Development and Physical Modeling of the Basalt Melting Reactor
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-3-25-30Keywords:
composite industry, melting furnace, high-temperature heating, preheating, basalt meltingAbstract
A rather low-efficient use of energy resources in the power engineering of heat technology, including such process objects as reactors, installations and complexes, is presently observed in the world economy. The greatest potential for energy saving is available in high-temperature installations. Very rapid development is seen in a relatively new composite industry, one promising sector of which involves production of basalt fiber and products based on it: heat-insulating, sound-insulating, and refractory materials.
A new design of the unit for obtaining continuous basalt fibers is presented; the results of experiments on the assembled physical model are given, and the degree of decreasing the net cost of producing continuous basalt fiber is evaluated.
The developed continuous basalt melting furnace differs from the existing furnaces in that it uses bubbling and a vacuuming zone, which significantly improves the basalt fiber quality, while preventing the raw materials from becoming overheated, and a perforated fencing in the furnace hearth, which makes it possible to decrease the heat losses in the unit. By using the countercurrent design of the unit, it becomes possible to arrange preheating of the basalt mixture with the flue gases before feeding it to the melting unit.
Specialists of the NRU MPEI Chair for the Energy of High-Temperature Technology have designed and assembled a physical model of the basalt melting unit. The experiments carried out on the model have demonstrated its serviceability.
The results from a number of experiments are presented; the possibility of obtaining a clarified melt has been proven, and the indications of the modeling fluid (glycerol) flow rate have been obtained.
Conclusions about the efficiency of the developed unit, the possibility of saving energy resources and reducing the cost of the obtained fiber are given.
References
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.
