Иссследование связи технологических показателей процесса и конструктивных параметров барабанной печи при прокалке углеродных материалов

Abstract

For the improvement of carbon-base material quality it is necessary to make its high-temperature calcination, which provides streaming in the physic-chemical transformations material. As a result its structure is developed by the graphite crystals formation. It is formulated the structure of complex numerically simulated model of carbon-base materials calculation process in rotary-drum-type furnaces and computer program possibilities characteristic which is developed for its realization. The provement of obtaining the required properties of the material is to obtain a final value of the specific electrical resistance of the product not higher than 1000 mCom∙m. With the help of an improved mathematical model of thermal treatment of carbon materials based on the zonal calculation method, the numerical experiments of calcination carbon-base materials in rotary drum-type furnace, characterized by the length of the working space. Shows the distribution of parameters along the length of furnace operating in the countercurrent mode, the dependence of unit costs for a furnace with a length of 45 m, and the dependence of unit costs for oven 60 m. Experiments carried out by varying the main independent parameters: the productivity of the furnace, the natural gas consumption and time of calcination. The analysis of the data of numerical experiments, which are defined by their combination and optimal values as obtained calcined product of the required quality and obtained adequate regression equations describing the dependence of unit costs on the calcination and waste material from these parameters. The data obtained are presented in table. The data of numerical experiment calcination of petroleum coke and the result of identification of mathematical models based on data usage industrial furnace, confirming the adequacy of the calculated data to the results of the real process.

Для улучшения свойств углеродного материала необходимо проведение его высокотемпературной прокалки, которая обеспечивает протекание в материале физико-химических превращений, в результате которых совершенствуется его структура путем образования кристаллов графита. Приведена структура комплексной математической модели процесса прокалки углеродных материалов в барабанных вращающихся печах и характеристика возможностей компьютерной программы, разработанной для ее реализации. Доказательством получения требуемых свойств материала является получение конечного значения удельного электрического сопротивления продукта не выше 1000 мкОм∙м. При помощи усовершенствованной математической модели термообработки углеродных материалов, основанной на зональном методе расчета, выполнены численные эксперименты прокалки углеродных материалов в барабанных печах, отличающихся длиной рабочего пространства. Показано распределение параметров по длине печи, работающей в режиме противотока, зависимость удельных затрат для печи длиной 45 м, а также зависимость удельных затрат для печи 60 м. Эксперименты осуществлены путем варьирования основных независимых параметров: производительности печи, расхода природного газа и времени прокалки. Проведен анализ данных численных экспериментов, в результате которого определены их сочетания и оптимальные значения, при которых получен прокаленный продукт требуемого качества и получены адекватные уравнения регрессии, описывающие зависимости удельных затрат на прокалку и угара материала от этих параметров. Полученные данные представлены в виде таблицы. Приведены данные численного эксперимента прокалки нефтяного кокса и результат идентификации математической модели на основе использования данных промышленной печи, подтверждающий адекватность расчетных данных результатам реального процесса.