Термодинамический анализ доменного производства металлургического комбината
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-2-75-85Ключевые слова:
термодинамический анализ, доменный газ, доменное производство, газовая утилизационная бескомпрессорная турбина, скруббер, мокрая газоочистка, сухая газоочисткаАннотация
Проведен термодинамический анализ различных схемных решений очистки доменного газа при использовании газовой утилизационной бескомпрессорной турбиной (ГУБТ). Рассмотрены мокрая схема на холодном и подогретом доменных газах, сухая схема, включающая испарительный скруббер. С помощью разработанных и апробированных методик расчета влажного насыщенного доменного газа и процесса расширения газа в ГУБТ определены параметры различных энергоносителей, участвующих в технологических процессах доменного производства. Представлены результаты расчетов расхода первичных и вторичных энергоресурсов в доменной печи, воздушных подогревателях дутья, агрегатах теплоэлектроцентрали комбината. Проведена оценка величины энергопотребления различных установок, установлены потоки эксергии доменного газа, пара, уходящих газов производства. Составлены материальный, энергетический (тепловой) и эксергетический балансы. По результатам создания материального баланса получены значения расходов сырья, топлива, воздуха на производство, а также выхода чугуна. Энергетический баланс выведен на основе расчета потоков физической и химической энергии отдельных энергоресурсов и материалов. При составлении эксергетического баланса учтены потери от необратимости процессов горения и теплоотдачи в окружающую среду. После определения балансов проведено сравнение мокрых схем с предлагаемым вариантом сухой очистки по термодинамической эффективности. Найден эксергетический КПД производства. Представлены результаты, доказывающие высокий потенциал сухой очистки доменного газа в схеме с ГУБТ как эффективной альтернативы высокозатратной традиционной мокрой схеме.
Библиографические ссылки
1. ИТС 26—2022. Производство чугуна, стали и ферросплавов. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям.
2. Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. М.: Наука, 1966.
3. APO Research Inc. [Офиц. сайт]. https://aporesearch.com/reports/machinery-equipment/top-pressure-recovery-turbine-trt-industry-research-report-2025 (дата обращения 27.03.2025).
4. Сперкач И.Е. Проблемы создания и применения газорасширительных турбин за доменными печами // Сталь. 2004. № 1. С. 82—86.
5. Старк C.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии. М.: Металлургия, 1977.
6. Сазанов Б.В. Доменные газотурбинные установки. М.: Металлургия, 1965.
7. Бударин Н.Л., Хромченков В.Г., Жигулина Е.В. Анализ эффективности сухой очистки доменного газа перед его использованием в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине // Промышленная энергетика. 2022. № 7. С. 18—25.
8. Бударин Н.Л., Хромченков В.Г., Жигулина Е.В. Методика расчета процесса расширения влажного газа в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине // Энергобезопасность и энергосбережение. 2022. № 4. С. 39—43.
9. А.с. № 759109 СССР. Сухой ротационный очиститель газа / Данилов Л.И., Теплицкий М.Г., Сиротин О.Н., Сазанов Б.В., Хромченков В.Г. // Бюл. 1980. № 32.
10. Пат. № 2405839 РФ. Способ очистки газа при повышенном давлении на колошнике / Сперкач И.Е., Мизин В.Г., Емельянов В.Л. // Бюл. изобрет. 2010. № 34.
11. Пат. № 2430971 РФ. Способ сухой очистки доменного газа / Осипенко В.В., Осипенко В.Д. // Бюл. изобрет. 2011. № 28.
12. Бударин Н.Л., Жигулина Е.В., Хромченков В.Г. Влияние различных способов газоочистки на эффективность потребителей доменного газа // Гидравлические и теплотехнические системы и агрегаты: Материалы докладов участников XXVIII Междунар. науч.-техн. конф. М.: Изд-во «Мир науки», 2024. С. 89—97.
13. Калинин Н.В. и др. Технологические энергоносители и энергосистемы предприятий. М.: Изд-во МЭИ, 2021.
14. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия, 1968.
---
Для цитирования: Бударин Н.Л., Жигулина Е.В., Хромченков В.Г. Термодинамический анализ доменного производства металлургического комбината // Вестник МЭИ. 2026. № 2. С. 75—85. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-75-85
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. ITS 26—2022. Proizvodstvo Chuguna, Stali i Ferrosplavov. Informatsionno-tekhnicheskiy Spravochnik po Nailuchshim Dostupnym Tekhnologiyam. (in Russian).
2. Ravich M.B. Uproshchennaya Metodika Teplotekhnicheskikh Raschetov. M.: Nauka, 1966. (in Russian).
3. APO Research Inc. [Ofits. Sayt]. https://aporesearch.com/reports/machinery-equipment/top-pressure-recovery-turbine-trt-industry-research-report-2025 (Data Obrashcheniya 27.03.2025).
4. Sperkach I.E. Problemy Sozdaniya i Primeneniya Gazorasshiritel'nykh Turbin za Domennymi Pechami. Stal'. 2004;1:82—86. (in Russian).
5. Stark C.B. Pyleulavlivanie i Ochistka Gazov v Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1977. (in Russian).
6. Sazanov B.V. Domennye Gazoturbinnye Ustanovki. M.: Metallurgiya, 1965. (in Russian).
7. Budarin N.L., Khromchenkov V.G., Zhigulina E.V. Analiz Effektivnosti Sukhoy Ochistki Domennogo Gaza Pered Ego Ispol'zovaniem v Gazovoy Utilizatsionnoy Beskompressornoy Turbine. Promyshlennaya Energetika. 2022;7:18—25. (in Russian).
8. Budarin N.L., Khromchenkov V.G., Zhigulina E.V. Metodika Rascheta Protsessa Rasshireniya Vlazhnogo Gaza v Gazovoy Utilizatsionnoy Beskompressornoy Turbine. Energobezopasnost' i Energosberezhenie. 2022;4:39—43. (in Russian).
9. A.s. № 759109 SSSR. Sukhoy Rotatsionnyy Ochistitel' Gaza. Danilov L.I., Teplitskiy M.G., Sirotin O.N., Sazanov B.V., Khromchenkov V.G. Byul. 1980;32. (in Russian).
10. Pat. № 2405839 RF. Sposob Ochistki Gaza pri Povyshennom Davlenii na Koloshnike. Sperkach I.E., Mizin V.G., Emel'yanov V.L. Byul. Izobret. 2010;34. (in Russian).
11. Pat. № 2430971 RF. Sposob Sukhoy Ochistki Domennogo Gaza. Osipenko V.V., Osipenko V.D. Byul. Izobret. 2011;28. (in Russian).
12. Budarin N.L., Zhigulina E.V., Khromchenkov V.G. Vliyanie Razlichnykh Sposobov Gazoochistki na Effektivnost' Potrebiteley Domennogo Gaza. Gidravlicheskie i Teplotekhnicheskie Sistemy i Agregaty: Materialy Dokladov Uchastnikov XXVIII Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. M.: Izd-vo «Mir Nauki», 2024:89—97. (in Russian).
13. Kalinin N.V. i dr. Tekhnologicheskie Energonositeli i Energosistemy Predpriyatiy. M.: Izd-vo MEI, 2021. (in Russian).
14. Shargut Ya., Petela R. Eksergiya. M.: Energiya, 1968. (in Russian)
---
For citation: Budarin N.L, Zhigulina E.V., Khromchenkov V.G. Thermodynamic Analysis of Blast Furnace Production at a Metallurgical Plant. Bulletin of MPEI. 2026;2:75—85. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-2-75-85
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
