерну методику розрахунку динаміки плавлення й утворення гарнісажного шару. Виконані розрахунки показують застосовуваність методики при математичному моделюванні будь-якої металургійної печі, де зустрічається гарнісаж.

Розроблено залежності для розрахунку сумарного коефіцієнту тепловіддачі у випадку охолодження огороджуючих конструкцій печей і інших об'єктів на повітрі. Отримані залежності дозволяють робити аналітичний розрахунок процесів охолодження, не використовуючи табличних даних теплофізичних властивостей.

Вдосконалено розрахунково-аналітичний балансовий метод розрахунку основних показників і параметрів доменної плавки.

Отримано позитивне рішення про реєстрацію авторських прав на комп'ютерну програму по визначенню основних показників і параметрів доменної плавки.

На підставі теоретичних досліджень теплового й газодинамічного стану доменної плавки вирішене важливе науково-технічне завдання зниження енергоємності доменного виробництва. Основні результати роботи полягають у наступному:

1. Аналіз науково-технічної літератури показав, що найбільш перспективними заходами, спрямованими на підвищення економічності роботи доменних печей, є вдосконалення існуючих і розробка нових енергозберігаючих технологій виплавки чавуну, розробка й впровадження сучасних АСУ ТП із використанням ПЕОМ.

2. Отримане рішення задачі теплового стану доменної плавки, тобто нагрівання тіл у шарі, що рухається, при лінійних і нелінійних граничних умовах з урахуванням внутрішніх джерел теплоти фізико-хімічних реакцій і втрат теплоти через кладку печі; рішення для визначення температур газу й матеріалів з урахуванням змінності коефіцієнту тепловіддачі. Отримане нове рівняння для визначення висоти зони завершеного теплообміну з обліком ненульової початкової температури шихти. Наведено рішення з розрахунку радіального розподілу температур. За допомогою цієї методики був теоретично обґрунтований вибір раціонального ходу печі, що відповідає положенню мінімуму ізотерми на відстані однієї чверті радіусу від периферії печі.

3. Розроблено й проаналізовано аналітичні залежності по визначенню газодинамічних параметрів з урахуванням залежності в'язкості газу від температури, порізності шихти, змінності кількості газів і реального профілю доменної печі від поточної висоти; виведені залежності для визначення критичних параметрів дуття. Подання рішень у безрозмірному вигляді дозволило значно скоротити число змінних і запропонувати графічний метод розрахунку відносного перепаду тисків. Розроблена модель пройшла перевірку на адекватність шляхом порівняння з експериментальними й виробничими даними ряду металургійних заводів України й Росії.

4. Розроблено інженерну методику розрахунку динаміки плавлення й утворення гарнісажного шару без обліку й з урахуванням нестаціонарних процесів у самому шарі. Встановлено, що процеси плавлення й намерзання гарнісажу істотно відрізняються один від одного.

5. Отримано прості наближені залежності для розрахунку сумарного коефіцієнту тепловіддачі у випадку охолодження огороджуючих конструкцій печей й інших об'єктів на повітрі при різних режимах вільної конвекції, ступенях чорності, температурах повітря й орієнтації в просторі без використання табличних даних теплофізичних властивостей повітря.

6. Удосконалено розрахунково-аналітичний балансовий метод, що дозволяє:

визначати техніко-економічні можливості доменної плавки стосовно до встановлених умов протікання теплообмінних і фізико-хімічних процесів у печі;

визначати й досліджувати вплив різних технологічних факторів на хід і результати доменної плавки;

виконувати якісний і кількісний аналіз фактично досягнутих або планованих результатів доменної плавки й ходу процесу в порівнянні з оптимальними їхніми значеннями й на цій основі встановлювати можливі техніко-економічні резерви й заходи, що забезпечують підвищення ефективності виробництва.

7. Отримано позитивне рішення про реєстрацію авторських прав на комп'ютерну програму PPDP.FOR по визначенню основних показників і параметрів доменної плавки.

8. Розроблено рекомендації з коректування існуючої технологічної інструкції в частині ведення процесу доменної плавки. Впровадження цих рекомендацій у виробництво дозволило одержати очікуваний економічний ефект у розмірі 4,6...6,3 грн. на тонну чавуну.

Публікації автора:

1. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л., Орёл Г.И. Нагрев термически тонких тел в движущемся слое при нелинейных условиях теплообмена // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. НМетАУ. – Днепропетровск: НМетАУ, 2002. – Т. 5. – С. 93-98.

2. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л., Орёл Г.И. Теплофизические закономерности и исследование динамики плавления и образования гарнисажа // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. НМетАУ. – Днепропетровск: НМетАУ, 2002. – Т. 5.– С. 108-115.

3. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л. Решение одномерной задачи про температурное поле материалов и газа в доменной печи // Математичне моделювання. – 2002. - № 1(2). – С. 34-37.

4. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л., Бородулин А.В. Исследование динамики образования гарнисажного слоя // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. НМетАУ. – Днепропетровск: НМетАУ, 2003. – Т. 9. – С. 102-110.

5. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л. Нагрев термически тонких тел с учётом потерь тепла через кладку печи // Металлургическая теплотехника. Сб. науч. тр. НМетАУ. – Днепропетровск: НМетАУ, 2004. – Т. 10. – С. 217-220.

6. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л., Хииш Л.И. К аналитическому расчёту суммарного коэффициента теплоотдачи при охлаждении тел на воздухе // Металлургическая теплотехника: Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины. В двух книгах. – Книга первая. – Днепропетровск: Пороги, 2005, С. 118-131.

7. Парфёнов А.И., Мусиенко К.А., Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л. Определение показателей и параметров доменной плавки расчётно-аналитическим способом // Теория и практика металлургии. – 2005. - № 3. – С. 34-37.

8. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л. Определение распределения давления газа по высоте доменной печи // Металлургическая теплотехника: Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины. – Днепропетровск: Пороги, 2006, С. 77-91.

9. Об информативности тепловых потерь рабочего пространства доменных печей / А.В. Бородулин, А.П. Васильев, Е.Л. Глущенко и др. // Материалы 2-ой международной научно-практической конференции «Автоматизированные печные агрегаты и энергосберегающие технологии в металлургии». – Москва, 2002. – С. 424-426.

10. Горбунов А.Д., Глущенко Е.Л. Нагрев движущегося слоя при переменных теплоёмкостях потоков // Сб. тезисов и докладов V Минского международного форума по тепло- и массообмену. – Минск: Беларусь, 2004. – Т. 2. – С. 363-364.