Разработка и физическое моделирование реактора плавления базальта
Ключевые слова:
композитная отрасль, плавильная печь, высокотемпературный нагрев, предварительный подогрев, плавление базальта
Аннотация
В мировой экономике наблюдается достаточно низкий уровень эффективности использования энергоресурсов в энергетике теплотехнологии (технологические объекты — реакторы, установки и комплексы). В высокотемпературных установках потенциал энергосбережения наиболее велик. Стремительно развивается относительно новая композитная отрасль, перспективным направлением которой является производство базальтового волокна и изделий на его основе — тепло-, звукоизоляционных и огнеупорных материалов.
Представлены новая конструкция агрегата для получения непрерывных базальтовых волокон, результаты проведения экспериментов на собранной физической модели, а также оценка снижения себестоимости производства непрерывного базальтового волокна.
Разработанная печь непрерывного плавления базальта отличается от существующих моделей тем, что в ней применены барботаж, зона вакуумирования, позволяющая существенно повысить качество базальтового волокна, при этом не перегревая сырье, применение перфорированного ограждения в поду печи, что уменьшает тепловые потери агрегата. Конструкция противоточного агрегата позволяет организовать предварительный подогрев базальтовой шихты отходящими газами перед плавильным агрегатом.
В НИУ «МЭИ» на кафедре энергетики высокотемпературной технологии спроектирована и собрана физическая модель агрегата для плавления базальта. Проведённые эксперименты доказали ее работоспособность.
Приведены результаты ряда опытов, доказана возможность получения осветленного расплава, получены показания расхода моделирующей жидкости — глицерина.
Сделаны выводы об эффективности разработанного агрегата, возможности экономии энергетических ресурсов, снижении себестоимости получаемого волокна.
Литература
1. ЗАО «Нафтарос» [Офиц. сайт] http://www. naftaros.ru/articles/4/ (дата обращения 22.02.2019).
2. Техническая энциклопедия: справочник физических, химических и технологических величин. Т. 2. Аэродинамика. Бумажное производство. М.: Советская энциклопедия, 1928.
3. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники, М.: Атомиздат, 1968.
4. Пат. № 2180892 РФ. Способ получения непрерывного алюмосиликатного волокна / А.И. Жаров, Б.К. Громов, М.В. Мишурова // Бюл. изобрет. 2002. № 9.
5. Ващенко А.И., Глинков М.А. Металлургические печи. М.: Металлургия, 1964.
6. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2. Расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1986.
7. Соболев Б.М., Мансуров Ю.Н., Хейн Вин Зо, Марьин С.Б. Расчеты плавильных и нагревательных печей. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГТУ, 2015.
8. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. М.: Металлургия, 1989.
9. Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производств базальтовых волокон и изделий. М.: Теплоэнергетик, 2002.
10. Дубровский В.А. и др. Свойства расплавов основных магматических горных пород Украины и волокон на их основе // Волокнистые материалы из базальтов Украины. Киев: Техніка, 1971. С. 5—12.
11. Черняк М.Г. Непрерывное стеклянное волокно. Основы технологии и свойства. М.: Химия, 1965.
12. Новицкий А.Г. Базальтовое сырье. Технология выбора для производства волокон различного назначения // Хімічна промисловість України. 2003. №2. С. 47—52.
13. Дубровский В.А. и др. Базальтовые расплавы для формования штапельного волокна // Стекло и керамика. 1968. № 12. С. 18—20.
14. Ключников А.Д. Основы теории интенсивного энергосбережения. М.: Изд-во МЭИ, 2016.
15. Ключников А.Д., Петин С.Н., Ванюшкин В.Д. Диагноз энергетической эффективности и прогноз резерва интенсивного энергосбережения теплотехнологической системы. М: Изд-во МЭИ, 2016.
16. Кудласевич С.В. Установка предварительного высокотемпературного подогрева шихты для электроплавильных печей // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления: Материалы IX Междунар. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов и аспирантов. Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2009. С. 89—92.
17. Тугучева И.А. Разработка перспективной модели энергоэффективной плавильной установки на основе регенерации тепловых отходов: автореферат … дис. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2012.
18. Воробьев Х.С., Мазуров Д.Я. Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов. М.: Высшая школа, 1962.
19. Иванов Ю.К., Попов С.К. Плавильная камера с перфорированным слоем технологического материала // Стекло и керамика. 2005. № 12. С. 37—40.
20. Скляр В.О. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии. Донецк: ДонНТУ, 2014.
21. Лещенко Н.Ф. Технология производства глицерина из жиров и масел и его применение. М.: Пищепромиздат, 1998.
22. Воронкович Е.Л., Папко Л.Ф. Технологические свойства базальтовых расплавов // Россия молодая: Материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых с международ. участием. Кемерово: Изд-во Кузбасского гос. техн. ун-та им. Т.Ф. Горбачева, 2017. С. 65008.
---
Для цитирования: Строгонов К.В., Назаров М.Н., Коркоц К.А. Разработка и физическое моделирование реактора плавления базальта // Вестник МЭИ. 2020. № 3. С. 25—30. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-3-25-30.
#
1. ZAO «Naftaros» [Ofits. Sayt] http://www.naftaros.ru/ articles/4/ (Data Obrashcheniya 22.02.2019). (in Russian).
2. Tekhnicheskaya Entsiklopediya: Spravochnik Fi- zicheskikh, Khimicheskikh i Tekhnologicheskikh Velichin. T. 2. Aerodinamika. Bumazhnoe Proizvodstvo. M.: Sovetskaya Entsiklopediya, 1928. (in Russian).
3. Chirkin V.S. Teplofizicheskie Svoystva Materialov Yadernoy Tekhniki, M.: Atomizdat, 1968. (in Russian).
4. Pat. № 2180892 RF. Sposob Polucheniya Nepreryvnogo Alyumosilikatnogo Volokna. A.I. Zharov, B.K. Gromov, M.V. Mishurova. Byul. izobret. 2002. № 9. (in Russian).
5. Vashchenko A.I., Glinkov M.A. Metallurgicheskie Pechi. M.: Metallurgiya, 1964. (in Russian).
6. Mastryukov B.S. Teoriya, Konstruktsii i Raschety Metallurgicheskikh Pechey. T. 2. Raschety Metallurgicheskikh Pechey. M.: Metallurgiya, 1986. (in Russian).
7. Sobolev B.M., Mansurov Yu.N., Kheyn Vin Zo, Mar'in S.B. Raschety Plavil'nykh i Nagrevatel'nykh Pechey. Komsomol'sk-na-Amure: Izd-vo KnAGTU, 2015. (in Russian).
8. Krivandin V.A., Egorov A.V. Teplovaya Rabota i Konstruktsii Pechey Chernoy Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1989. (in Russian).
9. Dzhigiris D.D., Makhova M.F. Osnovy Proizvodstv Bazal'tovykh Volokon i Izdeliy. M.: Teploenergetik, 2002. (in Russian).
10. Dubrovskiy V.A. i dr. Svoystva Rasplavov Osnovnykh Magmaticheskikh Gornykh Porod Ukrainy i Volokon na Ikh Osnove. Voloknistye Materialy iz Bazal'tov Ukrainy. Kiev: Tekhnіka, 1971;5—12. (in Russian).
11. Chernyak M.G. Nepreryvnoe Steklyannoe Volokno. Osnovy Tekhnologii i Svoystva. M.: Khimiya, 1965. (in Russian).
12. Novitskiy A.G. Bazal'tovoe Syr'e. Tekhnologiya Vybora dlya Proizvodstva Volokon Razlichnogo Naznacheniya. Khіmіchna promislovіst' Ukraїni. 2003;2: 47—52. (in Russian).
13. Dubrovskiy V.A. i dr. Bazal'tovye Rasplavy dlya Formovaniya Shtapel'nogo Volokna. Steklo i Keramika. 1968;12:18—20. (in Russian).
14. Klyuchnikov A.D. Osnovy Teorii Intensivnogo Energosberezheniya. M.: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
15. Klyuchnikov A.D., Petin S.N., Vanyushkin V.D. Diagnoz Energeticheskoy Effektivnosti i Prognoz Rezerva Intensivnogo Energosberezheniya Teplotekhnologicheskoy Sistemy. M: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
16. Kudlasevich S.V. Ustanovka Predvaritel'nogo Vysokotemperaturnogo Podogreva Shikhty dlya Elektroplavil'nykh Pechey. Issledovaniya i Razrabotki v Oblasti Mashinostroeniya, Energetiki i Upravleniya: Materialy IX Mezhdunar. Mezhvuz. Nauch.-tekhn. Konf. Studentov, Magistrantov i Aspirantov. Gomel': GGTU im. P.O. Sukhogo, 2009:89—92. (in Russian).
17. Tugucheva I.A. Razrabotka Perspektivnoy Modeli Energoeffektivnoy Plavil'noy Ustanovki na osnove Regeneratsii Teplovykh Otkhodov: Avtoreferat … Dis. Kand. Tekhn. Nauk. M.: MEI, 2012. (in Russian).
18. Vorob'ev Kh.S., Mazurov D.Ya. Teplotekhnicheskie Raschety Tsementnykh Pechey i Apparatov. M.: Vysshaya Shkola, 1962. (in Russian).
19. Ivanov Yu.K., Popov S.K. Plavil'naya Kamera s Perforirovannym Sloem Tekhnologicheskogo Materiala. Steklo i Keramika. 2005;12:37—40. (in Russian).
20. Sklyar V.O. Innovatsionnye i Resursosberegayushchie Tekhnologii v Metallurgii. Donetsk: DonNTU, 2014. (in Russian).
21. Leshchenko N.F. Tekhnologiya Proizvodstva Glitserina iz Zhirov i Masel i Ego Primenenie. M.: Pishchepromizdat, 1998. (in Russian).
22. Voronkovich E.L., Papko L.F. Tekhnologicheskie Svoystva Bazal'tovykh Rasplavov. Rossiya Molodaya: Materialy IX Vseros. Nauch.-prakt. Konf. Molodykh Uchenykh s Mezhdunarod. Uchastiem. Kemerovo: Izd- vo Kuzbasskogo Gos. Tekhn. Un-ta im. T.F. Gorbacheva, 2017:65008.
---
For citation: Strogonov K.V., Nazarov M.N., Korkots K.A. Development and Physical Modeling of the Basalt Melting Reactor. Bulletin of MPEI. 2020;3:25—30. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-3-25-30.
2. Техническая энциклопедия: справочник физических, химических и технологических величин. Т. 2. Аэродинамика. Бумажное производство. М.: Советская энциклопедия, 1928.
3. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники, М.: Атомиздат, 1968.
4. Пат. № 2180892 РФ. Способ получения непрерывного алюмосиликатного волокна / А.И. Жаров, Б.К. Громов, М.В. Мишурова // Бюл. изобрет. 2002. № 9.
5. Ващенко А.И., Глинков М.А. Металлургические печи. М.: Металлургия, 1964.
6. Мастрюков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. Т. 2. Расчеты металлургических печей. М.: Металлургия, 1986.
7. Соболев Б.М., Мансуров Ю.Н., Хейн Вин Зо, Марьин С.Б. Расчеты плавильных и нагревательных печей. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГТУ, 2015.
8. Кривандин В.А., Егоров А.В. Тепловая работа и конструкции печей черной металлургии. М.: Металлургия, 1989.
9. Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производств базальтовых волокон и изделий. М.: Теплоэнергетик, 2002.
10. Дубровский В.А. и др. Свойства расплавов основных магматических горных пород Украины и волокон на их основе // Волокнистые материалы из базальтов Украины. Киев: Техніка, 1971. С. 5—12.
11. Черняк М.Г. Непрерывное стеклянное волокно. Основы технологии и свойства. М.: Химия, 1965.
12. Новицкий А.Г. Базальтовое сырье. Технология выбора для производства волокон различного назначения // Хімічна промисловість України. 2003. №2. С. 47—52.
13. Дубровский В.А. и др. Базальтовые расплавы для формования штапельного волокна // Стекло и керамика. 1968. № 12. С. 18—20.
14. Ключников А.Д. Основы теории интенсивного энергосбережения. М.: Изд-во МЭИ, 2016.
15. Ключников А.Д., Петин С.Н., Ванюшкин В.Д. Диагноз энергетической эффективности и прогноз резерва интенсивного энергосбережения теплотехнологической системы. М: Изд-во МЭИ, 2016.
16. Кудласевич С.В. Установка предварительного высокотемпературного подогрева шихты для электроплавильных печей // Исследования и разработки в области машиностроения, энергетики и управления: Материалы IX Междунар. межвуз. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов и аспирантов. Гомель: ГГТУ им. П.О. Сухого, 2009. С. 89—92.
17. Тугучева И.А. Разработка перспективной модели энергоэффективной плавильной установки на основе регенерации тепловых отходов: автореферат … дис. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2012.
18. Воробьев Х.С., Мазуров Д.Я. Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов. М.: Высшая школа, 1962.
19. Иванов Ю.К., Попов С.К. Плавильная камера с перфорированным слоем технологического материала // Стекло и керамика. 2005. № 12. С. 37—40.
20. Скляр В.О. Инновационные и ресурсосберегающие технологии в металлургии. Донецк: ДонНТУ, 2014.
21. Лещенко Н.Ф. Технология производства глицерина из жиров и масел и его применение. М.: Пищепромиздат, 1998.
22. Воронкович Е.Л., Папко Л.Ф. Технологические свойства базальтовых расплавов // Россия молодая: Материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых с международ. участием. Кемерово: Изд-во Кузбасского гос. техн. ун-та им. Т.Ф. Горбачева, 2017. С. 65008.
---
Для цитирования: Строгонов К.В., Назаров М.Н., Коркоц К.А. Разработка и физическое моделирование реактора плавления базальта // Вестник МЭИ. 2020. № 3. С. 25—30. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-3-25-30.
#
1. ZAO «Naftaros» [Ofits. Sayt] http://www.naftaros.ru/ articles/4/ (Data Obrashcheniya 22.02.2019). (in Russian).
2. Tekhnicheskaya Entsiklopediya: Spravochnik Fi- zicheskikh, Khimicheskikh i Tekhnologicheskikh Velichin. T. 2. Aerodinamika. Bumazhnoe Proizvodstvo. M.: Sovetskaya Entsiklopediya, 1928. (in Russian).
3. Chirkin V.S. Teplofizicheskie Svoystva Materialov Yadernoy Tekhniki, M.: Atomizdat, 1968. (in Russian).
4. Pat. № 2180892 RF. Sposob Polucheniya Nepreryvnogo Alyumosilikatnogo Volokna. A.I. Zharov, B.K. Gromov, M.V. Mishurova. Byul. izobret. 2002. № 9. (in Russian).
5. Vashchenko A.I., Glinkov M.A. Metallurgicheskie Pechi. M.: Metallurgiya, 1964. (in Russian).
6. Mastryukov B.S. Teoriya, Konstruktsii i Raschety Metallurgicheskikh Pechey. T. 2. Raschety Metallurgicheskikh Pechey. M.: Metallurgiya, 1986. (in Russian).
7. Sobolev B.M., Mansurov Yu.N., Kheyn Vin Zo, Mar'in S.B. Raschety Plavil'nykh i Nagrevatel'nykh Pechey. Komsomol'sk-na-Amure: Izd-vo KnAGTU, 2015. (in Russian).
8. Krivandin V.A., Egorov A.V. Teplovaya Rabota i Konstruktsii Pechey Chernoy Metallurgii. M.: Metallurgiya, 1989. (in Russian).
9. Dzhigiris D.D., Makhova M.F. Osnovy Proizvodstv Bazal'tovykh Volokon i Izdeliy. M.: Teploenergetik, 2002. (in Russian).
10. Dubrovskiy V.A. i dr. Svoystva Rasplavov Osnovnykh Magmaticheskikh Gornykh Porod Ukrainy i Volokon na Ikh Osnove. Voloknistye Materialy iz Bazal'tov Ukrainy. Kiev: Tekhnіka, 1971;5—12. (in Russian).
11. Chernyak M.G. Nepreryvnoe Steklyannoe Volokno. Osnovy Tekhnologii i Svoystva. M.: Khimiya, 1965. (in Russian).
12. Novitskiy A.G. Bazal'tovoe Syr'e. Tekhnologiya Vybora dlya Proizvodstva Volokon Razlichnogo Naznacheniya. Khіmіchna promislovіst' Ukraїni. 2003;2: 47—52. (in Russian).
13. Dubrovskiy V.A. i dr. Bazal'tovye Rasplavy dlya Formovaniya Shtapel'nogo Volokna. Steklo i Keramika. 1968;12:18—20. (in Russian).
14. Klyuchnikov A.D. Osnovy Teorii Intensivnogo Energosberezheniya. M.: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
15. Klyuchnikov A.D., Petin S.N., Vanyushkin V.D. Diagnoz Energeticheskoy Effektivnosti i Prognoz Rezerva Intensivnogo Energosberezheniya Teplotekhnologicheskoy Sistemy. M: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
16. Kudlasevich S.V. Ustanovka Predvaritel'nogo Vysokotemperaturnogo Podogreva Shikhty dlya Elektroplavil'nykh Pechey. Issledovaniya i Razrabotki v Oblasti Mashinostroeniya, Energetiki i Upravleniya: Materialy IX Mezhdunar. Mezhvuz. Nauch.-tekhn. Konf. Studentov, Magistrantov i Aspirantov. Gomel': GGTU im. P.O. Sukhogo, 2009:89—92. (in Russian).
17. Tugucheva I.A. Razrabotka Perspektivnoy Modeli Energoeffektivnoy Plavil'noy Ustanovki na osnove Regeneratsii Teplovykh Otkhodov: Avtoreferat … Dis. Kand. Tekhn. Nauk. M.: MEI, 2012. (in Russian).
18. Vorob'ev Kh.S., Mazurov D.Ya. Teplotekhnicheskie Raschety Tsementnykh Pechey i Apparatov. M.: Vysshaya Shkola, 1962. (in Russian).
19. Ivanov Yu.K., Popov S.K. Plavil'naya Kamera s Perforirovannym Sloem Tekhnologicheskogo Materiala. Steklo i Keramika. 2005;12:37—40. (in Russian).
20. Sklyar V.O. Innovatsionnye i Resursosberegayushchie Tekhnologii v Metallurgii. Donetsk: DonNTU, 2014. (in Russian).
21. Leshchenko N.F. Tekhnologiya Proizvodstva Glitserina iz Zhirov i Masel i Ego Primenenie. M.: Pishchepromizdat, 1998. (in Russian).
22. Voronkovich E.L., Papko L.F. Tekhnologicheskie Svoystva Bazal'tovykh Rasplavov. Rossiya Molodaya: Materialy IX Vseros. Nauch.-prakt. Konf. Molodykh Uchenykh s Mezhdunarod. Uchastiem. Kemerovo: Izd- vo Kuzbasskogo Gos. Tekhn. Un-ta im. T.F. Gorbacheva, 2017:65008.
---
For citation: Strogonov K.V., Nazarov M.N., Korkots K.A. Development and Physical Modeling of the Basalt Melting Reactor. Bulletin of MPEI. 2020;3:25—30. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-3-25-30.
Опубликован
2019-05-30
Выпуск
Раздел
Промышленная теплоэнергетика (05.14.04)
