CC BY
17
Оригинальная статья / Original article УДК 681.542
DOI: http://dx.d0i.0rg/l 0.21285/1814-3520-2020-1 -220-230
Управление параметрами газовых горелок отражательных печей горения при плавлении никельсодержащего сырья
© В.Э. Кирос Кабасканго, В.Ю. Бажин
Санкт Петербургский горный университет, г. Санкт Петербург, Россия
Резюме: Цель - разработать и обосновать принципы энергетической модели промышленной отражательной печи с учетом химического состава и свойств природного газа, широко используемого в качестве топлива в металлургических процессах для обеспечения эффективной работы газопламенных печей в производстве чернового никеля. При сгорании природного газа в горелках газовых марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2 (среднего давления c тепловой мощностью 1,4 МВт, расходом газа 140 м3/ч и присоединительным давлением газа перед горелкой не более 40 кПа и номинальным давлением газа перед горелкой не более 20 кПа) всегда образуется углекислый газ и сажа, которые отрицательно влияют на ход технологического процесса. При высоком содержании водорода и углерода в составе газа изменяется тепловой баланс самого процесса плавки чернового никеля. Для изучения процесса горения природного газа различного состава, который происходит в горелках среднего давления, была использована компьютерная программа STANJAN с использованием для измерения давления - расходомера марки OPTISONIC 7300 на влажном газе, который подтвердил стабильную работу данного прибора при содержании жидкости в газе до 1% от объема газа. Измерение количества отходящих загрязняющих веществ определялось при помощи газоанализаторов марки MRU Delta 65-3, которые идентифицируют суммарное количество газов (О2, СО, NO), а также температуру, давление (разряжение), рассчитывают содержание СО2 и коэффициент полезного действия установки. Получено значение максимальной температуры продуктов сгорания и их соотношение к избыточным значениям в балансе в течение всего нагрева воздуха. Определены зависимости для оптимизации процесса автоматизации промышленных горелок при минимизации энергопотерь и выброса вредных веществ. На основании проведенных исследований были определены отрицательное влияние избытка воздуха на максимальную температуру продуктов плавки и положительный эффект предварительного нагрева воздуха при этой температуре. При поступлении воздуха с температурой при 50°С (вместо 25°С) температура пламени поднимается, что приводит к увеличению нагрева, добавляемого к нагрузке, и снижению энергопотребления процесса. Избыток воздуха и температура продуктов в тепловом процессе, основанном на сжигании природного газа, являются наиболее определяющими факторами в экологических и энергетических аспектах процесса.
Ключевые слова: производство никеля, отражательные печи, горелки, природный газ, состав отходящих газов, управление
Информация о статье: Дата поступления 25 ноября 2019 г.; дата принятия к печати 26 декабря 2019 г.; дата онлайн-размещения 28 февраля 2020 г.
Для цитирования: Кирос Кабасканго В.Э., Бажин В.Ю. Управление параметрами газовых горелок отражательных печей горения при плавлении никельсодержащего сырья. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 1. С. 220-230. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-1-220-230
Control of reverberatory furnace gas burner parameters under nickel-containing raw material melting
Valeria Esthefania Quiroz Cabascango, Vladimir Yu. Bazhin
Saint Petersburg Mining University, Saint Petersburg, Russia
Abstract: The purpose of the reserch is to develop and justify the principles of the energy model of an industrial reverberatory furnace taking into account chemical composition and properties of natural gas, which is widely used as a fuel in metallurgical processes to ensure the efficient operation of open gas furnaces in the production of crude Nickel. Combustion of natural gas in the burners of the gas brands GGSB-1.4 and GGSB-2,2 (of medium pressure with the heat capacity of 1.4 MW, gas flow rate of 140 m3/h and connecting gas pressure before the burner of not more than 40 kPa, nominal gas pressure before the burner of not more than 20 kPa) always results in the production of carbon dioxide and soot, which have an adverse effect on the process flow. High content of hydrogen and carbon in the gas changes the
thermal balance of the process of crude Nickel smelting. To study the combustion process of natural gas of different composition taking place in the burners of medium pressure the computer program STANJAN is used with the application of the wet gas-based flowmeter OPTISONIC 7300 for pressure measurement. The flowmeter confirmed the stable operation of the device when the liquid content in the gas is up to 1% of the gas volume. The amount of waste flue gases is measured using MRU Delta 65-3 gas analyzers, which identify the total amount of gases (O2, CO, NO), temperature, pressure (vacuum), as well as calculate the content of CO2 and plant efficiency. The value of the maximum temperature of combustion products and their ratio to the excess values in the balance during the entire heating of the air is obtained. The dependencies for industrial burner automation process optimization while minimizing energy losses and emission of harmful substances are determined. Conducted research allows to reveal the negative effect of excess air on the maximum temperature of melting products and the positive effect of air preheating at this temperature. When the air with the temperature of 50°C (instead of 25°C) arrives to the burner the temperature of flame rises, which increases the heat added to the load and reduces the energy consumption of the process. Excess air and product temperature in a thermal process based on natural gas combustion are the primary factors in the determination of environmental and energy aspects of the process.
Keywords: nickel production, reverberatory furnaces, burners, natural gas, flue gas composition, control
Information about the article: Received November 25, 2019; accepted for publication December 26, 2019; available online February 28, 2020.
For citation: Quiroz Cabascango VE, Bazhin VYu. Control of reverberatory furnace gas burner parameters under nickel-containing raw material melting. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2020;24(1):220-230. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-1-220-230
1. ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в металлургических процессах, связанных с получением черновой меди и никеля, преобладают отражательные печи (ОП) с газовыми горелками. Мазутные и нефтяные горелки практически не используются в промышленности, в первую очередь из-за экологических проблем. Помимо экологических задач использование природного газа и его качество определяют эффективность работы печи, влияют на ее энергетический и материальный баланс, а также качество самого чернового никеля в случае перехода в него продуктов горения.
Решение задач рационального энергоснабжения металлургических агрегатов связано с серьезными проблемами ограничений в использовании ископаемого топлива и постоянного изменения цен на нефтепродукты. Эксплуатация природного газа в качестве чистого топлива по конкурентоспособным ценам выгодна с промышленной и коммерческой сторон.
Современные металлургические печи для плавки никеля, как правило, снабжены газовыми горелками среднего давления. Природный газ обладает целым рядом преимуществ для металлургического процесса:
1) дает за счет организации рациональных методов сжигания стабильно поддерживать в печи высокие температуры процесса;
2) при использовании газа появляются широкие возможности регулирования состава печной атмосферы с учетом химического состава самого источника;
3) при управляющем воздействии на такие параметры горелок как давление, температура пламени, расход природного газа можно эффективно воздействовать на процесс и тепловой баланс печи во время всего технологического цикла [1].
Учитывая эти особенности и характеристики процесса плавления шихты в ОП марки EMISON с газовыми горелками, в зависимости от условий горения природного газа и его химического состава, представляет собой научно-практический интерес разработка мероприятий, связанных с улучшением условий эксплуатации и повышения уровня автоматизации процесса [2, 3].
В данной работе изучен процесс сжигания природного газа в различных условиях, которые влияют на технологические параметры процесса при получении никеля, такие как:
- температурный режим зависимости от теплового потенциала газов;
0
- изменения теплового баланса с учетом потерь тепла отходящих газов;
- рост температуры от скорости сгорания природного газа различного состава в горелках среднего давления (с тепловой мощностью 1,4 МВт, расходом газа 140 м3/ч и присоединительным давлением газа перед горелкой не более 40 кПа и номинальным давлением газа перед горелкой не более 20 кПа) марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2;
- изменение состава отходящих газов в зависимости от условий плавки и подачи воздуха (соотношение воздух-топливо);
- изменение температуры расплава в зависимости от теплотворной способности газового топлива;
- соотношение температур отходящих газов с температурой расплава в различных условиях плавки [4].
Полученные результаты могут быть использованы как инструмент в принятии решений как с точки зрения улучшения показателей плавки, так и снижения экологической нагрузки на территории вблизи металлургических предприятий. Во всех термодинамических и химических расчетах использовалась компьютерная программа STANJAN и учитывалась диссоциация продуктов и полупродуктов сгорания топлива при взаимодействии с элементами шихты как в газообразном, так и жидком состояниях [5].
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ
Для анализа процесса горения газа в лабораторной печи был выбран метан, который подавался в горелки в присутствии воздуха (кислорода и азота). Выбранные условия соответствуют плавлению шихты до максимальной температуры 1550°С, при предварительном нагреве воздуха от 150°С до 950°С и давлении газа в горелках ГГСБ-1,4: 50,66-121,59 кПа.
Известно, что максимальной температурой, которой могут достичь продукты сгорания, является адиабатическая температура пламени горелки, необходимая для
нагрева в случае если все тепло, выделяемое во время процесса производства никеля, используется как единое целое для нагрева продуктов. Процедура расчета температуры адиабатического пламени (с учетом явлений диссоциации) осуществляется путем итерации температуры продуктов по следующему выражению:
Н = Н (1)
реагенты продукты ? V '
где Н - энтальпия, кДж.
В ураВНеНИИ (1) Hреагенты ^СЯТ К
энтальпии топлива и воздуха, которые являются частью процесса сгорания природного газа. При этом вся энергия используется для повышения температуры паров сгорания без потерь тепла в окружающую среду, продукты будут иметь
энтальпию (Нпродукты), равную энтальпии
реагентов, и, следовательно, нагреваются до максимально допустимой температуры процесса чернового никеля.
Для анализа отходящих газов и контроля атмосферы печи использовали газоанализатор MRU Delta 65-3, который может быть использован как дополнительный прибор для измерения CO, NO, SO2, H2S со встроенным сенсором только для контроля О2.
На рис. 1 показано изменение температуры продуктов сгорания в зависимости от избытка воздуха при сгорании топлива. Очевидно, что максимальная температура имеет место при условии интенсивного перемешивания или 3% содержания воздуха. Если адиабатическая температура пламени горелки обычно связана со сте-хиометрическим состоянием или нулевым избытком воздуха, то для реального условия диссоциации более крупных молекул (CO2, H2O, O2, N2) и образования более мелких (CO, HO, NO, NO2 и др.) максимальная адиабатическая температура наблюдается в обогащенной смеси, поскольку удельная теплоемкость продуктов сгорания уменьшается, что позволяет повысить температуру плавления [6, 7].
Рис. 1. Влияние избытка воздуха и его предварительного нагрева на температуру продуктов
сгорания
Fig. 1. Effect of excess air and its preheating on combustion product temperature
Следует отметить, что влияние предварительного нагрева воздуха для эффективного горения происходит в период, когда воздух поступает не при 25°С, а при 50°С. При этом температура пламени увеличивается, что приводит к увеличению нагрева, добавляемого к нагрузке, и снижению энергопотребления процесса в целом.
Не менее важным показателем является количество воздушной смеси, подаваемой на горение, поэтому контролируемым параметром для автоматизации процесса может быть значение избытка воздуха, т.к. чрезмерное его увеличение вызывает резкое падение температуры пламени и всего процесса плавления.
Дополнительное тепло может повысить температуру плавления, что является наиболее важным фактором, влияющим на эффективность основных технологических операций в газовых печах; температура определяет качество будущего продукта, эффективность многостадийных процессов рафинирования в никелевой ванне во время процесса плавления, а также интенсивность насыщения газом плавления, его закупорки примесями и непоправимыми по-
терями ценных компонентов.
3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРОЦЕССА
Продукты сгорания метана имеют определенный потенциал тепловой энергии в зависимости от их температуры [8]. Эта энергия или тепло 0, представленное как количество энергии, которое может быть преобразовано в полезную энергию при переходе газообразных продуктов сгорания в различные соединения в процессе нагрева, указывает на эффективное использование тепловой энергии газа в горелках [9]. При этом доступное для проведения процесса плавления шихты тепло определяется как
Q
доступное
= GCV - Qa
(2)
где - наивысшая теплотворная
способность топлива; 0гшы - энергия,
содержащаяся в печных газах, равная энтальпии продуктов сгорания при интересующей температуре, минус энтальпия продуктов (при 298,15 К). В дан-
ном случае природным газ характеризуется как метан СН4, который имеет более высокую теплотворную способность, равную 55528 кДж/кг. Состав природного газа, в соответствии с проведенными исследованиями, приведен в таблице [10].
Состав природного газа
Natural gas com position
Компонент Формула Состав, % масс.
Метан CH4 95,08
Этан C2H4 2,14
Пропан C3H8 0,29
Бутан C4H10 0,11
Пентан C5H12 0,04
Гексан C6H14 0,01
Азот N2 1,94
Углекислый газ CO2 0,39
На рис. 2 показана взаимосвязь между избытком воздуха в горелке, температурой отходящих газов и расчетной теплотой процесса нагрева, причем последняя выражается в процентах от более высокого значения теплотворной способности, которая необходима для максимальной энергии процесса горения топлива.
Необходимо отметить, что при фиксированном избытке воздуха тепло уменьшается по мере повышения температуры газов, что указывает на то, что вся полезная энергия не извлекается из отходящих газов и сохраняет остаточное тепло, которое можно использовать в рекуператоре печи. Если температуру газов принять постоянной 600-650°С, то отмечается явное отрицательное влияние избытка воздуха, поскольку доступное тепло уменьшается, т.к. воздух, который дополнительно поступает на сгорание, потребляет часть преобразованной химической энергии.
Важным фактором снижения температуры продуктов и, следовательно, увеличения доступного тепла является установка рекуперации тепла. Обычно рекуператоры выполняют роль дополнительного энергетического источника тепла. Ограничением для снижения температуры паров является
образование серной кислоты, но при использовании природного газа это неудобство не имеет значения.
Таким образом, эффективность горелки марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2 связана с энергией экзотермических реакций процесса на всех стадиях производства чернового никеля, которая может быть преобразована в нагрев продуктов сгорания, если вся химическая энергия и потенциал топлива преобразуются в доступное для процесса тепло.
Если температура расплава и энтальпия Н , а также температура
реагенты ' туг
продуктов сгорания известны сразу на выходе из горелки [11], то содержащийся в ней энергетический потенциал Н и
эффективность можно определить как
n =
GCV -(И,
—И
продукты реагенты f
GCV
■100%. (3)
На рис. 3 показано изменение эффективности сгорания в зависимости от температуры газов непосредственно на выходе из горелки. Также очевидно, что при определенном избытке воздуха эффективность увеличивается при повышении температуры отходящих газов.
Это означает, что высокая температура продуктов сгорания непосредственно на выходе из горелки является показателем более низкого влияния потерь тепла из-за образования паров и диссоциации продуктов в газовом потоке, которые являются эндотермическими и сопровождаются тепловыми потерями в потоке пламени.
С другой стороны, при одинаковой температуре продуктов сгорания для различного избытка воздуха интерпретация выглядит следующим образом: сжигание без избытка воздуха природного газа с одинаковой теплотворной способностью указывает на то, что горелка работает более эффективно, поскольку избыточный воздух является дополнительной тепловой нагрузкой; при избыточном сгорании температура не достигает таких высоких уровней, как при стехиометрическом сгорании.
Рис. 2. Процент доступного тепла в зависимости от теплотворной способности как функции температуры отходящих газов и избытка воздуха Fig. 2. Percentage of available heat depending on calorific value as a function of flue gas temperature and excess air
Рис. 3. Эффективность сгорания в зависимости от температуры расплава и избытка воздуха Fig. 3. Combustion efficiency vs melt temperature and excess air
Промышленные горелки обычно работают с избытком воздуха 15%, чтобы минимизировать риск возможных недо-окисленных газов. Таким образом, регулирование подачи воздуха обеспечивает полноту процессов сгорания топлива и удерживает температуру печи на заданном уровне [12].
4. ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ В ПЕЧИ
На практике контроль продуктов сгорания обычно представляет собой соответствующие измерения С02 или 02, СО и N0^ При этом именно концентрации диоксида углерода С02 и 02 определяют
эффективность сгорания вместе с температурой газов (КПД горелки) [13].
Присутствие угарного газа является показателем снижения эффективности (реакция образования моноксида является эндотермической), но его наличие предпочтительно в отношении токсичности и риска воспламеняемости. Угарный газ очень опасен, потому что его невозможно обнаружить без измерительного прибора, а последствия наличия газа и период его воздействия могут варьироваться в больших пределах.
Оксиды азота ответственны за образование паров кислот в атмосфере, которые необходимо также нейтрализовать в ходе процесса1. Поскольку плавка и обработка металла происходят в диапазоне высоких температур - от 1300°С до
1500°С, то во время плавки чернового никеля появляются различные технологические проблемы и возникают зоны перегрева как самой футеровки, так и локальный перегрев металла. Известно, что влияние может оказывать как сам природный газ, так и сера, фосфор и влага, входящие в его состав, и находящиеся в составе воздушной смеси2 [14] NOx и S02.
Контроль концентраций производили при помощи полученных данных с газоанализатора, которые обрабатывали с помощью программы STANJAN с учетом диссоциации продуктов сгорания и отходящих газов и химических реакций плавления [15].
На рис. 4 представлены изменения концентрации компонентов в зависимости
Рис. 4. Концентрация веществ в зависимости от температуры процесса, %(ppm = 10 % масс.) Fig. 4. Concentration of substances vs process temperature,% (ppm = 10' % масс.)
Диомидовский Д.А. Контроль и автоматизация процессов в цветной металлургии: учеб. пособ. М.: Металлур-гиздат, 1967. Т. 2. 403 с.
2Гальнбек А.А., Шалыгин Л.М., Шмонин Ю.Б. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии: учеб. пособ. Челябинск: Металлургия, 1990. 447 с.
Рис. 5. Концентрация в зависимости от температуры продукта для превышения 25% Fig. 5. Concentration vs product temperature to exceed 25%
от избытка воздуха. Как правило, уровень СО2 находится в пределах 10-12% и начинает снижаться от температуры 1200°С с образованием СО (как следствие эффектов явления диссоциации). Такая концентрация и распределение в газах при высоких температурах создают серьезную проблему для окружающей среды, поскольку уровень СО по предельно-допустимой концентрации должен поддерживаться на уровне 0,0004 мг/м3 в соответствии с установленными Агентством по охране окружающей среды и Американской газовой ассоциацией нормативами [16].
Следует отметить, что результаты обработки данных газоанализатора получены с учетом присутствия воды в виде пара, который является частью газов. Поэтому корректировку производили, учитывая предварительную осушку природного газа и смеси [17-20]. Снижение уровня СО достигается за счет увеличения оксидов азота по отношению к избытку воздуха. Концентрация кислорода находится на уровне 2-4%, которая может немного снижаться при повышении температуры и образовании N0^
Чрезмерный избыток воздуха, как показано на рис. 5, приводит к значительному снижению термического КПД процес-
са в результате поглощения энергии. Таким образом, тенденция изменения концентрации (в зависимости от избытка воздуха) связана с увеличением содержания N0^
Полученные зависимости являются полезными регулирующими инструментами при проведении диагностики атмосферы печи на примере сгорания метана. Зная значения температур газов и процентное содержание O2, или СО, можно управлять потоком воздуха в горелке (давлением), определить и спрогнозировать состав отходящих газов после реакций газообмена смеси природного и промышленных газов.
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенный анализ влияния условий подачи природного газа различного состава через горелки среднего давления марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2 в ОП при получении чернового никеля позволил определить условия управления тепловым балансом при контроле состава отходящих газов.
При помощи прикладного программного продукта STANJAN определена взаимосвязь между различными переменными работы горелок при использовании природного газа. Отрицательное влияние из-
бытка воздуха на максимальную температуру продуктов, положительный эффект предварительного нагрева воздуха при этой температуре были определены.
Более высокая температура продуктов непосредственно на выходе из горелок марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2 будет свидетельствовать о большей эффективности использования этого оборудования.
Избыток воздуха и температура продуктов в тепловом процессе, основанном на сжигании природного газа, являются
наиболее определяющими факторами в экологических и энергетических аспектах процесса.
Прогноз сгорания метана, основного компонента природного газа, позволяет провести последующие испытания в экспериментах с целью разработки стратегий в промышленных горелках, которые способствуют максимальному использованию энергии и минимизируют образование загрязняющих веществ.
Библиографический список
1. Mehta N.C., Shukla D.D. Comparison of Life Cycle for Various Refractory Materials of Induction Melting Furnace Wall under Thermal Fatigue Loading Conditions // International Journal of Advance Engineering and Research Development. 2018. Vol. 5. Issue 1. P. 492-504. https://doi.org/10.21090/IJAERD.12853
2. Arkhazloo N.B, Bouissa Y., Bazdidi T.F., Jadidi M., Morin J.B., Jahazi M. Experimental and unsteady CFD analyses of the heating process of large size forgings in a gas-fired furnace // Case Studies in Thermal Engineering. 2019. Vol. 14. Р. 100428 https://doi.org/10.1016/j.csite.2019.100428
3. Gondaliya V., Pujara M., Mehta N.C. Transient Heat Transfer Analysis of Induction Furnace by Using Finite Element Analysis // Indian Journal of Applied Research. 2013. Vol. 3. Issue 8. P. 231-234. https://doi.org/10.15373/2249555X/AUG2013/75
4. Hyun Sik Park, Min Chul Ha, Min Seok Kim, Jung Ho Heo, Joo Hyun Park. Novel design of ferro-nickel smelting slag by utilizing red mud as a fluxing agent: Thermochemical computations and experimental confirmation // Calphad. 2017. Vol. 56. Issue 1. P. 185195. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2017.01.006
5. Reynolds W.C. The element-potencial method for chemical equilibrium analysis: Implementation in the interative program STANJAN // Department of Mechanical Engineering, Stanford University. 1986. Vol. 3. [Электронный ресурс]. URL: https://shepherd.caltech.edu/EDL/PublicResources/sdt/r efs/STANJAN_1986_Reynolds. pdf (28.09.2019).
6. Fernández-Tarrazo E., Sánchez-Sanz M., Sánchez A.L., Williams F.A. A multipurpose reduced chemical-kinetic mechanism for methanol combustion // Combustion Theory and Modelling. 2016. Vol. 20. Issue 4. P. 613-631.
https://doi.org/10.1080/13647830.2016.1162330
7. Fetisov V.G., Nikolaev A.K., Lykov Y.V. Aggregative simulation method for implementing mathematical models for gas transmission systems // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series (Tomsk, 04-06 December's 2017). Tomsk: Institute of Physics Publishing, 2018. Vol. 327. Р. 022033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/2/022033
8. Bozzano G., Manenti F. Efficient methanol synthesis: Perspectives, technologies and optimization strategies // Progress in Energy and Combustion Science. 2016. Vol. 56. P. 71-105. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2016.06.001
9. Xuezhi Liu, Mancarella P. Modelling, assessment and Sankey diagrams of integrated electricity-heat-gas networks in multi-vector district energy systems // Applied Energy. 2016. Vol. 167. P. 336-352. https://doi.org/10.10167j.apenergy.2015.08.089
10. Thakur G.K., Kurrey K.I., Bhushan A., Kashyap S. Analysis of Fuel injection in Blast Furnaces with the Help of CFD Software Approach // International journal of scientific and research publication. 2013. Vol. 3. Issue 3. P. 1-7.
11. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии. М.: Металлургиздат, 1961. 728 с.
12. Шалыгин Л.М., Коновалов Г.В. Теплогенерация и теплоперенос в автогенных металлургических аппаратах разного типа // Цветные металлы. 2003. № 10. С. 17-24.
13. Bains P., Psarras P.C., Wilcox J. CO2 capture from the industry sector // Progress in Energy and Combustion Science. 2017. Vol. 63. P. 146-172.
14. Гальнбек А.А. Непрерывное конвертирование штейнов. М.: Металлургия, 1993. 85 с.
15. Turns S.R. An introduction to Combustion: Concepts and Applications. New York: McGraw-Hill, 2011. 752 р.
16. Veshkini A., Dworkin S.B. A computational study of soot formation and flame structure of coflow laminar methane/air diffusion flames under microgravity and normal gravity // Combustion Theory and Modelling. 2017. Vol. 21. Issue 5. P. 864-878. https://doi.org/10.1080/13647830.2017.1308558
17. Bernhardt W. Combustion technology for the improvement of engine efficiency and emission characteristics // International Symposium on Combustion. 1977. Vol. 16. Issue 1. P. 223-232. https://doi.org/10.1016/S0082-0784(77)80327-5
18. Peng Liu, Baokuan Li, Cheung Sherman C.P., Wenyuan Wu. Material and energy flows in rotary kiln-
electric furnace smelting of ferro-nickel alloy with energy saving // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 109. Part A. P. 542-559. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.08.095 19. Diaz C.M., Landolt C.A., Vahed A., Warner A.E.M., Taylor J.C. A Review of Nickel Pyrometallurgical Operations // The Journal of The Minerals, Metals & Materials
Society. 2012. Vol. 40. Issue 9. P. 39-44. https://doi.org/10.1007/BF03258548 20. Гальнбек А.А. Непрерывный совмещенный процесс плавки и конвертирования высокосернистого медноникелевого сырья // Цветные металлы. 1976. № 4. С. 16-17.
References
1. Mehta NC, Shukla DD. Comparison of Life Cycle for Various Refractory Materials of Induction Melting Furnace Wall under Thermal Fatigue Loading Conditions. International Journal of Advance Engineering and Research Development. 2018;5(1):492-504. https://doi. org/10.21090/IJAERD.12853
2. Arkhazloo NB, Bouissa Y, Bazdidi TF, Jadidi M, Morin JB, Jahazi M. Experimental and unsteady CFD analyses of the heating process of large size forgings in a gas-fired furnace. Case Studies in Thermal Engineering. 2019;14:100428 https://doi.org/10.1016/ j.csite.2019.100428
3. Gondaliya V, Pujara M, Mehta NC. Transient Heat Transfer Analysis of Induction Furnace by Using Finite Element Analysis. Indian Journal of Applied Research. 2013;3(8):231—234.
https://doi.org/10.15373/2249555X/AUG2013/75
4. Hyun Sik Park, Min Chul Ha, Min Seok Kim, Jung Ho Heo, Joo Hyun Park. Novel design of ferro-nickel smelting slag by utilizing red mud as a fluxing agent: Thermochemical computations and experimental confirmation. Calphad. 2017; 56(1 ):185-195. https://doi.org/10.1016Zj.calphad.2017.01.006
5. Reynolds WC. The element-potencial method for chemical equilibrium analysis: Implementation in the interative program STANJAN. Department of Mechanical Engineering, Stanford University. Available from:
https://shepherd.caltech.edu/EDL/PublicResources/sdt/r efs/STANJAN_1986_Reynolds. pdf [Accessed 28th September 2019].
6. Fernández-Tarrazo E, Sánchez-Sanz M, Sánchez AL, Williams FA. A multipurpose reduced chemical-kinetic mechanism for methanol combustion. Combustion Theory and Modelling. 2016;20(4):613-631. https://doi.org/10.1080/13647830.2016.1162330
7. Fetisov VG, Nikolaev AK, Lykov YV. Aggregative simulation method for implementing mathematical models for gas transmission systems. Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 0406 December's 2017, Tomsk. Tomsk: Institute of Physics Publishing; 2018;327:022033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/327/2/022033
8. Bozzano G, Manenti F. Efficient methanol synthesis: Perspectives, technologies and optimization strategies // Progress in Energy and Combustion Science. 2016;56:71-105. https://doi.org/10.1016/j. pecs.2016. 06.001
9. Xuezhi Liu, Mancarella P. Modelling, assessment
and Sankey diagrams of integrated electricity-heat-gas networks in multi-vector district energy systems. Applied Energy. 2016;167:336-352. https://doi.org/ 10.1016/j.apenergy.2015.08.089
10. Thakur GK, Kurrey KI, Bhushan A, Kashyap S. Analysis of Fuel injection in Blast Furnaces with the Help of CFD Software Approach. International Journal of scientific and research publication. 2013;3(3):1-7.
11. Diomidovsky DA. Metallurgical furnaces for non-ferrous metallurgy. Moscow: Metallurgizdat; 1961, 728 p. (In Russ.)
12. Shalygin LM, Konovalov GV. Heat generation and heat transfer in autogenous metallurgical apparatuses of various types. Tsvetnye metally = Non-Ferrous Metals. 2003;10:17-24. (In Russ.)
13. Bains P, Psarras PC, Wilcox J. CO2 capture from the industry sector. Progress in Energy and Combustion Science. 2017;63:146-172.
14. Galnbek AA. Continuous converting of mattes. Moscow: Metallurgiya; 1993, 85 p. (In Russ.)
15. Turns SR. An introduction to Combustion: Concepts and Applications. New York: McGraw-Hill; 2011, 752 p.
16. Veshkini A, Dworkin SB. A computational study of soot formation and flame structure of coflow laminar methane/air diffusion flames under microgravity and normal gravity. Combustion Theory and Modelling. 2017;21 (5):864-878.
https://doi.org/10.1080/13647830.2017.1308558
17. Bernhardt W. Combustion technology for the improvement of engine efficiency and emission characteristics. International Symposium on Combustion. 1977;16(1):223-232. https://doi.org/ 10.1016/S0082-0784(77)80327-5
18. Peng Liu, Baokuan Li, Cheung Sherman CP, Wenyuan Wu. Material and energy flows in rotary kiln-electric furnace smelting of ferro-nickel alloy with energy saving. Applied Thermal Engineering. 2016;109(A):542-559.
https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.08.095
19. Diaz CM, Landolt CA, Vahed A, Warner AEM, Taylor JC. A Review of Nickel Pyrometallurgical Operations. The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 2012;40(9):39-44. https://doi.org/10.1007/ BF03258548
20. Galnbek AA. Continuous combined smelting and converting of high-sulfur copper-nickel raw materials. Tsvetnye metally = Non-Ferrous Metals. 1976;4:16-17. (In Russ.)
Критерии авторства
Кирос Кабасканго В.Э., Бажин В.Ю. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Кирос Кабасканго Валерия Эстефания,
аспирант,
Санкт-Петербургский горный университет, 199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., 2, Россия;
He-mail: [email protected]
Бажин Владимир Юрьевич,
профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов и производств, Санкт-Петербургский горный университет, 199106, г. Санкт-Петербург, 21-я линия В.О., 2, Россия;
e-mail: [email protected]
Authorship criteria
Quiroz Cabascango V.E., Bazhin V.Yu. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Valeria Esthefanla Quiroz Cabascango,
Postgraduate Student,
St. Petersburg Mining University,
2, 21st Line, St. Petersburg 199106, Russia;
He-mail: [email protected]
Vladimir Yu. Bazhin,
Dr. Sci. (Eng.), Professor,
Head of the Department of Automation
of Technological Processes and Production,
St. Petersburg Mining University,
2, 21st Line, St. Petersburg 199106, Russia;
e-mail: [email protected]
