Выпуск чугуна из доменной печи. Один из процессов, вокруг которого будем вести диалог.
С точки зрения ИТ доменная печь — это огромный «чёрный ящик». Вы кладёте сырьё и топливо, получая на выходе чугун и шлак. Измерить внутри все можноЧитать полностью »
Вот эта штука — домна.
С ней такой парадокс: чем она больше, тем выше у неё «КПД». Так-то и вы можете получить железо нагревом руды в обычной яме: выкопали лопатой, заложили руду и уголь, подожгли, отошли на пару дней, вернулись — уже готово!
Если сделать нормальную печь из кирпича, то результат получится чище, экономичнее и более предсказуемым.
Если сделать герметичную печь, то результат будет ещё чище.
А если сделать нечеловечески огромную герметичную печь, то получится очень сильно уменьшить себестоимость выплавки. Если вы плавите очень много, конечно. То есть экономический идеал — бесконечно большая печь.
Но делать её слишком большой тоже нельзя: влияют распределение материала по сечению печи и подвод топливно-воздушной смеси (горячего дутья). Также при выплавке внутри образуется доменный газ, воздействующий на стенки агрегата, толщина которых пропорциональна давлению и диаметру.
Ещё возникают вопросы в управлении большим агрегатом: процессы в малых и больших печах отличаются в связи с отдалённостью центра печи от периферии. То есть все современные печи — это компромисс между возможностью собрать конструкцию так, чтобы её не разорвало, её управляемостью и «КПД». Читать полностью »
Это коксовая батарея, внутри которой из угля выпекают высокотемпературный многотонный пирог.
Высота батареи — девять метров, а двери — пять.
Дверь открывает специальная огромная машина, которая ездит параллельно батарее. Она снимает створку, затем выталкивает кокс. На противоположной стороне похожая машина снимает свою створку и принимает коксовый пирог в вагон поезда. В одну дверь толкают, со второй двери ловят в вагон, всё просто.
Малейший дефект двери даёт утечку газа из печи. А мы это очень не любим по двум причинам:
И вот, когда в ИТ-отдел обратились экологи с просьбой помочь с более эффективным выявлением эмиссии, мы пошли смотреть, что можно сделать. Читать полностью »
Наша планета состоит из железа на 34,6 %, но оно в основном спрятано довольно глубоко. Большая часть доступного — в рудах в виде оксидов. При обработке руды происходит два процесса: нагрев (который переводит металл в жидкое агрегатное состояние) и связывание кислорода чем-то с более сильной химической связью, например, углеродом. Для этих целей идеально подходит уголь: он позволяет получить в простой печи нужную температуру и сам по себе во многом состоит из углерода. Сжигая оксиды железа внутри кучи угля, мы можем выплавлять металл чуть ли не в ямах в земле.
Увы, но для промышленного применения просто уголь не подходит. Ямы в земле обладают очень низким КПД. Для того чтобы повысить КПД, нужно увеличивать геометрический размер печи, а при увеличении её размера растёт высота столба топлива-восстановителя. В современных доменных печах у нас она может достигать 18 метров. А это очень толстый слой, но если этот слой не будет газопроницаем, то нарушатся конвекционные процессы, позволяющие происходить нагреву и восстановлению железа. И нарушится ещё несколько процессов, в частности, не будет правильного горения из-за отсутствия отвода газов.
Важна способность топлива восстанавливать CO2. Если она станет высокой, то углерод будет восстанавливать не металл, а превращать перегоревшую CO2 в CO, что резко ухудшит процесс выплавки. Кокс помогает и горению и восстановлению. Он делается нагревом смеси углей при 1000+ °C без доступа кислорода, когда смесь сначала переходит в пластическое состояние, а потом частицы начинают спекаться между собой.
Проблема только в том, что кокс исторически готовился на основании экспертного мнения технологов (основанного на опыте и не всегда системного с точки зрения математики). Примерная формула есть, а точная — только в голове у технолога с 40-летним стажем в виде интуитивного понимания.
Мы придумали способ, как соединить экспертное знание с математикой.
Читать полностью »
