Effect of Air Flow Rate Control on the Performance of a Direct Reduction Ironmaking Furnace with an Air preheaterผลของการควบคุมอัตราการไหลของอากาศต่อประสิทธิภาพของเตาถลุงแร่เหล็กแบบเผาตรงที่ติดตั้งอุปกรณ์อุ่นอากาศ

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของการควบคุมอัตราการไหลของอากาศเข้าสู่ห้องปฏิกรณ์ของเตาถลุงแร่เหล็กแบบเผาตรงที่มีการติดตั้งอุปกรณ์อุ่นอากาศ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถลุงและลดการใช้เชื้อเพลิง ทำการทดลองโดยการควบคุมตัวแปร 2 ปัจจัย ได้แก่ (1) ความถี่ของกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอุปกรณ์ส่งอากาศ ในช่วง 10 ถึง 50 เฮิรตซ์ และ (2) การปรับเปลี่ยนรูปแบบการส่งอากาศผ่านสถานะของวาล์วปีกผีเสื้อ 2 สถานะ ผลการวิเคราะห์ค่าความแปรปรวนของข้อมูลพบว่าทั้งสองปัจจัยมีอิทธิพลต่อความเร็วลมที่รูลมของ ชั้นปฏิกรณ์ของเตาถลุงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < 0.001) ผลจากการนำไปประยุกต์ใช้ในการถลุงจริง พบว่าสภาวะการทำงานที่เหมาะสมในแต่ละช่วงมีความแตกต่างกัน โดยในช่วงอุ่นเตาถลุงควรกำหนดค่าความถี่ 40 เฮิรตซ์ โดยปรับตำแหน่งของวาล์วปีกผีเสื้อของช่องทางอากาศเข้าอุณหภูมิปกติที่ช่องเปิดระดับ 3 และปรับตำแหน่งของวาล์วปีกผีเสื้อของช่องทางของอากาศที่ส่งมาจากอุปกรณ์อุ่นอากาศที่ช่องปิดระดับ 0 ส่วนในช่วงการถลุงเมื่อระดับอุณหภูมิภายในชั้นเตาปฏิกรณ์ของเตาถลุงคงที่ 1,200 องศาเซลเซียส ควรกำหนดค่าความถี่ 20 เฮิรตซ์ โดยปรับตำแหน่งของวาล์วปีกผีเสื้อของช่องทางอากาศเข้าอุณหภูมิปกติที่ช่องเปิดระดับ 1 เพื่อนำอากาศที่มีปริมาณออกซิเจนหนาแน่นผสมกับอากาศอุ่นที่ส่งมาจากอุปกรณ์อุ่นอากาศซึ่งมีปริมาณออกซิเจนเบาบางกว่า และให้ปรับตำแหน่งของวาล์วปีกผีเสื้อของอากาศที่ส่งมาจากอุปกรณ์อุ่นอากาศที่ช่องเปิดระดับ 3 ภายใต้สภาวะการควบคุมตัวแปรนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ ทำให้กระบวนการรีดักชั่นมีประสิทธิภาพ มากขึ้น และให้ผลผลิตเหล็กอ่อนได้เฉลี่ย 25.55% และลดอัตราส่วนการใช้เชื้อเพลิงจาก 3:1 ส่วนเพียงเหลือ 2:1 ส่วน ได้อย่างมีนัยสำคัญ

This research investigated the effects of regulating airflow rates into the reactor chamber of a direct-fired iron ore blast furnace equipped with an air preheater. The primary objectives were to enhance smelting efficiency while concurrently reducing fuel consumption. The experiments were centered on two critical variables: (1) the frequency of electric current supplied to the air supply device, which varied between 10 and 50 Hz, (2) the air delivery pattern, which was adjusted through two settings of the butterfly valve. The analysis of variance conducted on the collected data indicated that both factors significantly impacted the air velocity at the air holes of the blast furnace reactor layer (p < 0.001). The findings derived from practical smelting applications demonstrated that optimal operating conditions varied across different phases. During the furnace preheating phase, a frequency of 40 Hz with the standard temperature air inlet throttle at level 3 and the air preheater throttle closed at level 0 yielded the best results. In the smelting phase at 1,200 °C, an optimal frequency of 20 Hz was achieved by setting the standard temperature air inlet throttle to level 1 and the air preheater throttle to level 3, ensuring proper air mixing with a higher oxygen concentration. By effectively managing these variables, the research demonstrated significant improvements in combustion efficiency, thereby enhancing the reduction process. This approach resulted in an average yield of 25.55% mild steel and a notable reduction in the fuel consumption ratio from 3:1 to 2:1.