ПРО ДЕЯКІ АСПЕКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ГОРІННЯ ПИЛОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА ТА ПАЛИВНИХ СУМІШЕЙ У ВЕРТИКАЛЬНІЙ ТРУБЧАСТІЙ ПЕЧІ

Автор(и)

  • Юрій Ступак
  • Тетяна Хохлова

DOI:

https://doi.org/10.34185/1991-7848.2021.01.12

Ключові слова:

доменна піч, фурма, фурмене вогнище, пиловугільне паливо (ПВП), вертикальна трубчаста піч, суміші палива, добавки, летючі речовини,повнота згорання, вигорання

Анотація

У статті розглянуті окремі аспекти моделювання горіння пилоподібного палива в лабораторних умовах на установках типу «вертикальна трубчаста піч» (в науковій періодиці - drop tube furnace). Розглянуто схему установки для дослідження процесу горіння пиловугільного палива (ПВП) в умовах, що подібні до умов нагріву та займання часток вугілля в потоці дуття доменної печі та їх подальшої газифікації у фурменому осередку. Сформульовані основні вимоги щодо забезпечення надійності результатів моделювання. Досліджені способи оцінки повноти згорання, що застосовуються в подібних дослідженнях. Запропонований зручний спосіб розрахункової оцінки повноти згорання двокомпонентних паливних сумішей. За цим способом розрахунок може здійснюватися для будь-яких співвідношень компонентів у двокомпонентній суміші палив з використанням даних щодо вихідного вмісту золи в кожному та відповідної повноти згорання. Отримані розрахункові дані щодо залежності повноти згорання ПВП з антрациту та пісного вугілля з паливними добавками. Показано, що запропонований підхід може застосовуватися для оцінки експериментальних даних з вивчення повноти згорання паливних сумішей. Встановлено, що для початкових стадій горіння ПВП (нагрів, виділення та займання летких речовин), які відбуваються ще до потрапляння часток палива до фурменого осередку доменної печі, значення повноти згорання паливних сумішей, що фіксувалися в експериментах, суттєво не відрізняються від розрахункових. Для заключних стадій горіння ПВП (нагрів та вигорання вуглецевого залишку), що відбуваються переважно у фурменому осередку та за його межами, повнота згорання, визначена в лабораторних дослідженнях, виявилася помітно вищою за розрахункову. Отримані результати підтвердили ефективність використання установки типу «вертикальна трубчаста піч» для моделювання процесу горіння ПВП при введенні палива з потоком нагрітого дуття у фурмені осередки доменної печі та дослідження впливу на процес горіння різних факторів. Результати подібних досліджень можуть використовуватися для вдосконалення конструкцій вузлів введення ПВП в доменну піч і вивчення можливостей щодо підвищення повноти згорання часток вугілля та питомої витрати ПВП.

Посилання

Gudenau H. Kohlenstaubeinblasen in den Hochofen - Steirung der Einblasrate durch den Einsatz von Kohlemischungen / H.W. Gudenau, B. Korthas, R. Kiesler, L. Birkhauser // Stahl und Eisen. –1990. –№11. –P. 35-40.

Carpenter A. Injection of coal and waste plastics in BFs. IEA Clean Coal Centre, March 2010. https://www.iea-coal.org/report/injection-of-coal-and-waste-plastics-in-blast-furnaces-ccc-166/

Clean Coal Technologies in Japan. Technological Innovation in the Coal Industry. 2nd Edition. NEDO. Kawasaki City, 2015. 148 p. https://www.nedo.go.jp/content/100861237.pdf

Mousa E. Biomass applications in iron and steel industry: An overview of challenges and opportunities / Elsayed Mousa, Chuan Wang, Johan Riesbeck, Mikael Larsson // Renewable and Sustainable Energy Reviews. –2016. –Vol. 65. –Р. 1247-1266.

Mousa E. Modern blast furnace ironmaking technology: potentials to meet the demand of high hot metal production and lower energy consumption / Elsayed Mousa // Metall. Mater. Eng. –2019. –Vol. 25 (2). –Р. 69-104. https://doi.org/10.30544/414

Bondarenko P. Pulverized coal combustion process modelling in the blast furnace tuyere / P.K. Bondarenko, V.I. Kotov, Yu.A. Stupak // Izvestiya. Ferrous Metallurgy ("Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya"). –1990. –№7. –P. 103.

Stupak Yu. Study of the pulverized coal combustion process in laboratory conditions / Yu.A. Stupak // Izvestiya. Ferrous Metallurgy ("Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya"). –1993. –№8. –P. 35-36.

Carpenter A. Coal combustion: Analysis and testing / Anne M. Carpenter, Nina M. Skorupska // IEA Coal Research/64. London: IEA. – 1993. – 97 p. https://lib.ugent.be/catalog/rug01:000303332

Du Sh. Pulverized coal burnout in blast furnace simulated by a drop tube furnace / Shan-Wen Du, Wei-Hsin Chen, John A. Lucas // Energy. –2010. –Vol. 35. –Р. 576-581. DOI: 10.1016/j.energy.2009.10.028.

Halder S. An Experimental Perspective on Praxair’s Hot Oxygen Technology to Enhance Pulverized Solid Fuel Combustion for Ironmaking Blast Furnaces / Sabuj Halder // Praxair Inc. –2011. http://www.praxair.com/praxair.nsf/AllContent/31B770CF22B3FBBF8525799F0075226F

Ueki Ya. Combustion Behavior of Pulverized Coal and Ash Particle Properties during Combustion / Yasuaki Ueki, Ryo Yoshiie, Ichiro Naruse // ISIJ International. –2015. –Vol. 55. –№ 6. –Р. 1305-1312.

Steer Ju. The effects of particle grinding on the burnout and surface chemistry of coals in a drop tube furnace / Julian M. Steer, Richard Marsh, David Morgan, Mark Greenslade // Fuel. –2015. –Vol. 160. –Р. 413-423.

Lewtak R. Coal char kinetics of oxidation and gasification reactions / Robert Lewtak, Jarosław Hercog // Chemical and Process Engineering. –2017. –Vol. 38(1). –Р. 135-145. DOI: 10.1515/cpe-2017-0011.

Coal. Technical analysis: DSTU ISO 17246: 2010. [Valid from 2012-01-07]. –Kyiv: Derzhspozhyvstandart Ukrainy, 2014. –4 p.

Solid mineral fuel. Methods for determining ash content. GOST 11022-95 (ISO 1171-97). [Valid from 1997-07-01]. –Minsk: IPK "Publishing house of standards", 1996. –8 p.

Dunaev N. Injection of pulverized materials into blast furnaces / N.E. Dunaev, Z.M. Kudryavtseva, Yu.M. Kuznetsov. –M .: Metallurgy, 1977. –208 p.

Guo Yu. Injection de poudre de charbon dans le haut fourneau / Yun-zhi Guo, Yun-cai Liu // Rev. Met. Paris. –1980. –Vol. 77. –№10. –Р. 841-851. DOI: https://doi.org/10.1051/metal/198077100841.

Shen Y. Three-dimensional modelling of in-furnace coal/coke combustion in a blast furnace / Y.S. Shen, B.Y. Guo, A.B. Yu, P.R. Austin, P. Zulli // Fuel. –2011. –Vol. 90. Issue 2. –P. 728-738.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-03-28