Abstract
The article considers a mathematical model of the combustion zone of a blast furnace working with the use of the injection of coal-dust fuel. In this model, two subsystems were identified: (1) subsystem of heating the particles of coal dust and volatiles released in the combustion zone; (2) subsystem of heat exchange and combustion processes in the tuyere. A two-dimensional velocity field of gas in the combustion zone was investigated. The combustion processes are considered as a set of simultaneously developing phenomena of coke burning in a layer, single pieces of coke and particles of coal dust. The model includes the following equations: total gas mass balance, gas component mass balance, gas heat balance, movement of coal dust particles, and heat balance of coal dust particles. The model calculates maximum burning temperature in the combustion zone, the distance from the cut of the tuyere to the focus of combustion, the length of the oxygen combustion zone, gas temperature, the content of gas phase components, and the degree of carbon burnout of pulverized coal at the outlet of the tuyere combustion zone. An information-modeling system has been developed. It allows for the investigation of the influence of combined blast characteristics, the properties of coke and coal-dust fuel, the geometric dimensions of tuyeres, and other factors on the temperature fields and concentrations of components of the gas phase in the combustion zone. The model also helps to select a rational mode of pulverized coal that will ensure completeness of its combustion in the tuyere combustion zone. The main functions of the program are as follows: representation of results of calculation in form of tables and diagrams, storage of options of basic data in a database, and export of results of calculation to Microsoft Excel. Conclusions were made on the reduction of the combustion temperature in the combustion zone and the approach of the focus of combustion to the tuyere when pulverized coal was injected. The authors also have established the need to use coals with certain quality characteristics and place where coal dust was introduced into the blast stream.
Highlights
The article considers a mathematical model of combustion zone of blast furnace working with the use of injection of coal-dust fuel
The combustion processes are considered as a set of simultaneously developing phenomena of coke burning in a layer, single pieces of coke and particles of coal dust
The model helps to select a rational mode of pulverized coal that will ensure completeness of its combustion in the tuyere combustion zone
Summary
С точки зрения системного анализа доменная печь является сложной системой, при декомпозиции которой можно рассматривать следующие подсистемы: движение шихтовых материалов и газов, теплообмен, восстановление железорудных материалов, плавление агломерата и окатышей, горение кокса в фурменной зоне. Для подсистемы горения кокса в фурменном очаге входными параметрами являются характеристики комбинированного дутья, технический состав, физические и физико-химические свойства кокса, а также геометрические размеры фурм и горна печи. Скорости газа и концентраций компонентов газовой фазы вдоль оси фурмы представляют собой выходные парамет ры подсистемы. При математическ ом моделировании инжекции угольной пыли в горн доменной печи были рассмотрены закономерности процессов, протекающих в подсистеме горения кокса в фурменном очаге [15]. Вдоль этой линии процесс горения кокса протекает наиболее интенсивно, в результате чего образуется зона повышенной порозности слоя. При повышении расхода дутья увеличивается объем зоны повышенной порозности слоя и по принципу наименьшей работы газы устремляются именно в эту зону на том основании, что на этом пути сопротивление движению газов минимально. Поэтому в зоне повышенной порозности образуется свободная от кокса каверна, которая по мере повышения расхода дутья превращается в изогнутую, постепенно расширяющуюся фурменную полость Процессы горения рассматривают как совокупность параллельно развивающихся явлений горения кокса в слое, одиночных кусков кокса и частиц угольной пыли
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
