Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта. Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2023-0012.

The purpose of this study was to investigate algorithms for calculating the calorimetric combustion temperature of various types of combustion under blast furnace melting conditions. The paper presents the results of numerical modeling of combustion processes, including a comparative analysis of various types of fuel and combustion dynamics in a blast furnace. The calculation of the lowest fuel combustion temperature has been performed, at which the combustion products transform into a gaseous state and are removed together with the smoke. Based on the available data, air flow recalculation coefficients required for complete combustion of a unit of fuel have been determined. It has been established that under conditions of oxygen deficiency, incomplete fuel combustion occurs, leading to its overconsumption and a decrease in economic performance, which is relevant for blast furnaces, which account for up to 70% of the total consumption of heat carriers at integrated steel plants. The feasibility of using associated petroleum gas in blast furnaces of ferrous metallurgy enterprises has been identified from the standpoint of improving energy efficiency and environmental friendliness. To determine the calorimetric temperature of fuel combustion, a comparison of numerical methods of iteration and interpolation has been made with the creation of a mathematical model, which allows increasing economic indicators due to the accuracy of calculations of the ratio of temperature, amount of fuel, and air flow in the combustion zone. Based on the experiment, the scientific rationale for the feasibility of using gaseous fuel instead of solid or liquid fuel has been scientifically substantiated. The developed numerical method is implemented in a set of programs for conducting a computational experiment using modern computer technologies. The program is developed using the C++ programming language and the cross-platform Visual Studio environment, which guarantees its operation on any operating system. The presence of an existing database in the program containing basic chemical parameters of gaseous, liquid, or solid fuel allows automating the calculation process. The work was carried out within the framework of the state assignment, project No. FSWF-2023-0012.