WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 
s

«Вісник Національного університету водного господарства та природокористування ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА УДК 669.162 Кравец В. А., д.т.н., профессор (Донбасская ...»

Вісник Національного університету водного господарства та

природокористування

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА

УДК 669.162

Кравец В. А., д.т.н., профессор (Донбасская национальная академия

строительства и архитектуры), Недопекин Ф. В., д.т.н., профессор,

Белоусов В. В., д.т.н., профессор, Бодряга В. В., научный

сотрудник, Быковская Н. В., к.т.н., доцент (Донецкий национальный

университет)

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

ПРОБЛЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫБРОСОВ БУРОГО ДЫМА

Рассмотрена математическая модель процесса эжекции воздуха струёй жидкости при переливах чугуна. Новизна модели заключается в учете неизотермичности процесса.

Ключевые слова: математическое моделирование, бурый дым, экология.

Проблемы экологической безопасности представляются в настоящее время фактором, сдерживающим развитие чёрной металлургии.

Решение этой задачи может быть условием дальнейшего развития металлургии, в частности, серьёзной проблемой является загрязнение атмосферы выбросами пыли, образующейся при переливах расплава чугуна в доменных и сталеплавильных цехах.

Каждая порция чугуна на пути от доменной печи до сталеплавильного агрегата переливается 4 раза: при выпуске на литейном дворе доменной печи, при заливке и сливе металла в миксерном отделении и при заливке в сталеплавильный агрегат (рис. 1). Каждый перелив сопровождается выбросом в атмосферу значительного количества пыли, состоящей из трёх основных компонентов: крупнодисперсной графитсодержащей фракции, включающей графитную спель и металлические частицы, а также из мелкодисперсных оксидов железа (бурого дыма) [1].

Бурый дым при переливах чугуна образуется в результате взаимодействия брызг металла с кислородом газовой фазы. На поверхности капли одновременно с выгоранием поверхностного углерода происходит интенсивное окисление железа, что приводит к образованию на поверхности брызг закисного слоя. За счёт тепла экзотермической реакции окисления железа, капля разогревается до температуры, зависяВипуск 1(65) 2014 р. Серія «Технічні науки»

[ Fe] + 1 2 O2 = [ FeO ] [2, 3].

щей от размера капли В случае разогрева капли металла до 2500оС, происходит разрушение оксидного слоя и полное сгорание капли с образованием бурого дыма. В противном случае, образовавшаяся плёнка не разрушается и затрудняет доступ кислорода к поверхности жидкого металла. Поэтому после образования оксидного слоя крупные капли начинают охлаждаться и затем взрываются в результате образования внутри капли пузырька монооксида углерода в ходе реакции ( FeO ) + [C ] = [ Fe] + CO. В результате образуются более мелкие брызги, которые служат источником образования бурого дыма [2, 3].

Рис. 1. Переливы чугуна в ходе металлургического производства 1 – доменная печь; 2 – лётка; 3 – качающийся желоб; 4 – до

–  –  –

Таким образом, при переливах чугуна должны последовательно реализовываться два различных механизма взаимодействия капли металла с кислородом. Вначале крупные брызги окисляются с образованием пузырька монооксида углерода, что приводит к взрыву этих капель, а затем образовавшиеся мелкие капли окисляются в режиме тотального горения, что приводит к образованию бурого дыма [2, 3].

Для снижения выбросов обычно осуществляют их отвод с помощью дымососов большой мощности с последующей очисткой от пыли и сбросом очищенных газов в атмосферу. При этом очистка отведенных газов должна производиться в два этапа: первый этап – циклоны, улавливающие графитсодержащую пыль (пригодную для утилизации);





второй этап – рукавные фильтры или электрофильтры (громоздкие и сложные в эксплуатации аппараты, которые требуют больших капитальных затрат) для улавливания мелкодисперсного бурого дыма. Следовательно, использование традиционных методов снижения выбросов Вісник Національного університету водного господарства та природокористування при переливах металла требует значительных затрат. Вследствие этого в настоящее время многие литейные дворы и миксерные отделения металлургических заводов Украины вообще не оборудованы никакой системой аспирации, а неорганизованные выбросы поступают в атмосферу без всякой очистки [1].

Поэтому актуальным является создание технологических приёмов, позволяющих подавить процесс пылеобразования и обеспечить снижение выбросов в атмосферу без использования дорогостоящих газоочистных агрегатов. Эффективным решением, данной проблемы, является создание в зоне диспергирования струи чугуна атмосферы с пониженным содержанием кислорода с целью предотвращения окисления брызг металла и подавления, таким образом, бурого дыма [1].

Подавая нейтральный газ в ковш в период наполнения его чугуном, можно существенно снизить выбросы бурого дыма при условии, что нейтральный газ будет достигать зоны диспергирования струи металла. Однако практически осуществить вдувание нейтрального газа вблизи точки удара струи чугуна о поверхность невозможно из-за высоких температур, большого количества брызг металла и быстрого подъёма уровня расплава по мере наполнения ковша.

Таким образом, правильная организация подачи нейтрального газа с учётом аэродинамических процессов, оказывается важным фактором, обеспечивающим эффективность пылеподавления. Для решения поставленной задачи необходимо изучить пути формирования факела выбросов и аэродинамику газовых потоR ков в объёме наполняемой металлом 0,5 ёмкости.

1 Предположим, что струя металла падает отвесно вдоль вертикальной оси ковша и имеет идеальную цилиндричеструя чугуна

–  –  –

u2 = 2, 412 3, 41 + 1 На рис. 3 показано семейство кривых, описывающих профиль скорости (табл. 2) на уровне верхней кромки ковша в зависимости температуры выбросов.

Анализ полученных профилей скорости (рис. 3), позволил определить следующие две зоны на верхней кромке ковша: 1) всасывания, обусловленная эжекцией воздуха струей металла; 2) выбросов. Неизотермичность процесса влияет на профиль скорости следующим образом. С ростом TB зона выбросов увеличивается за счет теплового расширения потока выбросов, что подтверждают данные из табл. 1: координата точки, лежащая на границе зоны всасывания и зоны выбросов уменьшается. Полученные профили скорости могут быть использованы для описания профиля скорости на уровне верхней кромки ковша, но непригодны для описания процессов в объёме ковша, в особенности, в придонной части.

Потоки газа (прямой и обратный) можно считать установившимися на некотором расстоянии от поверхности расплава, т.е. на удалении от зоны разворота потока газа. Полученные профили скорости могут быть использованы для описания профиля скорости на уровне верхней кромки ковша, но непригодны для описания процессов в объёме ковша, в особенности, в придонной части. Температура потока выбросов из ковша составляет около 2000С [4]. За счёт эжектирования воздуха струёй чугуна из ковша выбрасывается, согласно результатам расчёта, приведенным в табл. 1, около 15,3 м3/с, что сопоставимо с экспериментально определённой величиной – 22-33 м3/с [4].

–  –  –

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0.1 0.2 0.3

–  –  –

1. Подавление бурого дыма при переливах чугуна : монография / В. А. Кравец – Донецк : Издательство «УкрНТЭК», 2002 – 186 с. 2. Недопекин Ф. В. Процессы переноса в период образования бурого дыма при переливах чугуна / Ф. В. Недопекин, В. А. Кравец, В. В. Бодряга // Теория и практика металлургии Вісник Національного університету водного господарства та природокористування

– 2003. – №2 (34). – С. 26-31. 3. Недопекин Ф. В. Исследование экологической проблемы образования бурого дыма / Ф. В. Недопекин, В. А. Кравец, В. В. Бодряга и др. // Металлургическая теплотехника: сборник. научн. тр. национальной металлургической академии Украины. – Днепропетровск, 2004. – С. 221-229.

4. Доценко A. M. Пылегазовые выбросы миксерных отделений металлургических заводов и разработка эффективной системы их отводов и очистки : автореферат дисс. на соиск. степени к.т.н.: спец. 05.16.02 – «Металлургия черных металлов» / А. М. Доценко. – М., 1982. – 24 с.

Рецензент: д.т.н., професор Филипчук В. Л. (НУВГП) _____________________________________________________________

Kravets V. A., Doctor of Engineering, Professor (Donbass National Academy of Civil Engineering and Architecture), Nedopekin F. V., Doctor of Engineering, Professor, Belousov V. V., Doctor of Engineering, Professor, Bodrіaga V. V., Research Fellow, Bykovskaya N. V., Candidate of Engineering, Associate Professor (Donetsk National University)

MATHEMATICAL MODELING OF ENVIRONMENTAL

PROBLEMS RELEASE DISTRIBUTION OF BROWN SMOKE

The mathematical model of an air ejection process by fluid jet at pig iron overflow was considered. The model novelty consists in the account nonisothermic process.

Keywords: mathematical modeling, Brown smoke, ecology.

_____________________________________________________________

Кравець В. А., д.т.н., професор (Донбаська національна академія будівництва і архітектури), Недопьокін Ф. В., д.т.н., професор, Белоусов В. В., д.т.н., професор, Бодряга В. В., науковий співробітник, Биковська Н. В., к.т.н., доцент (Донецький національний університет)

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕКОЛОГІЧНОЇПРОБЛЕМИ РОЗПОДІЛУ ВИКИДІВ БУРОГО ДИМУ

Розглянуто математичну модель процесу ежекції повітря струменем рідини при переливах чавуну. Новизна моделі полягає в обліку неізотермічності процесу.

Ключові слова: математичне моделювання, Бурий дим, екологія.

_____________________________________________________________




Похожие работы:

«ПЕРСПЕКТИВЫ ВВЕДЕНИЯ В КУЛЬТУРУ БОБОВЫХ МЕСТНОЙ ФЛОРЫ Мустафаев С.М.1, Мурадов Ш.О.2, Киличева Д.И.3 Мустафаев Самадулло Муртазаевич доктор биологических наук, профессор, кафедра ботаники, Каршинский государственный университет; Мурадов Шухрат Одилович...»

«Дата формирования 03.11.2016 08:24 http://torgi.gov.ru Страница 1 из 7 Извещение о проведении торгов № 271016/0466580/01 Форма проведения торгов: Открытый конкурс Сайт размещения документации о http://torgi....»

«XXXVIII Турнир имени М. В. Ломоносова 27 сентября 2015 года Задания. Решения. Комментарии Москва Издательство МЦНМО ББК 74.200.58 Т86 38-й Турнир имени М. В. Ломоносова 27 сентября 2015 года. Т86 Задания. Решения. Комментарии / Сост. М. А. Зарубина. — М.: МЦНМО, 2017. — 128 с.: ил. ISBN 978-5-4439-1125-0 Приводятся условия и решения задани...»

«Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" Н. А. Курносова, М. А. Семенова ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ Учебно-методическое пособие Ульяновск, 2014 УДК 575.1 (075.8)...»

«1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1.1. Программа разработана в соответствии с Положением о практике студентов, курсантов, слушателей, утвержденным постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 03.06.2010 № 860, Инструкцией об организации и проведении п...»

«СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Заместитель главного государственЗам. Начальника отдела по производного санитарного врача СССР ству и переработке продуктов животА.И. Заиченко новодства 28 декабря 1987 г. В.Н. Сергеев 28 декабря 1987 г. Инструкция по микробиологическому контролю производства на предприятиях молочной промышленности Мо...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВО "ВГУ") УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой биологии и физической культуры и спорта Щербакова В.И. 22.04.2016 г...»

«Общественно политическая газета Областная Иркутск, 03.03.2010 Общество http://ogirk.ru/news/2010-03-03/botsad.html Оазис науки, образования и отдыха Разработан эскиз общегородского Иркутского ботанического сада...»

«Юридический адрес: 603147, г. Нижний Новгород, ул. Героя Шнитникова, 24/29 Почтовый адрес: 603001, г. Нижний Новгород, ул. Черниговская, д.17А, оф.4 ИНН 5256149344 КПП 525601001 ОГРН 1165256052565 ОКПО 00475039 Р/С 40702810642100000990 ООО "ДСК ЭЛиС" К/С 3010...»










 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.