Моделирование работы двигателя внутреннего сгорания на конвертерном газе
Ключевые слова:
конвертерный газ, двигатель, альтернативное топливо, утилизация, мощность
Аннотация
Впервые рассмотрена возможность утилизации конвертерного газа ПАО «НЛМК» в газопоршневых агрегатах.
Представлена существующая схема работы газоотводящего тракта конверторов, и описан вариант модернизации газоотводящего тракта для сбора и очистки газа. Дан расчет работы двигателя внутреннего сгорания при работе на природном газе на номинальной нагрузке. Смоделирована работа двигателя на конвертерном газе, указаны сравнительные характеристики работы двигателя с колебаниями состава конвертерного газа.
Результаты моделирования показали, что состав газа существенно влияет на работу ДВС. Снижаются основные показатели работы, что указывает на необходимость внесения изменений в конструкцию двигателя. Моделирование колебаний состава конвертерного газа подтвердило, что на стационарном режиме работы наибольшее влияние на мощность двигателя оказывает оксид углерода, при этом увеличение доли водорода в смеси приводит к падению мощности. Сделан вывод о возможности утилизации химического потенциала конвертерного газа на газопоршневом агрегате применительно к конвертерному цеху ПАО «НЛМК».
Литература
1. Курзанов С.Ю. Повышение энергетической эффективности сталеплавильного производства на основе использования конвертерных газов: автореф. дис. …канд. техн. наук. М.: Изд-во МЭИ, 2011.
2. Лотош В.Е. Утилизация вторичных энергетических ресурсов // Ресурсосберегающие технологии. 2003.
№ 9. С. 3—18.
3. Агапитов Е.Б., Максимов А.А. Разработка схемы комбинированного производства газообразного топлива на основе конвертерного газа с целью сбережения энергетических ресурсов металлургического производства // Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем: Сборник науч. трудов Междунар. науч.-практ. конф. Казань, 2014.
4. Группа НЛМК — повысить мощности КЦ-2 на 19% [Электрон. ресурс] www.nlmk.com/ru/media-center/news-groups/nlmk-group-to-boost-capacity-of- steelmaking-shop-2-at-lipetsk-site-by-19-/?from=en (дата обращения 18.04.2018).
5. Расщупкин В.П., Корытов М.С. Производство стали. Методика выплавки. Омск: СибАДИ, 2007.
6. Линчевский Б.В., Соболевский А.Л., Кальменев А.А. Металлургия черных металлов. М.: Металлургия, 1986.
7. Ларионов Л.Б., Бураев М.К. Расчет процесса сгорания биогаза в газовом двигателе с искровым зажиганием, конвертированного из дизеля с наддувом // Вестник СВФУ. 2015. Т. 12. № 1. С. 52—58.
8. Карташевич А.Н., Малышкин П.Ю., Плотников С.А., Зубакин А.С. Исследования работы двигателя на альтернативных топливах // Вестник Белорусской гос. сельскохозяйственной академии. 2016. № 4. С. 115—117
9. Левтеров А.М., Левтерова Л.И., Гладкова Н.Ю. Использование альтернативных топлив в транспортных ДВС // Автомобильный транспорт. 2010. № 27. С. 61—64.
10. Европейский опыт утилизации сбросного энергопотенциала промышленных газов [Электрон. ресурс] www.cogeneration.com.ua/ru/analytics/special-gas/ hydrogen-utilization (дата обращения 21.06.2019).
11. Мысник М.И., Свистула А.Е. Анализ теплофизических свойств альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания // Ползуновский вестник. 2009. № 1—2. C. 37—43.
12. Гичев Ю.А. Проектно-конструкторские решения по использованию конвертерного газа для нагрева металлолома // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2013. № 5. С. 54—59.
13. Куземко Р.Д., Сущенко А.В. Улучшение теплового баланса конвертерной плавки за счет регенирации теплоты отходящих газов // Вестник Приазовского гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». 1998. № 6. С. 62—69.
14. Гичев Ю.А., Запотоцкая А.Ю. Tехнические решения и эффективность использования конвертерного газа для обжига известняка // Международные конференции: литье, металлургия. Запорожье: Запорожская торгово-промышленная палата, 2015.
15. Максимов А.А., Агапитов Е.Б. Совершенствование энергоэффективной схемы утилизации конвертерного газа // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: Сборник докл. IV Всерос. науч.- практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием. Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2015. С. 101—105.
16. Дремов А.Н., Гридин С.В. Использование газов сталеплавильных конвертеров в качестве вторичных энергоресурсов // Металлургия XXI столетия глазами молодых: Сборник докл. Всеукр. науч.-практ. конф. студентов. Донецк: Изд-во ДонНТУ, 2013. С. 143—144.
17. Сталинский Д.В. и др. Пути повышения эффективного использования вторичных энергоресурсов (топливных газов) металлургического производства // Экология и промышленность. 2010. № 3. С. 71—75.
18. Баптизмаиский В.И., Меджибожский М.Я., Охотский В.Б. Конвертерные процессы производства стали. Теория, технология, конструкции агрегатов. Киев: Высшая школа, 1984.
19. Руководство по ремонту двигателей Caterpillar [Электрон. ресурс] www.truckmanualshub.com/caterpillar- workshop-manuals-pdf (дата обращения 21.06.2019).
20. Кулманаков С.П., Кулманаков С.С. Тепловой расчет ДВС. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014.
21. Шароглазов Б.А., Шишков В.В. Поршневые двигатели: теория, моделирование и расчет процессов. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2011.
22. Ситтинг М. Процессы окисления углеводородного сырья. М.: Химия, 1970.
23. Калимуллин Р.Ф., Горбачев С.В., Филиппов А.А. Тепловой расчет автомобильных газовых двигателей: методические указания к курсовому проектированию. Оренбург: Изд-во ГОУ ОГУ, 2007.
---
Для цитирования: Губарев В.Я., Спасибин А.Ю. Моделирование работы двигателя внутреннего сгорания на конвертерном газе // Вест- ник МЭИ. 2019. № 6. С. 50—57. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-6-50-57.
2. Лотош В.Е. Утилизация вторичных энергетических ресурсов // Ресурсосберегающие технологии. 2003.
№ 9. С. 3—18.
3. Агапитов Е.Б., Максимов А.А. Разработка схемы комбинированного производства газообразного топлива на основе конвертерного газа с целью сбережения энергетических ресурсов металлургического производства // Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем: Сборник науч. трудов Междунар. науч.-практ. конф. Казань, 2014.
4. Группа НЛМК — повысить мощности КЦ-2 на 19% [Электрон. ресурс] www.nlmk.com/ru/media-center/news-groups/nlmk-group-to-boost-capacity-of- steelmaking-shop-2-at-lipetsk-site-by-19-/?from=en (дата обращения 18.04.2018).
5. Расщупкин В.П., Корытов М.С. Производство стали. Методика выплавки. Омск: СибАДИ, 2007.
6. Линчевский Б.В., Соболевский А.Л., Кальменев А.А. Металлургия черных металлов. М.: Металлургия, 1986.
7. Ларионов Л.Б., Бураев М.К. Расчет процесса сгорания биогаза в газовом двигателе с искровым зажиганием, конвертированного из дизеля с наддувом // Вестник СВФУ. 2015. Т. 12. № 1. С. 52—58.
8. Карташевич А.Н., Малышкин П.Ю., Плотников С.А., Зубакин А.С. Исследования работы двигателя на альтернативных топливах // Вестник Белорусской гос. сельскохозяйственной академии. 2016. № 4. С. 115—117
9. Левтеров А.М., Левтерова Л.И., Гладкова Н.Ю. Использование альтернативных топлив в транспортных ДВС // Автомобильный транспорт. 2010. № 27. С. 61—64.
10. Европейский опыт утилизации сбросного энергопотенциала промышленных газов [Электрон. ресурс] www.cogeneration.com.ua/ru/analytics/special-gas/ hydrogen-utilization (дата обращения 21.06.2019).
11. Мысник М.И., Свистула А.Е. Анализ теплофизических свойств альтернативных топлив для двигателей внутреннего сгорания // Ползуновский вестник. 2009. № 1—2. C. 37—43.
12. Гичев Ю.А. Проектно-конструкторские решения по использованию конвертерного газа для нагрева металлолома // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. 2013. № 5. С. 54—59.
13. Куземко Р.Д., Сущенко А.В. Улучшение теплового баланса конвертерной плавки за счет регенирации теплоты отходящих газов // Вестник Приазовского гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». 1998. № 6. С. 62—69.
14. Гичев Ю.А., Запотоцкая А.Ю. Tехнические решения и эффективность использования конвертерного газа для обжига известняка // Международные конференции: литье, металлургия. Запорожье: Запорожская торгово-промышленная палата, 2015.
15. Максимов А.А., Агапитов Е.Б. Совершенствование энергоэффективной схемы утилизации конвертерного газа // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве: Сборник докл. IV Всерос. науч.- практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с междунар. участием. Екатеринбург: Изд-во УрФУ, 2015. С. 101—105.
16. Дремов А.Н., Гридин С.В. Использование газов сталеплавильных конвертеров в качестве вторичных энергоресурсов // Металлургия XXI столетия глазами молодых: Сборник докл. Всеукр. науч.-практ. конф. студентов. Донецк: Изд-во ДонНТУ, 2013. С. 143—144.
17. Сталинский Д.В. и др. Пути повышения эффективного использования вторичных энергоресурсов (топливных газов) металлургического производства // Экология и промышленность. 2010. № 3. С. 71—75.
18. Баптизмаиский В.И., Меджибожский М.Я., Охотский В.Б. Конвертерные процессы производства стали. Теория, технология, конструкции агрегатов. Киев: Высшая школа, 1984.
19. Руководство по ремонту двигателей Caterpillar [Электрон. ресурс] www.truckmanualshub.com/caterpillar- workshop-manuals-pdf (дата обращения 21.06.2019).
20. Кулманаков С.П., Кулманаков С.С. Тепловой расчет ДВС. Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014.
21. Шароглазов Б.А., Шишков В.В. Поршневые двигатели: теория, моделирование и расчет процессов. Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2011.
22. Ситтинг М. Процессы окисления углеводородного сырья. М.: Химия, 1970.
23. Калимуллин Р.Ф., Горбачев С.В., Филиппов А.А. Тепловой расчет автомобильных газовых двигателей: методические указания к курсовому проектированию. Оренбург: Изд-во ГОУ ОГУ, 2007.
---
Для цитирования: Губарев В.Я., Спасибин А.Ю. Моделирование работы двигателя внутреннего сгорания на конвертерном газе // Вест- ник МЭИ. 2019. № 6. С. 50—57. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-6-50-57.
Опубликован
2019-05-08
Выпуск
Раздел
Промышленная теплоэнергетика (05.14.04)
