Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-5980530810.12737/10390Машиностроение и машиноведениеMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМашиностроение и машиноведениеOn heat exchange – burning conditions relation in manufacturing lime in a rotary kilnО взаимосвязи теплообмена и режима обжига при производстве извести во вращающейся печиМеркерЭдуард ЭдгаровичMerkerEduard Эдгаровичmerker@inbox.ruАнсимовАлексей АлександровичAnsimovAlexey Александровичansimow@yandex.ruКемАлександр ЮрьевичKemAlexander Юрьевичakem@dstu.edu.ru31032015310320151517984https://zh-szf.ru/en/nauka/article/5308/view
Целью данной работы является исследование влияния температурных условий режима обжига известняка во вращающейся печи на показатели качества промышленной извести, используемой в сталеплавильном производстве. Предложена методика изучения условий теплообмена и характера изменения температуры сыпучего материала при распространении теплоты и температурных волн в полуограниченном пространстве вращающейся печи. Показано, что система уравнений, описывающих граничные условия процесса нагрева известняка лучистым тепловым потоком, значительно усложняется в случае параллельно действующего конвективного теплообмена. Для упрощения расчетов предложено совместный лучистый и кон-вективный теплообмен свести к конвективному (по форме), используя известные критериальные зависимости. Представ-лены результаты исследования теплообмена в системе «факел — известняк» с определением эффективной и оптимальной температур в зоне обжига. Экспериментально в лабораторных и производственных условиях установлено воздействие температурного режима во вращающейся печи на показатели качества извести. Установлена обусловленность шлакового режима расходом извести при электроплавке стали в дуговой печи. Сформулированы выводы о влиянии параметров тепловой работы печи на основные технологические процессы обжига карбонатного сырья при производстве промышленной из-вести. Определены оптимальные условия температурного режима печи для производства качественной извести с содержанием более 90 % СаО
The work objective is to study the effect of the temperature lime burning conditions in a rotary kiln on the quality indices of the industrial lime used in the steelmaking. The methodology for stud-ying the heat transfer conditions and the temperature behavior of the bulk material under the heat passage and temperature-waves propagation in the semibounded space of a rotary kiln is offered. It is shown that a system of equations describing boundary condi-tions of the limestone heating by the radiant heat flux becomes increasingly complicated in the case of the parallel convective heat transfer. To simplify the calculations, it is suggested to reduce the combined radiant and convective heat transfer to the convective one (in form) using the known criterial dependences. The investigation results of the heat transfer in the ‘flame – limestone’ system with testing apparent and optimum temperatures in the burning zone are presented. The thermal effect in the rotary kiln on the lime quality indices is specified experimentally under the laboratory and plant conditions. Conditioning of the slag adjustment by the lime con-sumption during the steel electrosmelting in an arc furnace is de-fined. Conclusions on the effect of the furnace thermal perfor-mance on the principle processes of the carbonate raw materials kilning in the industrial lime manufacturing are formulated. The optimal furnace temperature conditions for manufacturing quality lime with more than 90% CaO are specified.
Введение. Получение стали стандартно-высокого качества обеспечивается технологиями плавки соответствующего уровня [1]. Шлакообразование в сталеплавильных печах и при наведении шлака в ковшах во время внепечной обработки жидкой стали аргоном или азотом требует использования промышленной извести [2]. При этом основные технико-экономические показатели производства стали [3] во многом зависят от технологических решений по оптимизации расхода извести в процессе наведения шлака, а также от качества промышленной извести, используемой в сталеплавильном производстве. Эти показатели во многом зависят от температурных условий обжига известняка во вращающейся печи. Таким образом, исследование указанных условий, установление оптимальных режимов представляется важной научно-технической задачей
Сталь на рубеже столетий / под ред. Ю. С. Карабасова. - Mосква : МИСиС, 2001. - C. 664.Karabasov, Y. S., ed. Stal´ na rubezhe stoletiy. [Steel at the turn of the century.] Moscow: MISSiS, 2001, 664 p. (in Russian).Исследование роли извести при шлакообразовании и внепечной обработке стали инертными газами / Д. А. Бахаев [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2013. - № 7/8 (75). - С. 35-42.Bakhayev, D. A., Kochetov, A. I., Kem, A. Y., Ansimov, A. A Issledovanie roli izvesti pri shlakoobrazovanii i vnepechnoy obrabotke stali inertnymi gazami. [Investigation of the role of lime under slagging and inert-gas secondary steel refining.] Vestnik of DSTU, 2013, no. 7/8(75), pp. 35-42 (in Russian).Кем, А. Ю. К вопросу об оптимизации выплавки стали в дуговой печи и ее внепечной обработки в агрегате «ковш-печь» / А. Ю. Кем, В. О. Казарцев, Э. Э. Меркер, Д. А. Харламов // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2014. - Т. 14, № 2 (77). - С. 66-71.Kem, A. Y., Kazartsev, V. O., Merker, E. E., Kharlamov, D. A. K voprosu ob optimizatsii vyplavki stali v dugovoy pechi i ee vnepechnoy obrabotki v agregate «kovsh-pech´». [Optimization of steelmaking in electric arc furnace and ladle treatment in the ladle-furnace] Vestnik of DSTU, 2014, vol. 14, no. 2(77), pp.66-71 (in Russian).Нехлебаев, Ю. П. Экономия топлива при производстве извести / Ю. П. Нехлебаев. - Москва : Металлур-гия, 1987. - 136 с.Nekhlebayev, Y. P. Ekonomiya topliva pri proizvodstve izvesti. [Fuel saving in lime manufacturing.] Moscow: Metallurgiya, 1987, 136 p. (in Russian).Бергауз, А. Л. Повышение эффективности сгорания топлива в печах / А. Л. Бергауз, Э. И. Розенфельд. - Ле-нинград : Недра, 1984. - 175 с.Berghaus, A. L., Rosenfeld, E. I. Povyshenie effektivnosti sgoraniya topliva v pechakh. [Improving the furnace fuel efficiency.] Leningrad: Nedra, 1984, 175 p. (in Russian).Меркер, Э. Э. Совершенствование методики контроля параметров режима сжигания топлива во вращаю-щихся печах / Э. Э. Меркер, Д. А. Харламов, A.A. Ансимов // Черная металлургия. Бюлл. НТИ. - 2011. - № 7. - С. 78-81.Merker, E. E., Kharlamov, D. A., Ansimov, A. A. Sovershenstvovanie metodiki kontrolya parametrov rezhima szhiganiya topliva vo vrashchayushchikhsya pechakh. [Improving the parameter checking technique of fuel combustion conditions in rotary kilns.] Chernaya metallurgiya. NTI Bull., 2011, no. 7, pp. 78-81 (in Russian).Антонов, Г. Л. Особенности эксплуатации коротких вращающихся печей обжига известняка / Г. Л. Антонов // Сталь. - 2008. - № 9. - C. 97-99.Antonov, G. L. Osobennosti ekspluatatsii korotkikh vrashchayushchikhsya pechey obzhiga izvestnyaka. [Special operation features of short rotary lime-burning kilns.] Steel, 2008, no. 9, pp. 97-99 (in Russian).Гамей, А. И. Освоение технологии обжига известняка во вращающихся печах / А. И. Гамей // Черная метал-лургия. Бюлл. НТИ. - 2002. - № 6. - С. 3-5.Gamey, A. I. Освоение технологии обжига известняка во вращающихся печах. [Development of limestone burning technology in rotary kilns.] Chernaya metallurgiya. NTI Bull., 2002, no.6, pp. 3-5 (in Russian).Фокин, В. М. Основы энергосбережения в вопросах теплообмена / В. М. Фокин, Г. П. Бойков, Ю. В. Видин. - Москва : Машиностроение, 2005. - C. 143.Fokin, V. M., Boykov, G. P., Vidin, Y. V. Osnovy energosberezheniya v voprosakh teploobmena. [Fundamentals of heat energy saving issues.] Moscow: Mashinostroenie, 2005, 143 p. (in Russian).Меркер, Э. Э. Повышение эффективности сжигания топлива во вращающихся печах обжига извести / Э. Э. Меркер, Т. В. Агаркова, В. В. Губин // Черная металлургия. Бюлл. НТИ. - 1995. - № 5. - С. 28-30.Merker, E. E, Agarkova, T. V., Gubin, V. V. Povyshenie effektivnosti szhiganiya topliva vo vrashchayush-chikhsya pechakh obzhiga izvesti. [Improving the furnace fuel efficiency in rotary lime-burning kilns.] Chernaya metallurgi-ya. NTI Bull., 2005, no. 5, pp. 28-30 (in Russian).