Разработка энергоэффективного процесса высокотемпературной обработки сыпучих углеродных материалов в электрических печах

Сформулированы физическая и математическая модели динамики плотного движения сыпучей среды и теплоэлектрического состояния шахтной однофазной электропечи при высокотемпературной термообработке углеродного материала, на основании которых разработаны соответствующие дискретная и континуальная численные модели физических полей электрокальцинатора с учетом плотного движения сыпучей среды и химического взаимодействия. Вверификацией численных моделей установлено, что погрешность численных решений имеет следующие значения: для полного электрического сопротивления и силы тока не превышает 14%; для значений температуры при отсутствии локальных перегревов не более 17%. Экспериментально определены температурные зависимости удельного электрического сопротивления и коэффициента теплопроводности антрацита и нефтяного кокса, обрабатываемых в электрокальцинаторах, и выполнено их сравнение с литературными данными.
Проведены экспериментальные кампании высокотемпературной обработки антрацита и нефтяного кокса в электрокальцинаторах переменного тока различной конструкции и выполнен анализ полученных экспериментальных данных. Разработана система безразмерных технологических и геометрических параметров работы электрокальцинаторов различных конструкций и назначения, являющаяся мощным инструментом для получения ресурсоенергоефективних технических решений по модернизации технологии высокотемпературного обработки углеродсодержащих наполнителей. Разработаны ресурсоенергоефективные регламенты пуска и эксплуатации электрокальцинаторов для прокаливания антрацита и нефтяного кокса, обеспечивающие высокое качество конечного продукта. На основе сравнительного анализа энергоэффективности конструкций электрокальцинаторов постоянного и переменного тока показано, что электропечи постоянного тока по сравнению с переменным характеризуются значительно меньшими удельными затратами энергии. Доказана возможность получения карбюризаторов европейского уровня качества в электрокальцинаторах ЧАО «Укрграфит».