Введение
1 Анализ современного уровня теории тепловой работы, практики эксплуатации твердотопливных низкошахтных печей и постановка задач исследования 15
1.1 Основные типы, виды и классификация шахтных печей 15
1.2 Практика и перспективы применения низкошахтных печей 17
1.3 Основные направления энерго-, ресурсосбережения и интенсификации тепломассообменных процессов в низкошахтных печах
1.3.1 Основные направления ресурсосбережения и применение различных видов топлива в низкошахтных печах 22
1.3.2 Интенсификация тепломассообменных процессов 30
в низкошахтных печах 30
1.4 Моделирование тепловой работы низкошахтных печей и влияние теплотехнических параметров на технологический процесс 39
Выводы из обзора литературы и постановка задач исследования 49
2 Развитие теоретических основ повышения эффективности плавки чугуна и силикатных материалов в твердотопливных низкошахтных печах с использованием физического моделирования 52
2.1 Физическое моделирование теплообменных и аэродинамических процессов в твердотопливных низкошахтных печах 53
2.2 Физико-механические параметры столба шихты при замене кокса, используемого в качестве топлива, на антрацит и тощие угли 63
2.3 Геометрические параметры низкошахтных печей, определенные по критериям конвективного теплообмена 73
2.4 Обоснование высоты топливной насадки на основе анализа движения материалов в низкошахтной печи 79
Выводы по главе 83
3 Развитие теоретических основ повышения эффективности плавки чугуна и силикатных материалов в твердотопливных низкошахтных печах с использованием математического моделирования и анализа влияния теплотехнических параметров на технологический процесс 85
3.1 Обоснование высоты кислородной зоны в слое топливной насадки 85
3.2 Расчет температуры поверхности кусков топлива в топливной насадке 97
3.3 Обоснование влияния обогащения дутья кислородом на теплотехнологические параметры плавки материалов в низкошахтной печи 105
3.4 Совершенствование комплексной детерминированной математической модели процесса плавки материалов в твердотопливной низкошахтной печи
3.4.1 Математическое моделирование процесса шахтной плавки при применении пылеугольного топлива 112
3.4.2 Математическое моделирование процесса шахтной плавки с учетом подогрева и обогащения дутья кислородом 118
3.5 Определение высоты топливной насадки и теплопотерь через стенки шахты печи 126
Выводы по главе 137
4 Создание исследовательского полупромышленного комплекса на основе низкошахтной печи 138
4.1 Расчет геометрических параметров исследовательского полупромышленного комплекса, шихты и топлива 138
4.2 Расчет номинальных характеристик воздуходувных средств 143
4.3 Теплотехнический расчет рекуператора
4.3.1 Конструкция рекуператора 154
4.3.2 Конструктивные параметры рекуператора 154
4.3.3 Особенности расчета рекуператора «труба в трубе» 155
4.3.4 Расчет состава колошниковых газов 157
4.3.5 Расчет температуры воздуха и дымовых газов на выходе из рекуператора 158
4.3.6 Расчет коэффициента теплопередачи на дымовой стороне 160
4.3.7 Расчет температуры подогрева воздуха 162
4.3.8 Расчет количества воздуха на дожигание СО в колошниковых газах 164
4.3.9 Расчет количества и состава продуктов сгорания 165
4.3.10 Программа расчета технологических параметров рекуператора конструкции «труба в трубе» 166
4.4 Технологические показатели работы ИПК и исходные материалы 167
4.5 Разработка методики исследования прочности твердого топлива 170
4.6 Измерительные приборы и оборудование 171
4.7 Сравнительная характеристика антрацитов и тощих углей Кузбасса – топлива для низкошахтных печей 174
Выводы по главе 176
5 Анализ результатов экспериментальных исследований плавки чугуна и силикатных материалов в низкошахтных печах с использованием в качестве топлива антрацита и тощих углей 178
5.1 Методика аттестации топлив, используемых в низкошахтных печах .178
5.2 Термогравиметрический анализ изменения параметров литейного кокса и антрацита 190
5.3 Исследование состава газовой фазы в топливной насадке 203
5.4 Исследование температуры поверхности кусков топлива в топливной насадке 208
Выводы по главе 210
6 Разработка, промышленная апробация и внедрение энергоэффективных ресурсосберегающих технологий плавки чугуна и силикатных материалов в низкошахтных печах 213
6.1 Дилатантное поведение шихты в период плавки в низкошахтных печах 213
6.2 Обогащение дутья кислородом в промышленных условиях плавки в низкошахтной твердотопливной печи 218
6.3 Определение расхода воздуха по количеству сгоревшего топлива в единицу времени 222
6.4 Обоснование рационального уровня загрузки материалов в низкошахтную печь и определение расходов дутья при двухрядной подаче 226 6.5 Промышленное внедрение энергоэффективных ресурсосберегающих технологий выплавки чугуна и силикатных материалов в низкошахтных печах, обеспечивающих замену кокса на антрацит и тощие угли 230
6.6 Оценка тепловой эффективности низкошахтных печей при реализации ресурсосберегающих технологий 237
6.7 Исследование и анализ технологических свойств чугуна выплавляемого по разработанным технологиям 244
Выводы по главе 249
Заключение 250
Список использованной литературы
