Mathematical Model of Burning Process of Coal-Ore Pellets on Conveyor Machine

Abstract

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 28) Аннотация. Выполнена разработка математических моделей процесса обжига рудоугольных окатышей на конвейерной машине. Структура рудо угольных окатышей представляет собой сферу, состоящую из равномерно распределенных гранул руды, известняка и топлива, радиусы которых задаются исходя из возможностей мельничного оборудования. Рассмотрены вопросы теплообмена между газом и материалом в поперечно продуваемом плотном слое, дано описание явлений сушки и охлаждения материалов, в том числе и водовоздушной смесью, процессов окисления рудных составляющих окатышей, диссоциации известняка и горения топливных составляющих материала. В связи с недостаточной изученностью многих сопутствующих явлений широко используются эмпирические и полуэмпирические зависимости. Приведены уравнения инженерных математических моделей восстановления оксидов железа и горения топливных гранул, нагрева колосниковой решетки (тележек) машины и т.д. При расчете развития физико-химических превращений в объеме окатыша принималось, что любая химическая реакция с поверхности гранул того или иного компонента протекает по всей внутренней и внешней поверхности окатыша, причем потенциал процесса (разность концентраций газообразного реагента) является функцией радиуса окатыша, константы скорости реакции и коэффициента диффузии реагента в микропорах окатыша. В то же время реагирование в индивидуальной грануле имеет фронтальный характер, и степень завершения процесса может быть выражена через радиусы непрореагировавших объемов гранул. Из всего множества физико-химических явлений, сопровождающих процесс обжига рудоугольных окатышей, данная математическая модель непосредственно учитывает лишь основные, которые находят отражение в материальном балансе и могут быть проверены экспериментально. Конечноразностная аппроксимация уравнений математической модели совместно с выражениями для расчета теплофизических характеристик теплоносителей, коэффициентов тепломассообмена, термохимических и кинетических констант и т.д. составили основу численной модели конвейерной обжиговой машины, производящей металлизованные окатыши. Реализация этой модели в частном случае и представлена ниже.

Determining the influence of parameters for gas-air flows on the thermal process of producing iron ore pellets

“…The results of calculations of the change in temperature of a gas-air flow at the "layerbed" boundary along the length of CP showed that the blue chart is very close to the chart obtained by calculation given in [11] and does not differ significantly from the chart in [18]. Thus, we confirmed the adequacy of calculations experimentally.…”

“…5. Charts of comparisons of correctness of the calculations performed with similar calculations given in the scientific articles [11,18] and experimental data the temperatures of gas-air flows along the length of a calcination plant of OK-306 type. We accepted the following values of pressures of the gas-air flows generated the smoke exhausters from the calcination zone in the gas-air drying chamber: 620, 550 and 500 daPa.…”

“…Paper [18] presents a mathematical model of the process of calcination of ore-coal pellets at CP. The structure of orecoal pellets is a sphere, which consists of evenly distributed granules of ore, limestone and fuel, in the model.…”

Optimization of Energy and Resource Efficiency in a Multistage Drying Process of Phosphate Pellets

“…Iterating in this procedure the optimal values of the parameters Tg 0i , Wgi at each stage of the decomposition provides the optimal sought-after sequence {Xi (Tg 0i , Wgi)} that optimizes the drying process of the multi-layer mass of pellets throughout the horizontal grate machine [21,22].…”

Mathematical Models for an Energy Intensive Multistage Roasting Process of Pelletized Industrial Waste from Apatite-Nepheline Ores

“…The strengthening proceeds by pores reduction in the process of solid phase and liquid phase sintering. It is obvious that sintering should prevail, otherwise it will be impossible to obtain strong pellets [21][22][23].…”