Утилизация конвертерных газов посредством энергохимической аккумуляции

В. С. Королев; М. Ю. Шевяков; С. Н. Петин; А. В. Бурмакина

doi:10.71759/bq2m-zt63

Утилизация конвертерных газов посредством энергохимической аккумуляции

В. С. Королев, М. Ю. Шевяков, С. Н. Петин, А. В. Бурмакина

Аннотация

Выполнен эксергетический анализ вариантов использования конвертерных газов производства стали. Установлено, что наиболее предпочтителен вариант регенеративного топливоиспользования конвертерных газов на основании процесса энергохимической аккумуляции. Разработана геометрическая модель реактора энергохимической аккумуляции. Выполнено исследование реактора в среде ANSYS Fluent. Определены габариты реактора, обеспечивающие равновесный состав синтез-газа. Установлено соответствие геометрических параметров реактора энергохимической аккумуляции габаритам наклонного газохода котла охладителя конвертерных газов.

Ключевые слова

конвертерный газ, природный газ, металлургическая промышленность, эксергетический анализ, углекислотная конверсия, энергохимическая аккумуляция, реактор, металлический унос, численное моделирование

Полный текст:

PDF

Литература

Устимов, К. В. Поиск технических решений по увеличению выработки электроэнергии на низкопотенциальном паре охладителей конвертерных газов / К. В. Устимов, Е. Б. Агапитов, В. Н. Михайловский и др. // Электро- и теплоэнергетика. — 2016. — № 4. — С. 20 – 24.

Гичёв, Ю. А. Вторичные энергоресурсы промышленных предприятий. Часть II / Ю. А. Гичёв. — Днепропетровск.: НМетАУ, 2012. — 54 с.

Картавцев, С. В. Природный газ в восстановительной плавке. СВС и ЭХА / С. В. Картавцев. — Магнитогорск: МГТУ, 2000. — 188 с.

Ключников, А. Д. Основы теории интенсивного энергосбережения. Конспект лекций / А. Д. Ключников. — М.: Изд-во МЭИ, 2016. — 148 с.

Картавцев, С. В. Интенсивное энергосбережение и технический прогресс черной металлургии: Монография / С. В. Картавцев. — Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2008. — 311 с.

Хрусталев, Б. М. К вопросу применения эксергетического метода термодинамического анализа при оценке и разработке энергоиспользования в промышленных теплотехнологиях / Б. М. Хрусталев, В. Н. Романюк, А. Н. Пехота // Энергетическая стратегия. — 2017. — № 1. — С. 50 – 56.

Тахаутдинов, Р. С. Производство стали в кислородно-конвертерном цехе Магнитогорского металлургического комбината / Р. С. Тахаутдинов. — Магнитогорск: Магнитогорский дом печати, 2001. — 146 с.

Шевяков, М. Ю. Анализ и исследование способа производства водорода на основе энергохимической аккумуляции конвертерных газов / М. Ю. Шевяков, В. С. Королев, М. А. Кислицын, С. Н. Петин // Технологии будущего: IX Национальная (с международным участием) научно-техн. конф. студентов и аспирантов (13 — 17 мая 2024 г., Москва): сборник трудов конференции. — М.: Издательство МЭИ, 2024. — С. 243 – 254.

Трубаев, П. А. Термодинамический и эксергетический анализ теплотехнологических систем: Учеб. пособие / П. А. Трубаев, П. В. Беседин, Е. А. Зайцев. — Белгород: Изд-во БГТУ им. В. Г. Шухова, 2009. — 104 с.

Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В. М. Бродянский. — М.: Энергия, 1973. — 296 с.

Бродянский, В. М. Эксергетический метод и его применение / В. М. Бродянский, В. Фратшер, К. Махалек. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 288 с.

Петин, С. Н. Разработка способа производства водорода на базе газовых отходов конвертерного производства стали / С. Н. Петин, А. А. Борисов, Д. Д. Голдобин, В. С. Королев, А. В. Бурмакина // Промышленная энергетика. — 2023. — № 6. — С. 32 – 42. DOI: 10.34831/ EP.2023/75.53.004.

Петин, С. Н. Патент на изобретение № 2637439 (РФ), МПК7 С21С5 / 38. Способ утилизации конвертерных газов для производства водорода / С. Н. Петин, А. В. Бурмакина, В. А. Ипполитов. — Заявлено 21.06.2016; опубл. 04.12.2017. Бюл. № 34.

Борисов, А. А. Разработка способа утилизации конвертерных газов для производства водорода при использовании процесса энергохимической аккумуляции / А. А. Борисов, В. С. Королев, С. Н. Петин // Энергетические системы и теплотехнологии: сборник материалов II Всероссийской научно-технической конференции / под общ. ред. Е. Г. Нешпоренко. — Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2023. — C. 5 – 13.

Григорьев, П. А. Эффективное использование природного газа для производства водорода на металлургических предприятиях / П. А. Григорьев, С. Н. Петин, С. К. Попов, Д. Д. Голдобин // Научный журнал Российского газового общества. — 2022. — № 1. — С. 70 – 75. DOI: 10.55557/24126497 2022_1_70-75.

Пономарев, В. Б. Расчет и проектирование оборудования для воздушной сепарации сыпучих материалов: Учеб. пособие / В. Б. Пономарев. — Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2017. — 96 с. URL: https://znanium.com/catalog/product/1951226 (дата обращения: 20.05.2025).

Такаги, К. Патент на изобретение № 2466192 (РФ), МПК7 С21С5 / 38. Способ преобразования отходящего газа, образовавшегося в металлургической печи, способ получения преобразованного газа, устройство риформинга отходящего газа, устройство для преобразования отходящего газа, способ охлаждения отходящего газа и устройство для охлаждения отходящего газа / К. Такаги, Х. Саима, М. Ясухиро, М. Ясуо. — Заявлено 12.05.2009; опубл. 10.11.2012. Бюл. № 31.

Борисов, А. А. Моделирование процесса энергохимической аккумуляции для производства водорода / А. А. Борисов, В. С. Королев, С. Н. Петин // Тр. одиннадцатой междунар. школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение — теория и практика» (Москва, 10 – 14 октября 2022 г.). — М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2022. — С. 194 — 199.

Richter, A. A large-scale benchmark for the CFD modeling of non-catalytic reforming of natural gas based on the Freiberg test plant HP POX. Fuel 152 (2015)

Картавцев, С. В. Экспериментальное исследование процесса высокотемпературной конверсии природного газа / С. В. Картавцев, Г. С. Константинова, В. А. Ипполитов, О. Л. Русов // Энергосбережение в высокотемпературной теплотехнологии: Сб. науч. трудов. — М.: МЭИ, 1988. — № 176. — С. 30 – 33.

Heat Capacity of oxide scale in the range from 0°C to 1300°C: Generalized estimates with account for movability of phase transitions. DOI: 10.48550/arXiv.2110.11101 (дата обращения: 20.05.2025).

Кулешов, Н. В. Водородная энергетика: учебник / Н. В. Кулешов, С. К. Попов, С. В. Захаров и др. — М.: Издательство МЭИ, 2021. — 548 с.

Бирюков, А. Б. Исследование увеличения КПД котла, сжигающего пылеугольное топливо, при повышении степени газоплотности топки / А. Б. Бирюков, В. А. Семергей, И. И. Шевелева // Вестник ИГЭУ. — 2018. — № 3. — С. 14 — 19.

DOI: http://dx.doi.org/10.71759/bq2m-zt63