Analiza numeryczna dopalania i schładzania gazów technologicznych z pieca elektrycznego w hutnictwie miedzi

• Autorzy: Milejski A. , Rusinowski H

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of afterburning and cooling of the process gases from an electric furnace at a copper plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W hutnictwie miedzi produktem ubocznym są gazy technologiczne o niskich wartościach opałowych, wysokiej temperaturze i znacznym zapyleniu. Gazy te przed skierowaniem do atmosfery muszą zostać dopalone, schłodzone i odpylone. Niska zawartość składników palnych w tych gazach stwarza problemy przy ich dopalaniu. Z uwagi na parametry procesu odpylania konieczne jest precyzyjne kontrolowanie temperatury gazów przed odpylnią. Ważnym problemem jest również zagospodarowanie powstającego podczas schładzania gazów technologicznych ciepła odpadowego. Dla racjonalizacji dopalania i schładzania gazów tego rodzaju należy dysponować dokładnym opisem matematycznym zachodzących procesów. Wymaga to opracowania modelu matematycznego opisującego najważniejsze zjawiska towarzyszące utylizacji gazów technologicznych. W niniejszej publikacji przedstawiono model matematyczny zagospodarowania gazów powstających podczas redukcji żużla z pieca zawiesinowego w piecu elektrycznym. Do opracowania modelu wykorzystano oprogramowanie Ansys. Uwzględnia on najważniejsze zjawiska zachodzące w komorze dopalania i w chłodnicach wodnych otaczających dolną część komory. Wykorzystując opracowany model przeprowadzono obliczenia symulacyjne dla przykładowego strumienia gazów z pieca elektrycznego w celu wyznaczenia obszaru dopalania tlenku węgla i strumienia ciepła przekazywanego wodzie chłodzącej. Zaprezentowano uzyskane wyniki i sformułowano wnioski.

EN

High temperature and heavily dusted process gases with low calorific value are by-products in copper metallurgy. They must be afterburnt, cooled and dedusted before directing them to atmosphere. Low concentration of combustible components in such gases causes problems while afterburning. Dedusting process parameters require precise control of the temperature of these gases before dust collection plants. One of the most important problem related to utilization of the process gases is to dispose waste heat generated during their cooling. Rationalization of the afterburning and cooling processes needs an accurate mathematical description of occurring phenomena. It requires the elaboration of a mathematical model describing the most significant processes occurring while the utilization of the gases. The paper presents a mathematical model of afterburning and cooling of the process gases generated during reduction of slag from a fluidized-bed furnace in an electric furnace at a copper plant. The CFD Ansys software was used to elaborate this model. The model describes the most significant phenomena occurring in the afterburning chamber and water coolers surrounding its lower part. It was applied to carry out numerical simulations for exemplary mass flow of the gases from the electric furnace in order to determine the area of afterburning carbon monoxide and heat flux transferred to water during the cooling process. Calculation results obtained on the basis of the model and formulated conclusions are presented.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie matematyczne; komora dopalania; gazy technologiczne; piec elektryczny

EN

mathematical modelling; afterburning chamber; process gases; electric furnace

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 6
• Strony: 70--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Milejski A.

• Politechnika Śląska w Gliwicach

autor

Rusinowski H

• Politechnika Śląska w Gliwicach

Bibliografia

• [1] Chung T. J.: Computational Fluid Dynamics. Cambridge University Press, Cambridge 2002.
• [2] Fluent 6.2 Documentation. February 2005.
• [3] Gambit 2.1 Documentation. June 2003.
• [4] Jamborski J.: Identyfikacja procesu nagrzewania wymurówki pieca anodowego. Praca doktorska. Gliwice 2007.
• [5] Kalina J., Skorek J.: Paliwa gazowe dla układów kogeneracyjnych. Seminarium cykliczne „Elektroenergetyka w procesie przemian” IASE, Wrocław 2003.
• [6] Liu F., Becker H. A., Bindar Y.: A comparative study of radiative heat transfer modeling in gas-fired furnaces using the simple grey gas and the weighted sum of grey gases models. PERGAMON, International Journal of Heat and Mass Transfer 41 (1998).
• [7] Modest M. F.: Radiative Heat Transfer. McGraw-Hill, Inc., Hightstown, NJ 1993.
• [8] Pluta Ł., Rusinowski H.: Możliwości zagospodarowania nadmiarowego gazu poredukcyjnego z pieca szybowego w hutnictwie cynku. Rynek Energii 2010, nr 3.
• [9] Praca zbiorowa: Przemysłowa energia odpadowa: zasady wykorzystania, urządzenia. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993.
• [10] Rusinowski H., Pluta Ł., Milejski A.: Wykorzystanie energetyczne niskokalorycznych gazów technologicznych. Rynek Energii 2010, nr 3.
• [11] Stopford P. J.: Recent applications of CFD modeling in the power generation, metals and process industries. Second International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, CSIRO, Melbourne, Australia, 1999.
• [12] Valencia A., Rosales M., Paredes R., Leon C., Moyano A.: Numerical and experimental investigation of the fluid dynamics in a Teniente type copper. International Communications in Heat and Mass Transfer 2006, Vol. 33, Nº3, pp. 302-310.
• [13] Versteeg H. K., Malalasekera W.: An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method. Pearson Education Limited, Harlow 2007.
• [14] Wacławiak K., Kalisz S.: Modelowanie tworzenia osadów sypkich na rurach przegrzewaczy kotłów energetycznych. Rynek Energii 2009, nr 6.
• [15] Warzyc M.: Dobór optymalnej struktury elektrociepłowni gazowo parowej opalanej hutniczymi gazami palnymi. Praca doktorska, 2003.
• [16] Warzyc M., Ziębik A.: Wykorzystanie hutniczych paliw gazowych w przemysłowych elektrociepłowniach gazowo parowych. Gospodarka Paliwami i Energią 8/2000.
• [17] Wilcox D. V.: Turbulence Modeling for CFD. DCW Industries, La Canada, California 2006.