Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Ahmad Saboonchi
محسن دوازده امامی (استاد مشاور) احمد صابونچی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Fathi
حسین فتحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Thermodynamic Modeling and Analysis of Blast Furnace to Improve Efficiency
Blast furnace operation, the most important process in iron making, is improving in the world, continuously.The big problem in blast furnace operation is availability of coke due to the high cost of this product. Therefore, finding the ways to reduce coke consumption rate with specific production of iron is needed. In present study, blast furnace operation is modeled by conservation equations of mass, energy and availability which is useful for iron and steel industry.According to this modeling, blast furnace is considered as a control volume with specific inputs and outputs. Inputs and outputs of this control volume are selected by according to real operation of blast furnace. In this project, blast furnace conditions are considered stable and steady state. Based on used equations in modeling, a simple computer program is created. A comparison between actual operation of real blast furnace and model predictions is created.The coke consumption rate and blast rate, based on model results are calculated 3.16% and 8.3% lower than real values, respectively. The first thermodynamic law of blast furnace is calculated 86.1% based on model predictions. From energy conservation useful results is achieved in relation with energy input and consumption, but there is not any information about maximum useful reversible work of blast furnace. Therefore, availability conservation should be established. According to results of availability conservation, the second thermodynamic law of blast furnace is calculated 48.92%. Moreover, irreversibility of blast furnace is estimated 51.08%. The high value of this irreversibility is due to ignition process in blast furnace. A comparison between availabilities of model results and the real data is established, which shows good agreements with real conditions. The results derived from model illustrate that, by use of coke with lower ash, rate of coke consumption and blast volume are decreased. Also, decrease of the reduced Silicon and reduce of Carbon and Manganese in molten iron, effect reduction influence on coke and blast rate. Another parameter which is important in coke and blast rate is temperature and pressure of blast. By increase of the temperature and pressure of blast, the rate of coke consumption is reduced. The rate of blast behaves the same. Moreover, if the volume of natural gas decreases, coke consumption rate is reduced, but it does not have significant effect on blast rate. Slag volume, has the inverse effect on coke and blast rate, decrease of slag volume will reduce the coke consumption rate and blast rate. Also, by compressing blast, the rate of blast will be reduced. These operations conclude improvement of thermal efficiency. Key Words: Blast Furnace, Modeling, Thermal Efficiency, Availability, Fuel Consumption
: فرآیند کوره بلند، به عنوان اصلی ترین روش تولید آهن خام، به طور پیوسته در سراسر جهان در حال بهبود و پیشرفت است. در کوره بلند مواد خام آهن دار وارد شده و با سوختن کک به وسیله ی هوای دمیده شده به داخل، بخشی از این مواد خام احیا می شود. بزرگ ترین مشکل در استفاده از کوره های بلند، تأمین کک مصرفی آنها به علت گرانی این سوخت است. در ایران از کوره بلند برای تولید آهن بسیار استفاده می شود و کک تأمین شده ی آن با قیمت های نسبتاً زیادی از کشورهای دیگر وارد می شود. بنابراین باید به دنبال راه هایی برای کاهش میزان مصرف کک در کوره بلند به ازای تولید مشخص بود. در پروژه ی حاضر، کارایی کوره بلند با استفاده از معادلات بقای جرم، انرژی و قابلیت کاردهی مدل سازی می شود که در صنایع آهن و فولاد قابل استفاده می باشد. برطبق این مدل سازی، کوره بلند به عنوان یک حجم کنترل با ورودی ها و خروجی های مشخص درنظر گرفته می شود. در این پروژه، شرایط کوره بلند به صورت پایدار و مستقل از زمان درنظر گرفته می شود. براساس روابط استفاده شده در مدل سازی یک برنامه ی ساده ی کامپیوتری ایجاد می گردد. براساس نتایج مدل و داده های استخراج شده از دفاتر گزارش روزانه و هفتگی کوره بلند شماره ی 3 ذوب آهن اصفهان مقایسه ای بین عملکرد واقعی این کوره بلند و پیش بینی های مدل صورت می گیرد. نرخ مصرف کک و هوای دم، براساس مقادیر مدل به ترتیب 16/3 درصد و 3/8 درصد پایین تر از مقادیر واقعی می باشند. راندمان قانون اول ترمودینامیک کوره بلند براساس پیش بینی های مدل 1/86 درصد به دست می آید. از برقراری تعادل انرژی نتایج مفیدی در رابطه با تأمین و مصرف انرژی حاصل می شود، اما از میزان حداکثر کار مفید کوره بلند اطلاعاتی به دست نمی آید. بنابراین باید تعادل قابلیت کاردهی را برقرار کرد. پس از برقراری این تعادل، راندمان قانون دوم ترمودینامیک کوره بلند میزان 92/48 درصد برآورد می شود. همچنین میزان بازگشت ناپذیری 08/51 درصد حاصل می شود که زیاد بودن این میزان بازگشت ناپذیری ناشی از وجود فرآیند احتراق در داخل کوره بلند است. نتایج به دست آمده از تحلیل یافته های مدل نشان می دهد، در صورت استفاده از کک با خاکستر کمتر، کاهش سیلیکون احیا شده، کاهش کربن و منگنز موجود در چدن خروجی ، افزایش دما و فشار هوای دم، افزایش حجم گاز طبیعی تزریق شده به داخل کوره بلند و کاهش حجم سرباره، میزان مصرف کک کاهش می یابد. همچنین با فشرده سازی هوای دم می توان نرخ هوای دمیده شده به کوره بلند را کم کرد. در نتیجه ی این عملیات راندمان حرارتی کوره بلند افزایش می یابد. کلمات کلیدی: کوره بلند، مدل سازی، راندمان حرارتی، قابلیت کاردهی، مصرف سوخت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی