CC BY
24
применительно к роликам обжимающих сегментов МНЛЗ.
Интерактивность накипеобразования, г/м2 • ч
Рис. 2. Зависимость продолжительности работы ролика от интенсивности накипеобразования:
Предложенная методология позволяет определять расход воды на внутреннее охлаждение роликов с учетом величины и характера тепловой нагрузки и степени очистки воды и может служить основой для нормирования расхода воды на внутреннее охлаждение роликов металлургических машин.
Список литературы
1. Буланов, Л.В. Рациональное охлаждение роликов МНЛЗ / Л.В. Буланов, В.Е. Волегова // Сталь. - 2001. -№2. -С. 16- 18.
2. Правила технической эксплуатации механического оборудования машин непрерывного литья заготовок. - М.: Металлургия, 1991.
3. Телгш, Н.В. Организация внутреннего охлаждения роликов металлургических машин / Н.В. Телин // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 12. - С. 26 -28.
4. Телин, Н.В. Расчет температуры внутренней поверхности ролика МНЛЗ / Н.В. Телин, Н.И. Шестаков // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. -2005.-№5.-С. 49-51.
Телин Николай Владимирович - доктор технических наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии Вологодского государственного технического университета. Тел.: 8 (8172) 72-47-70 (1-94); e-mail: [email protected]
Telin, Nickolay Vladimirovich - Doctor of Science (Technology), Professor, Department of Safety and Industrial Ecology, Vologda State Technical University.
Tel.: 8 (8172) 72-47-70 (1-94); e-mail: [email protected]
УДК 621.181
H.H. Синицын, А.К. Кудрявцева, В.А. Кушков, А.Н. Нохрин ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРЕВА УГОЛЬНОГО ШЛАМА
N.N. Sinitsin, А.К. Kudryavtseva, V.A. Kushkov, A.N. Nohrin EXPERIMENTAL RESEARCH OF COAL SLIME WARMING-UP
В статье представлена экспериментальная установка по исследованию прогрева угольного шлама с учетом выхода влаги и летучих веществ, приведены результаты прогрева плотного слоя угольного шлама, выполненного в виде цилиндра.
Угольный шлам, прогрев, плотный слой, экспериментальная установка, результаты эксперимента.
The paper presents an experimental installation for studying coal slime warming-up taking into consideration moisture and volatile substances emission, as well as the results of warming-up of dense layer of coal slime of cylindrical form.
Coal slime, warming-up, dense layer, experimental installation, experiment results.
Азотсодержащие соединения, входящие в состав топлив, являются источником образования оксидов азота, поступающих в атмосферу с продуктами сгорания [1], [2], [4]. Некоторые данные о содержании связанного азота в топливах приведены в [2]. Топливные N0., образуются из азотсодержащих соединений топлива при продувании его горячим воздухом уже при температуре 900 -1000 К. При температурах 1000 - 1400 К на начальном участке факела, где происходит воспламенение и горение летучих, обнаруживается значительный выход N0* [2]. Полное превращение азота топлива в оксиды азота имеет место при № < 0,1 %. При сжигании углей с Ъ1Р = 1,1 -1,4 % и Б11 = 1 - 3 % степень перехода азота топлива в N0* составляет обычно 20 - 30 %. Установлено, что выход топливных N0* слабо зависит от температуры при Т > 1200 К и очень сильно зависит от содержания молекулярного кислорода в зоне горения, что видно из эмпирической зависимости [4]:
Скотопл=7-Ю-5.С,Отах(с52)2(Гтах-1025)0'33,
где СНОти - предельно возможная концентрация
топливных оксидов азота в продуктах сгорания при условии перехода всего азота топлива в N0, об.%; С- - средняя концентрация кислорода на
участке образования оксидов азота в факеле, об.%; Гтах - максимальная температура в этой области, К. Уравнение применено в интервале температур 1200 <Гтах< 1800 К.
В опытах [1] в начальных сечениях факела отмечается большее содержание N0*, чем на выходе
из топочной камеры. Отсюда делается предположение, что образующийся в начальном сечении оксид азота реагирует с нестабильными азотсодержащими радикалами, в результате чего имеет место частичное восстановление оксида азота до молекулярного азота. Из способов снижения образования «топливной» N0* наиболее подробно испытаны методы ступенчатого сжигания топлива. На начальном этапе сжигания топлива необходимо уменьшить содержание кислорода в смеси. Для разработки способа сжигания топлива с пониженным выходом летучих веществ необходимо более подробно изучить процесс прогрева топливной пыли с малым содержанием кислорода, определить интервалы с интенсивным изменением массы материала за счет выхода влаги и летучих веществ.
Цель данной работы - исследовать прогрев плотного слоя угольного шлама с учетом выхода влаги и летучих веществ на экспериментальной установке.
Угольный шлам образуется в процессе производства кокса для металлургической промышленности. Для использования коксового шлама в качестве энергетического топлива необходимо изучить процесс прогрева угольного шлама с учетом выхода влаги и летучих веществ.
Для этого создана экспериментальная установка, позволяющая определить в процессе прогрева изменение температурного поля слоя материала и изменение массы материала за счет выхода влаги и летучих веществ [3].
Для мониторинга изменения массы угольного шлама при нагревании создана экспериментальная установка (рис. 1).
Рис. 1. Экспериментальная установка для мониторинга массы угольного шлама:
1 - трубка из нержавеющей стали; 2 - разноплечие рычажные весы; 3 - пере-
мещаемый грузик; 4 - стол; 5 - электронагревательное устройство; 6 - лазерный излучатель; 7 - электромагнит; 8 - зеркало; 9 - экран; 10 - сердечник
Рис. 2. Изменение массы образца цилиндрической формы во времени
Угольный шлам насыпается в трубку 1 из нержавеющей стали. Длина трубки 100 мм, диаметр 10 мм, толщина стенок 0,2 мм. С торцов трубка заткнута пробками из шамотного материала. Масса трубки без шлама 5,51 г. По верхней образующей трубки сделана прорезь шириной 0,5 мм для выхода паров и газов при нагревании шлама.
Трубка со шламом взвешивается на аналитических весах (Р„ - начальный вес) и затем подвешивается на конце длинного плеча неравноплечих рычажных весов в течение 2 с электромагнитным уравновешиванием.
После того как указатель температуры электрической печи 5 устанавливается на заданной отметке 600 °С, включается блок питания БП1 электромагнита 7, при этом подвижный ферромагнитный сердечник 10 втягивается внутрь намагничивающей катушки-соленоида и тянет длинное плечо весов вниз. Подвижным грузом-противовесом 3 плечи весов приводятся в горизонтальное положение. Затем весы 2 перемещаются по столу 4 и трубка 1 со шламом вдвигается в тепловую камеру печи.
Включается блок питания БП2 лазерного излучателя 6, луч от которого после отражения в зеркале 8 попадает на экран 9. На экране делается начальная отметка. Зеркало с креплением к весам создает возвращающий момент. Кроме того, зеркало удваивает угол отклонения весов, что увеличивает их чувствительность. Для этой же цели расстояние от зеркала до экрана составляет 4 м.
По мере испарения угольный шлам теряет влагу и летучие фракции. Равновесие весов наруша-
ется (длинное плечо вместе с трубкой поднимается вверх). Чтобы сохранить равновесие, реостатом БП1 увеличивают ток в электромагните 7 и добиваются совпадения пятна луча на экране с начальной отметкой. Амперметр в цепи питания электромагнита предварительно проградуирован: одно деление шкалы соответствует 15 мг изменения веса.
Время мониторинга составляет 80 мин. Постоянным увеличением тока электромагнита удерживается горизонтальное положение плеч весов. Число делений шкалы амперметра фиксируется через определенный интервал времени, и строится график (рис. 2).
Результаты прогрева плотного слоя угольного шлама, выполненного в виде цилиндра, представлены на рис. 2. При температуре окружающей среды 600 °С влажность материала равна 8,5 % на рабочую массу, выход летучих на рабочую массу составляет 39,5 %.
Полученные данные позволяют оценить время прогрева плотного слоя угольного шлама с учетом выхода влаги и летучих веществ.
Список литературы
1. Отс, A.A. Исследование образования окислов азота и азотсодержащих соединений топлива и факторов, влияющих на этот процесс / A.A. Отс, Д.М. Егоров, К.Ю. Саар // Теплоэнергетика. - 1982. -№ 12. - С. 15 - 18.
2. Сигал, И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И.Я. Сигал. - Л.: Недра, 1988.
3. Сшщын, H.H. Математическая модель прогрева
угольного шлама с учетом фазовых переходов и ее апробация средствами кафедры ЭП и ЭТ / H.H. Синицын, А.К. Кудрявцева, А.Н. Нохрин и др. // Вестник ЧГУ. - 2008. -№4.-С. 120- 122.
4. Титов, С.П. Исследование образования NO.t из азота топлива при горении пыли каменных углей / С.П. Титов, В.И. Бабий, В.Н. Барабаш // Теплоэнергетика. - 1980. -№ 3. - С. 64-67.
Синицын Николай Николаевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой промышленной теплоэнергетики Инженерно-технического института Череповецкого государственного университета.
Тел.: 8 (8202) 24-32-29.
Кудрявцева Анна Константиновна - доцент кафедры электропривода и электротехники Инженерно-технического института Череповецкого государственного университета.
Кушков Владимир Александрович - Инженерно-технический институт Череповецкого государственного университета.
Нохрин Александр Никифорович - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электропривода и электротехники Инженерно-технического института Череповецкого государственного университета.
Synitsyn, Nickolay Nickolayevich - Doctor of Science (Technology), Professor, Head of the Department of Industrial Thermal Engineering, Institute of Engineering and Technology, Cherepovets State University.
Tel.: 8 (8202) 24-32-29.
Kudryavtseva, Anna Konstantinovna - Associate Professor, Department of Industrial Thermal Engineering, Institute of Engineering and Technology, Cherepovets State University.
Kushkov, Vladimir Alexandrovich - Institute of Engineering and Technology, Cherepovets State University.
Nohrin, Alexander Nikiforovich - Candidate of Science (Technology), Associate Professor, Head of Department of Electric Drive and Electrical Engineering, Institute of Engineering and Technology, Cherepovets State University.
УДК 621.1.016.4(075.8)
Д. В. Гусев, Н.Н. Синицын
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРЕВА ТЕЛА ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ЛЁД И ЖЕЛЕЗНУЮ РУДУ
D. V. Gusev, N.N. Sinitsyn
EXPERIMENTAL RESEARCH OF WARMING UP A CYLINDRICAL BODY CONTAINING ICE AND IRON ORE
Статья содержит описание экспериментальной установки, условий проведения экспериментов, а также анализ проведенных экспериментов прогрева тела цилиндрической формы, содержащей лёд и железную руду.
Экспериментальная установка, лёд, железная руда.
The paper describes an experimental installation, conditions of carrying out experiments, as well as the analysis of the experiments carried out in warming up of a cylindrical form body containing ice and iron ore.
Experimental installation, ice, iron ore.
В зимний период времени железная руда, поставляемая на металлургические заводы в железнодорожных вагонах, находится в замороженном состоянии. Чтобы выгрузить руду, вагоны размораживают в гаражах размораживания. Время разогрева материала зависит от влажности руды, времени размораживания, температуры, при которой происходит замораживание, температуры греюще-
го теплоносителя в гараже, от схемы подачи теплоносителя. Для решения поставленной задачи размораживания необходимо разработать математическую модель прогрева материала с учётом таяния льда и прогрева влажного материала в железнодорожном вагоне.
Математическая модель размораживания [4] содержит теплофизические параметры, которые
