On Some Aspects of the Study of Pulverized Coal and Fuel Mixtures Combustion in a Drop Tube Furnace
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
ENG: Analysis of the operation of fluid friction bearings (FFB) of mills 630 showed that the loss of oil on the cages 630 reaches up to 10 tons per year. The reason for this is the imperfection of the seal design, which in turn does not provide the required mode of lubrication of the FFB and leads to high-intensity wear of the surfaces of the sleeve and bearing liner. Which leads to the failure of the FFB before the deadline for replacement of the sleeve and liner. The aim of the study is to determine the load of FFB by mathematical modeling to determine the energy and power parameters of rolling on the example of channel No14, determine the coefficient of friction, study the wear of the surface of the sleeve and liner FFB and provide recommendations for possible ways to improve FFB seals 630. To determine the energy and power parameters of the rolling profile of the channel profile, mathematical modeling was performed using the software product QForm 9. The QForm program is designed for mathematical modeling, based on the finite element method, technological processes of metal forming by taking into account thermomechanical processes of heating and cooling of metal, including in the process of deformation, as well as the interaction of the deformable workpiece with technological tools and equipment. The greatest rolling forces and, accordingly, the load on the FFB will act in the cage No4 and reach 2.8 MN when the roll is captured. The obtained result indicates that the increase in the load acting on the bearing does not significantly affect the change in the coefficient of friction in it, which is in the range of 0.0027 - 0.00274. The value of the friction coefficient μ will be most affected by the viscosity of the oil η and the value of the radial gap δ. The calculation confirmed the transition to the maximum friction during wear to a radial gap of 4 mm, which was observed during the operation of the FFB. The value of the gap δ = 1.8 mm, at which the replacement of the liner and the bearing sleeve will be obtained after 8.8 years of operation. But operational data show that such a gap is reached in 3 years of operation. The reduction in bearing life is due to inadequate friction, namely non-compliance with the viscosity parameters of the oil and its insufficient amount in the bearing. The reason for this is the leakage of oil due to unreliable sealing and ingress of abrasive and coolant rolls. An improved design of seals using V-shaped cuffs is proposed.
UKR: У статті розглянуті окремі аспекти моделювання горіння пилоподібного палива в лабораторних умовах на установках типу «вертикальна трубчаста піч» (в науковій періодиці - drop tube furnace). Розглянуто схему установки для дослідження процесу горіння пиловугільного палива (ПВП) в умовах, що подібні до умов нагріву та займання часток вугілля в потоці дуття доменної печі та їх подальшої газифікації у фурменому осередку. Сформульовані основні вимоги щодо забезпечення надійності результатів моделювання. Досліджені способи оцінки повноти згорання, що застосовуються в подібних дослідженнях. Запропонований зручний спосіб розрахункової оцінки повноти згорання двокомпонентних паливних сумішей. За цим способом розрахунок може здійснюватися для будь-яких співвідношень компонентів у двокомпонентній суміші палив з використанням даних щодо вихідного вмісту золи в кожному та відповідної повноти згорання. Отримані розрахункові дані щодо залежності повноти згорання ПВП з антрациту та пісного вугілля з паливними добавками. Показано, що запропонований підхід може застосовуватися для оцінки експериментальних даних з вивчення повноти згорання паливних сумішей. Встановлено, що для початкових стадій горіння ПВП (нагрів, виділення та займання летких речовин), які відбуваються ще до потрапляння часток палива до фурменого осередку доменної печі, значення повноти згорання паливних сумішей, що фіксувалися в експериментах, суттєво не відрізняються від розрахункових. Для заключних стадій горіння ПВП (нагрів та вигорання вуглецевого залишку), що відбуваються переважно у фурменому осередку та за його межами, повнота згорання, визначена в лабораторних дослідженнях, виявилася помітно вищою за розрахункову. Отримані результати підтвердили ефективність використання установки типу «вертикальна трубчаста піч» для моделювання процесу горіння ПВП при введенні палива з потоком нагрітого дуття у фурмені осередки доменної печі та дослідження впливу на процес горіння різних факторів. Результати подібних досліджень можуть використовуватися для вдосконалення конструкцій вузлів введення ПВП в доменну піч і вивчення можливостей щодо підвищення повноти згорання часток вугілля та питомої витрати ПВП.
UKR: У статті розглянуті окремі аспекти моделювання горіння пилоподібного палива в лабораторних умовах на установках типу «вертикальна трубчаста піч» (в науковій періодиці - drop tube furnace). Розглянуто схему установки для дослідження процесу горіння пиловугільного палива (ПВП) в умовах, що подібні до умов нагріву та займання часток вугілля в потоці дуття доменної печі та їх подальшої газифікації у фурменому осередку. Сформульовані основні вимоги щодо забезпечення надійності результатів моделювання. Досліджені способи оцінки повноти згорання, що застосовуються в подібних дослідженнях. Запропонований зручний спосіб розрахункової оцінки повноти згорання двокомпонентних паливних сумішей. За цим способом розрахунок може здійснюватися для будь-яких співвідношень компонентів у двокомпонентній суміші палив з використанням даних щодо вихідного вмісту золи в кожному та відповідної повноти згорання. Отримані розрахункові дані щодо залежності повноти згорання ПВП з антрациту та пісного вугілля з паливними добавками. Показано, що запропонований підхід може застосовуватися для оцінки експериментальних даних з вивчення повноти згорання паливних сумішей. Встановлено, що для початкових стадій горіння ПВП (нагрів, виділення та займання летких речовин), які відбуваються ще до потрапляння часток палива до фурменого осередку доменної печі, значення повноти згорання паливних сумішей, що фіксувалися в експериментах, суттєво не відрізняються від розрахункових. Для заключних стадій горіння ПВП (нагрів та вигорання вуглецевого залишку), що відбуваються переважно у фурменому осередку та за його межами, повнота згорання, визначена в лабораторних дослідженнях, виявилася помітно вищою за розрахункову. Отримані результати підтвердили ефективність використання установки типу «вертикальна трубчаста піч» для моделювання процесу горіння ПВП при введенні палива з потоком нагрітого дуття у фурмені осередки доменної печі та дослідження впливу на процес горіння різних факторів. Результати подібних досліджень можуть використовуватися для вдосконалення конструкцій вузлів введення ПВП в доменну піч і вивчення можливостей щодо підвищення повноти згорання часток вугілля та питомої витрати ПВП.
Description
Yu. Stupak: ORCID 0000-0002-7199-057X; T. Khokhlova: ORCID 0000-0002-1711-0404
Keywords
blast furnace, tuyere, raceway, pulverized coal (PC), drop tube furnace, fuel mixtures, additives, volatile matter, combustion completeness, burnout, доменна піч, фурма, фурмене вогнище, пиловугільне паливо (ПВП), вертикальна трубчаста піч, суміші палива, добавки, летючі речовини, повнота згорання, вигорання, КТТАМП, КМТОМ
Citation
Stupak Yu., Khokhlova T. On Some Aspects of the Study of Pulverized Coal and Fuel Mixtures Combustion in a Drop Tube Furnace. Modern problems of metallurgy. Dnipro, 2021. № 24. P. 119–131. DOI: 10.34185/1991-7848.2021.01.12.