Ховавко О. І. Розробка теплофізичних і технологічних засад рециркуляції та регенерації водню при відновленні залізниних порошків

Дисертацію присвячено розв'язанню проблеми створення енерготехнології отримання безвуглецевого залізного порошку. Проведено порівняльний енерготехнологічний аналіз існуючих процесів отримання порошків у воденьвміщуючих атмосферах. Виявлено недоліки технологій й апаратурного оформлення. Показано перспективність розробки двостадійної технології з рециркуляцією та регенерацією відновлювального агаенту. Аргументовано вибір теплового режиму для отримання безвуглецевого заліза - температура не вище 900 С. Запропонована оригінальна система газопостачання пічних агрегатів із застосуванням рециркуляційної гілки з регенерацією водню. Доведено, що за допомогою регенерації водню його абсолютний (стехіометричний) коефіцієнт використання (КВ) можна довести до 90%, тоді як у однопоточних процесах абсолютний КВ термодинамічно обмежено величиною 29-33 (при 100% термодинамічного або відносного КВ). Вдосконалено експериментальну установку по дослідженню кінетики відновлення, а також методику проведення плануємого експеримента. На основі кінетичних досліджень процесів відновлення і відпалу в поєднанні з методами експерименту, що планується, визначена область оптимальних значень для чинників управління процесом. Отримано регресивні рівняння, які описують вивчені взаємозв'язки, що дозволяють оптимізувати процес або оцінювати його ефективність. Аргументована система газопостачання у технології відновлення-відпал. А саме, на стадію відновлення подають гази рециркуляції та відпрацьовані гази з печі відпалу, а на стадію відпалу тільки електролізний водень. Теоретично й експериментально доведено факт можливості відчистки водню від вологи під час рециркуляції до крапки роси +20 С. Це дозволяє знизити навантаження на блок адсорберів у технологічному ланцюзі відчистки водню, або зовсім його позбутися. Обґрунтовано застосування порошкових затворів (ПЗ) для локалізації внутріпічної атмосфери. Реалізація рециркуляції водню стає можливою за рахунок застосування ПЗ. На основі наближення Дарсі проведено числовий аналіз умов роботи ПЗ. Визначено конструктивні й технологічні параметри роботи ПЗ, що гарантують підтримку тиску водню у робочій зоні на рівні 10-15 мм вод. ст. при мінімальному витоку у зовнішнє середовище. Представлено модель рециркуляційного відновлювального процесу. Експериментально визначено оптимальний гідродинамічний режим у печі з точки зору максимального массообміну. Прораховано энергозберігаючий ефект для схеми, що пропонується.