Совершенствование конструкции регенеративных аппаратов доменного дутья путем расчетов потоков теплоносителя по каналам насадки воздухонагревателя

Применяемые воздухонагреватели для нагрева доменного дутья за последнее время претерпели ряд конструктивных изменений, что повлияло на их основные показатели теплового режима. Существуют установленные температуры, при которых устоявшиеся режимы работы показывают достаточные технические и экономические показатели. Отклонение от режима путем повышения температуры горячего дутья влечет за собой негативные последствия разного характера, что по итогу становится нецелесообразно с экономической точки зрения. Новые конструктивные решения воздухонагревателей должны быть определены максимальными температурами, что влияет на срок службы оборудования и системы. Следовательно, разработка теплообменной поверхности насадки играет важную роль при решении поставленной задачи. Повышение надежности аппарата, достижение высоких теплотехнических показателей послужит результатом совершенствования конструкции регенеративных устройств. Применяя математическую модель к расчету потоков в системе каналов произвольно заданной структуры, получены расчеты потоков теплоносителя по каналам насадки доменного воздухонагревателя. Моделирование неравномерности потока на входе в насадку проведено при различных полях давления на входе в насадку с горизонтальными каналами. Представлены результаты задаваемых полей давлений на входе в систему и результаты расчета массовых расходов теплоносителя по вертикальным и горизонтальным каналам. Подтверждено, что картина поля давлений на входе в насадку и поля скоростей в подводящих вертикальных каналах разная из-за влияния соседних вертикальных каналов друг на друга за счет их соединения в единую систему горизонтальными каналами. Расчетами подтверждено, что горизонтальные каналы не участвуют активно в процессе теплообмена. Для эффективности предложено сделать горизонтальные каналы не по всей высоте насадки, а только в ее верхних и нижних слоях. 

1. Теплотехническое обследование блока доменных воздухонагревателей и особенности их работы при различных температурах холодного дутья. А. А. Буткарев, А. П. Буткарев, В. И. Диментьев [и др.] Сталь 2020, 5: 16–20. – EDN ZDEGKP.

2. Вторичные энергоресурсы и энергосберегающие технологии в промышленности: Учебное пособие для обучающихся в образовательных учреждений высшего профессионального образования. Ю. Л. Курбатов, А. Б. Бирюков, П. А. Гнитиев, Т. Г. Олешкевич Донецк: Донецкий национальный технический университет 2020, 206. – EDN CWUUWW.

3. Кожахметов Е. О., Боранбаева Б. М. Анализ и оценка системы подачи горячего дутья в доменную печь. Студенческий вестник 2020,15-5(113): 78–82. – EDN QQCTYY.

4. Чижикова В. М. Наилучшие доступные технологии в доменном производстве. Металлург 2020, 1: 25–38. – EDN IANWUU.

5. Информационно-моделирующая система распределения горячего дутья и природного газа по фурмам доменной печи. Н. А. Спирин, И. А. Гурин, В. В. Лавров [и др.] Металлург 2023, 7: 91–96. – EDN ORXJOF.

6. Исследование регенеративных теплообменников с различными типами насадок. Ю. В. Шацких, А. И. Шарапов, А. Г. Арзамасцев, М. А. Юнусова Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности 2022, 7, 3-3 (25): 16–21. – EDN ILSNWZ.

7. Прасолов А. С., Андреев С. М., Стебелева В. В. Математическая модель последовательного режима работы блока воздухонагревателей доменной печи. Автоматизированные технологии и производства 2021, 2 (24): 14–17. – EDN RWPWIO.

8. Геллер Ю. А., Шацких Ю. А. Анализ показателей энергетической эффективности регенеративных теплообменных аппаратов. Энергосбережение и водоподготовка 2022, 6(140): 34–41. – EDN UTZJYU.

9. Прасолов А. С., Назаров А. С. Моделирование контура стабилизации температуры горячего дутья с использованием нечеткой логики. Автоматизированные технологии и производства 2020, 1 (21): 13–18. – EDN DVXMNK.

10. Шацких Ю. В., Шарапов А. И., Арзамасцев А. Г. Методика расчета регенеративных теплообменных аппаратов. Новое в российской электроэнергетике 2023, 1: 17–25. – EDN NKYBUC.