Аналіз ефективності пульсаційно-резонансного спалювання палива в процесах сушіння і розігріву сталерозливних ковшів

Автор(и)

  • Yurii Gichov Національна металургійна академія України пр. Гагаріна, 4, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0001-8378-8355
  • Mykhailo Stupak Національна металургійна академія України пр. Гагаріна, 4, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-6466-9139

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201077

Ключові слова:

ківш, сушка, розігрів, спалювання, пульсація, резонанс, баланс, паливо, економія

Анотація

Розроблено спосіб пульсаційно-резонансного спалювання палива в процесах сушіння і розігріву сталерозливних ковшів з метою економії палива. Метод дослідження ґрунтується на збудженні пульсацій при спалюванні палива з частотою, яка дорівнює частоті власних коливань в робочому обсязі ковша, що призводить до резонансу пульсацій. Це дослідження проводилося з метою визначення способу ефективного спалювання палива й підтвердження зменшення споживання палива в процесі пульсаційно-резонансного спалювання.

В результаті дослідно-промислових випробувань на протязі 8 операцій сушіння та 5 операцій розігріву ковшів встановлена можливість забезпечення нормативним вимогам у відповідності до технологічних інструкцій на 80–100 %. Підтверджено можливість пошуку пульсаційно-резонансних частот у промислових умовах, попри негативний вплив високих температур, акустичних перешкод та інерційності апаратури. Встановлено працездатність пульсаційного блоку і можливість стабільної підтримки в процесі сушіння необхідних резонансних частот пульсацій газу. Відзначено більш інтенсивне протікання процесу сушіння, що дозволяє зменшити тривалість процесу і, відповідно, скоротити витрату палива. Виявлено високу збудливість резонансних частот у ковші при розігріві внаслідок невеликої протяжності та об'єму ділянки газопроводу між пульсаційним блоком та пальником порівняно зі стендом сушіння. Інтенсивність розігріву помітно вища порівняно із сушінням внаслідок менш високої кінцевої температури футеровки (777–910 °С замість 900–1120 °С) і відсутності випарів вологи. Застосування пульсаційно-резонансного режиму спалювання палива на постах інтенсивного розігріву ковшів під плавку дозволяє форсувати розігрів резонансною пульсацією факела. При пульсаційно-резонансному спалюванні помітно зростає корисне використання теплоти палива, що призводить до підвищення к. к. д. процесів сушіння і розігріву та до відповідної економії палива. Зниження споживання природного газу склало при сушінні ковшів 2,7÷26,1 %, а при розігріві – 19,5÷37,8 %. Наведені дані вказують на енергетичну ефективність пульсаційно-резонансного спалювання і доцільність впровадження способу спалювання в процесах сушіння і розігріву ковшів

Біографії авторів

Yurii Gichov, Національна металургійна академія України пр. Гагаріна, 4, м. Дніпро, Україна, 49600

Доктор технічних наук, професор

Кафедра промислової теплоенергетики

Mykhailo Stupak, Національна металургійна академія України пр. Гагаріна, 4, м. Дніпро, Україна, 49600

Аспірант

Кафедра промислової теплоенергетики

Посилання

  1. Santos, M. F., Moreira, M. H., Campos, M. G. G., Pelissari, P. I. B. G. B., Angélico, R. A., Sako, E. Y. et. al. (2018). Enhanced numerical tool to evaluate steel ladle thermal losses. Ceramics International, 44 (11), 12831–12840. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.04.092
  2. Kushnir, R. M., Popovych, V. S., Yanishevsky, V. V. (2012). Thermal and Thermoelastic State of Thin-Walled Thermosensitive Structures Subject to Complex Heat Exchange. Journal of Thermal Stresses, 35 (1-3), 91–102. doi: https://doi.org/10.1080/01495739.2012.654747
  3. Popovych, V. S., Zavodovs’ka, N. O. (2014). Heat-Sensitive Cylinder Under the Conditions of Convective Heat Exchange with Media of Variable Temperature. Materials Science, 50 (1), 22–30. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-014-9687-6
  4. Luo, X., Wang, S., Jager, B. de, Willems, F. (2015). Cylinder Pressure-based Combustion Control with Multi-pulse Fuel Injection. IFAC-PapersOnLine, 48 (15), 181–186. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.10.026
  5. Jilavu, D., Rizea, V., Gaba, A. (2011). Performant installations for drying and heating the steel ladles. The Scientific bulletin of Valahia University, 6, 52–62.
  6. Gaba, A., Jilavu, D., Rizea, V. (2013). Valentin Natural gas consumption reduction for the drying - Preheating stands of the ladles through burnt gas heat recovery. Metalurgia International, 18, 160–164.
  7. Shanqing, X., Daohong, W. (2015). Design Features of Air and Gas Double Preheating Regenerative Burner Reheating Furnace. Energy Procedia, 66, 189–192. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.02.015
  8. García, A. M., Colorado, A. F., Obando, J. E., Arrieta, C. E., Amell, A. A. (2019). Effect of the burner position on an austenitizing process in a walking-beam type reheating furnace. Applied Thermal Engineering, 153, 633–645. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.02.116
  9. Xu, P., Yu, B., Qiu, S., Poh, H. J., Mujumdar, A. S. (2010). Turbulent impinging jet heat transfer enhancement due to intermittent pulsation. International Journal of Thermal Sciences, 49 (7), 1247–1252. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2010.01.020
  10. Pandey, K. M., Debnath, P. (2016). Review on Recent Advances in Pulse Detonation Engines. Journal of Combustion, 2016, 1–16. doi: https://doi.org/10.1155/2016/4193034
  11. Jin, L., Fan, W., Wang, K., Gao, Z. (2013). Review on the Recent Development of Multi-mode Combined Detonation Engine. International Journal of Turbo & Jet-Engines, 30 (3). doi: https://doi.org/10.1515/tjj-2013-0002
  12. Peng, C., Fan, W., Zheng, L., Wang, Z., Yuan, C. (2013). Experimental investigation on valveless air-breathing dual-tube pulse detonation engines. Applied Thermal Engineering, 51 (1-2), 1116–1123. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.10.026
  13. Yan, Y., Fan, W., Wang, K., Zhu, X., Mu, Y. (2011). Experimental investigations on pulse detonation rocket engine with various injectors and nozzles. Acta Astronautica, 69 (1-2), 39–47. doi: https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2011.03.002
  14. Hichov, Yu. O., Stupak, M. Yu., Zhovtonoha, M. M., Vasilkiv, T. A., Popova, A. S., Pertsevyi, V. O. (2014). Pat. No. 110873 UA. Sposib sushinnia abo rozihrivannia futerivky metalurhiynoi yemnosti. No. a201407415; declareted: 02.07.2014; published: 25.02.2016, Bul. No. 4.
  15. Gichev, Yu. A., Stupak, M. Yu., Pertsevoy, V. A., Matsukevich, M. Yu. (2016). Development of Method of Pulsatile - Resonance Fuel Combustion for Drying and Heating of Steel-Teeming Ladles. Tekhnichna teplofizyka ta promyslova teploenerhetyka, 8, 43–55.
  16. Gubinskiy, V. I., Timoshpol's'kiy, V. I., Ol'shans'kiy, V. M. et. al.; Timoshpol's'kiy, V. I., Gubinskiy, V. I. (Eds.) (2007). Metallurgicheskie pechi. Teoriya i raschety. Vol. 2. Minsk: Belorus. Nauka, 832.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Gichov, Y., & Stupak, M. (2020). Аналіз ефективності пульсаційно-резонансного спалювання палива в процесах сушіння і розігріву сталерозливних ковшів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(8 (104), 52–59. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201077

Номер

Том 2 № 8 (104) (2020): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Yurii Gichov, Mykhailo Stupak

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.