Підвищення енергоефективності теплових процесів згрудкування сипучих матеріалів при інтенсифікації сегрегації у стаціонарних шарах

Abstract

UA : Дисертація присвячена комплексному вирішенню проблеми підвищення енергоефективності згрудкування сипучих матеріалів зі зменшенням витрати твердого палива за рахунок керування сегрегаційними процесами, що дозволяє стабілізувати тепловий режим обробки матеріалу по горизонтах шару при агломерації залізорудних, бокситових матеріалів та випалу залізорудних котунів. Отримали подальшого розвитку наукові основи підвищення енергоефективності процесу подрібнення палива. Запропоновано нову схему подрібнення з метою зменшення впливу стираючих навантажень на матеріал, що подрібнюється. Реалізовано математичний опис теплових процесів у стаціонарному шарі моно- та полідисперсних матеріалів з урахуванням внутрішніх джерел енергії. Встановлено раціональну температуру зони горіння у шарі залізорудного матеріалу, яка складає 1280...1340° С й 1290…1380° С для умов агломерації бокситів, при якій утворюється дрібнопористий, легковідновлюваний агломерат з достатньою міцністю. Отримали подальшого розвитку дослідження спрямовані на стабілізацію температурно-часового режиму випалу котунів. Встановлено необхідність розділу класів крупності котунів й їх диференційованого укладання по горизонтах шару. Запропоновано конструкцію завантажувального пристрою котунів. Синтезовано алгоритм й програмне забезпечення для оптимізації структури шару агломераційної шихти. Запропоновані рішення для умов агломерації залізорудної шихти дозволили зменшити питоме споживання твердого палива з 3,6…3,8 % до 3,3 % (9,81…15,14% відн.), підвищити вихід придатного на 4,22 %, зменшити викиди CO на 6,55% (відн.), CO2 на 6,54% (відн.) й SO2 на 7,18% (відн).

RU : Диссертация посвящена комплексному решению проблемы повышения энергоэффективности окускования сыпучих материалов со снижением расхода твердого топлива за счет управления сегрегационными процессами, что позволяет стабилизировать тепловой режим обработки материала по горизонтам слоя. Теоретическими расчетами, результатами математического моделирования, посредством полупромышленного эксперимента подтверждена возможность снижения расхода твердого топлива и повышения выхода годного при агломерации железорудных, бокситовых материалов и обжиге железорудных окатышей за счет формирования слоя подготовленного к тепловой обработке с заданными химико-гранулометрическими характеристиками. Развиты научные основы повышения энергоэффективности процесса дробления и предложена методика расчета производительности четырехвалковой дробилки. Проведены исследования по рационализации режимов работы агрегата при измельчении коксовой мелочи и антрацитового штыба. Предложена новая схема дробления топлива с целью снижения влияния истирающих нагрузок на измельчаемый материал. Установлено влияние крупности дробленого топлива на время его выгорания. Реализовано математическое описание тепловых процессов в стационарном слое моно- и полидисперсных материалов с учетом внутренних источников энергии. Разработана численная конечно-элементная модель теплового режима процесса окускования. Сделан вывод, что при агломерации железорудной шихты существует рациональная температура зоны горения составляющая 1280…1340° С, и 1290…1380° С при агломерации бокситов, при которой образуется мелкопористый, легковосстановимый агломерат с достаточной прочностью. Получили дальнейшее развитие исследования направленные на стабилизацию температурно-временного режима обжига окатышей, установлено количество тепловой энергии, необходимой для обжига окатышей различного диаметра, и требуемое время обработки. Установлена необходимость разделения классов крупности окатышей и их дифференцированной укладки по горизонтам слоя. Предложена конструкция загрузочного устройства окатышей. Разработана методика, позволяющая в непрерывном режиме реального времени оценивать распределение фракционного состава шихты по горизонтам слоя подготовленной к спеканию. Проверено адекватность предложенной методики для условий аглофабрик различных предприятий. Исследована динамика процесса формирования слоя сыпучего материала. Разработана методология расчета конструктивных характеристик загрузочных узлов. Синтезирован алгоритм и программное обеспечение для оптимизации структуры слоя агломерационной шихты. Предложенные решения для условий агломерации железорудной шихты позволили сократить удельное потребление твердого топлива с 3,6…3,8 % до 3,3 % (9,81…15,14% отн.). Стабилизация теплового режима процесса спекания, позволила повысить механическую прочность и выход годного на 4,22 %. Усиление сегрегационных процессов в слое с общим сокращением содержания топлива в шихте, снижает выбросы CO на 6,55% (отн.), CO2 на 6,54% (отн.) и SO2 на 7,18% (отн).

EN : The dissertation focuses on the complex solution of the problem of energy efficiency of bulk materials agglomerating with consumption of solid fuel decrease by segregation processes controlling which allows to stabilize the thermal regime of granular material sintering by horizons of the layer during sintering of iron ore, bauxite materials, and firing of iron ore pellets. The scientific bases of increase of efficiency of fuel crushing process are further developed. In order to reduce the effect of erasing loads on the material, a new scheme of fuel crushing is reveal. The mathematical description of thermal processes in a stationary layer of mono - and polydisperse materials considering the internal sources of energy is implemented. The rational temperature of the combustion zone in a layer of iron ore sinter in the range 1280...1340° С and 1290…1380° С in case of sintering bauxite which improves the quality of sinter is reveal. The conducted research is aimed at stabilizing the temperature-time regime of pellet firing. The necessity of separation of size fractions of pellets and their differentiated download by the horizons of the layer is defined. The design of the loading device of the pellets is proposed. The algorithm and software for the optimization of the sinter mix structure layer is synthesized. As the result of the research, a new methodology of forming a layer structure allows to reduce the specific consumption of solid fuel from 3,6…3,8 % to 3,3 % (9,81…15,14% cond.) increase productivity by 4,22 %, reduce harmful emissions by CO at 6,55% (cond.), by CO2 at 6,54% (cond.) and SO2 at 7,18% (cond.).