Проектирование системы воздушного охлаждения самоспекающихся электродов руднотермических печей

В современном мире, где индустриализация и технологический прогресс определяют экономический ландшафт, руднотермические печи (РТП) занимают стратегическое место в тяжелой промышленности. Их значимость трудно переоценить, ведь именно в этих гигантских «плавильных котлах» рождаются ферросплавы, чугун, медные и никелевые штейны, а также ценные химические продукты, без которых невозможно представить ни металлургию, ни химическую отрасль. Сердцем этих печей, их движущей силой, являются электроды – проводники колоссальной электрической энергии, обеспечивающие температурный режим до 2000 °С в реакционной зоне. Особое место среди них занимают самоспекающиеся электроды, уникальность которых заключается в способности формироваться и обжигаться непосредственно в процессе работы печи.

Однако эта уникальность несет в себе и серьезные вызовы. Высокие тепловые нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации, представляют собой постоянную угрозу для целостности и долговечности электродов. Перегрев, размягчение электродной массы, нарушение процесса спекания и, как следствие, катастрофический обрыв электрода – вот лишь некоторые из проблем, способных остановить производство и привести к значительным экономическим потерям. Поддержание оптимального теплового режима становится не просто инженерной задачей, а критически важным условием стабильной и эффективной работы РТП. И что из этого следует? Несоблюдение этого условия ведет к снижению производительности, росту затрат на обслуживание и ремонт, а также к увеличению рисков аварийных ситуаций, что напрямую влияет на прибыльность предприятия.

Традиционно для охлаждения элементов РТП применяют водяное или испарительное охлаждение, однако для самоспекающихся электродов эти методы могут иметь свои ограничения или вовсе не подходить. В этом контексте воздушное охлаждение, несмотря на кажущуюся меньшую эффективность, проявляет себя как перспективный, хотя и менее изученный, метод, требующий глубокого инженерного осмысления. Его потенциал заключается в относительной простоте реализации, отсутствии необходимости в сложных системах водоподготовки и отвода стоков, а также возможности адаптации уже существующих решений по обдувке электродов горячим воздухом для улучшения их обжига.

Настоящая работа ставит своей целью не просто рассмотреть воздушное охлаждение как альтернативу, но и детально проработать инженерный подход к его проектированию для самоспекающихся электродов РТП. Мы зададимся вопросами: как эффективно отводить тепло, какие конструктивные решения необходимы, как выбрать оптимальное оборудование и как оценить эффективность всей системы? Исследование будет охватывать системный анализ устройства печей и электродов, тепловых процессов, методов охлаждения, аэродинамических расчетов, вопросов материаловедения и оценки эксплуатационных характеристик. В результате мы представим комплексный инженерный анализ, направленный на создание надежной и энергоэффективной системы воздушного охлаждения, способной продлить срок службы электродов и повысить общую производительность руднотермических печей.

Руднотермические печи и самоспекающиеся электроды: Устройство, принцип работы и тепловые процессы

В основе современной металлургии и химической промышленности лежат процессы, требующие экстремально высоких температур. Именно здесь на сцену выходят руднотермические печи (РТП), сложнейшие агрегаты, чья конструкция и принцип действия являются результатом многолетних инженерных изысканий. Понимание их внутреннего устройства и динамики тепловых процессов критически важно для проектирования эффективных систем охлаждения, поскольку оно определяет не только выбор метода, но и специфику конструктивных решений.

Общие сведения о руднотермических печах: Классификация и области применения

Руднотермические печи – это уникальный класс электрических дуговых печей, где нагрев перерабатываемых материалов носит смешанный характер. Тепло генерируется не только за счет электрической дуги, возникающей под слоем шихты или шлака, но и благодаря непосредственному протеканию электрического тока через шихту или шлак между электродами. Такая комбинация источников тепла позволяет достигать в реакционной зоне температур от 1500 до 2000 °С, что делает РТП незаменимыми в целом ряде промышленных процессов.

Конструктивно РТП представляют собой массивный стальной кожух, внутренняя поверхность которого тщательно футерована слоями огнеупорных материалов. Это обеспечивает не только прочность конструкции, но и надежную теплоизоляцию, минимизируя потери тепла. Внутри кожуха располагается ванна, которая может иметь различные геометрические формы – круглую, треугольную или прямоугольную, а также быть как стационарной, так и вращающейся, в зависимости от технологических требований.

Применение руднотермических печей охватывает широкий спектр отраслей. В черной и цветной металлургии они используются для выплавки жизненно важных материалов, таких как ферросплавы (например, ферросилиций, ферромарганец), чугун, медные и никелевые штейны. В химической промышленности РТП находят применение для получения фосфора и карбида кальция, являющихся сырьем для множества химических продуктов. Электрический ток подается в ванну через систему печных трансформаторов, короткую сеть и, чаще всего, через самоспекающиеся электроды. В зависимости от мощности и конфигурации печи, количество электродов может варьироваться: от стандартных трех, расположенных по вершинам равностороннего треугольника, до шести в линию, а в некоторых случаях встречаются и более сложные многоэлектродные системы (1, 2, 12 или даже 24 электрода).

Конструкция и принцип действия самоспекающихся электродов

Самоспекающийся электрод – это одно из самых ingenious решений в электротермии, представляющее собой не просто элемент, а динамическую систему, которая «растет» и формируется по мере использования. Его главное отличие от угольных или графитированных аналогов заключается в том, что он изготавливается не заранее, а непосредственно в процессе эксплуатации печи из специальной электродной массы, которая спекается и обжигается по мере опускания электрода в высокотемпературное рабочее пространство.

Основой самоспекающегося электрода является металлический кожух, выполненный из листового железа толщиной 1,25-3 мм. Этот кожух выполняет несколько ключевых функций:

• Формообразование: Он задает и поддерживает необходимую форму электрода.
• Защита от окисления: Предохраняет внутреннюю электродную массу от прямого контакта с воздухом и, как следствие, от окисления при высоких температурах.
• Электропроводность: Обеспечивает эффективное прохождение электрического тока от электрододержателя к уже обожженной, проводящей части электрода.
• Теплопередача: Усиливает передачу тепла от горячей части электрода к верхней, еще не обожженной, способствуя процессу спекания.

Внутри металлического кожуха расположены внутренние ребра. Эти ребра играют многофункциональную роль: они значительно увеличивают поверхность соприкосновения с электродной массой, что улучшает ее удержание внутри кожуха, а также повышают общую электропроводность и механическую прочность электрода. Для еще лучшего сцепления внутренние ребра могут быть надрезаны в виде «язычков», которые поочередно отгибаются в разные стороны, создавая дополнительное механическое крепление.

Заполняется кожух специальной электродной массой, состав которой тщательно подбирается для обеспечения необходимых физико-химических свойств. Основными компонентами этой массы являются углеродистые материалы, такие как антрацит (в частности, термоантрацит, доля которого может достигать около 49% от общей массы) и каменноугольный кокс. В качестве связующих веществ применяются каменноугольный пек и смола, которые при нагревании обеспечивают спекание и монолитность электрода. Иногда в состав могут вводиться искусственный графит и битум для улучшения определенных характеристик.

Тепловые процессы в электроде и температурное распределение

Жизнь самоспекающегося электрода в РТП – это постоянное движение сквозь зоны с резко меняющимися температурными режимами, каждый из которых запускает определенные физико-химические трансформации. Нагрев материалов в РТП происходит за счет комплексной теплопередачи: основное тепло генерируется при прохождении тока через электроды, шихту и расплавленный материал, а также за счет мощной электрической дуги. Внутри печи тепло распространяется преимущественно за счет теплопроводности и интенсивного излучения, с меньшим вкладом конвекции.

Электрод, погруженный в эту высокотемпературную среду, испытывает колоссальные тепловые нагрузки. Температура его рабочего конца, особенно для графитированных электродов, может достигать 4000 °С – это температура сублимации графита! В случае самоспекающихся электродов, температурное распределение по их длине носит градиентный характер и является ключевым для процесса их формирования:

• Первый метр (зона размягчения и слипания): В этой верхней части электрода, температура варьируется от 25 до 65 °С. Здесь электродная масса размягчается, становясь пластичной, и постепенно сливается в единый блок, еще не обладающий высокой механической прочностью.
• Второй метр (зона спекания): По мере опускания электрода, температура массы поднимается до 60-200 °С, а температура кожуха может достигать 350 °С. В этой зоне формируется так называемый «конус спекания», где связующие вещества полимеризуются и масса начинает приобретать более твердую структуру.
• Третий метр (зона обжига): Ниже, температура массы достигает уже 800 °С и выше. Именно здесь происходит окончательный обжиг электрода, в результате которого он приобретает необходимую прочность и электропроводность, становясь полностью обожженным.

В нижнем отделе электрода, где температурный режим является наиболее высоким, происходит процесс графитизации. Это структурное преобразование углеродистых материалов в графит, которое существенно улучшает электропроводность и стойкость электрода. Интересно, что использование шлакометаллической смеси в составе электродной массы может способствовать снижению температуры графитообразования рабочего конца электрода, что потенциально увеличивает его ресурс.

Постоянное воздействие высоких температур оказывает значительное влияние на стойкость электрода. Для графитированных электродов основные потери связаны с окислением боковой поверхности и термомеханическим разрушением, что напрямую зависит от теплового состояния. Выделяющиеся в процессе восстановления газы выходят вдоль электродов, создавая дополнительный фактор теплообмена и эрозии.

Факторы, определяющие необходимость охлаждения электродов

Необходимость интенсивного охлаждения электродов РТП, особенно самоспекающихся, обусловлена целым комплексом критических факторов, напрямую влияющих на безопасность, эффективность и экономичность производственного процесса:

1. Поддержание надежного контакта с токоподводящими элементами: Электрод соединен с источником питания через токоподводящие щеки электрододержателя. Эти контакты должны быть надежными и стабильными. Чрезмерный нагрев электрода в зоне контакта может привести к его термическому расширению, деформации, размягчению материала токоподводов, ухудшению электрического контакта и, как следствие, к потерям мощности, искрению и даже расплавлению контактных элементов. Охлаждение этой зоны обеспечивает стабильность контакта и предотвращает аварийные ситуации.
2. Предотвращение размягчения и нарушения спекания электродной массы: Как было отмечено, самоспекающийся электрод формируется непосредственно в печи. Если температура в зонах спекания и обжига превысит оптимальные значения или будет неравномерной, это приведет к размягчению уже спекшейся части электрода или нарушению процесса спекания еще необожженной массы. Такое нарушение может вызвать потерю механической прочности электрода.
3. Предотвращение обрыва электрода: Размягчение и нарушение спекания напрямую ведут к снижению прочности электрода. «Выход из щек необожженного электрода», то есть ситуация, когда еще не до конца спекшаяся или чрезмерно размягченная часть электрода опускается ниже токоподводящих щек, является прямой причиной аварии – обрыва электрода. Обрыв электрода – это не только дорогостоящая замена, но и длительный простой печи, что влечет за собой огромные экономические потери. Какой важный нюанс здесь упускается? Кажущаяся незначительной на первый взгляд проблема размягчения массы может каскадно привести к многомиллионным убыткам и угрозе безопасности персонала.
4. Снижение термомеханического разрушения и износа: Высокие температуры и температурные градиенты создают значительные термические напряжения в материале электрода. Многократные циклы нагрева-охлаждения могут приводить к усталости материала, образованию трещин и, в конечном итоге, к термомеханическому разрушению. Эффективное охлаждение помогает снизить эти напряжения и замедлить износ.
5. Влияние на графитизацию: Хотя графитизация – желательный процесс, он должен происходить в контролируемых условиях. Чрезмерный или неравномерный нагрев может повлиять на структуру графита, снижая его механические свойства.
6. Улучшение условий обжига: Для закрытых печей существует практика обдувки кожуха горячим воздухом для улучшения условий обжига самоспекающегося электрода. Это не столько охлаждение, сколько контролируемый нагрев для ускорения и стабилизации процесса спекания. Однако, эта же система воздуховодов и распределения воздуха может быть адаптирована для активного теплоотвода.

Тепловой режим работы печи, включая глубину погружения электродов в расплав шлака, часто регулируется автоматически для поддержания стабильности процесса. Однако активное внешнее охлаждение выступает дополнительным и часто необходимым инструментом для управления этим режимом и обеспечения долговечности ключевого элемента – электрода.

Методы охлаждения электродов РТП: Сравнительный анализ и обоснование воздушного охлаждения

Выбор метода охлаждения для электродов руднотермических печей – это сложная инженерная задача, требующая глубокого анализа преимуществ и недостатков каждого подхода в контексте специфических условий эксплуатации. Несмотря на то, что высокотемпературные процессы неизбежно требуют отвода избыточного тепла, универсального решения не существует, и это ставит перед инженерами вызов поиска оптимального баланса между эффективностью, безопасностью и экономичностью.

Водяное охлаждение: Эффективность и ограничения

Водяное охлаждение исторически и фактически является одним из наиболее эффективных и широко применяемых методов отвода тепла в высокотемпературных агрегатах, включая различные типы электродуговых печей. Его высокая теплоемкость и теплопроводность делают воду идеальной охлаждающей средой, способной быстро и эффективно поглощать значительные объемы тепла.

Преимущества:

• Высокая эффективность: Вода способна отводить большие тепловые потоки, что критически важно для печей большой мощности, где генерируется огромное количество тепла.
• Универсальность применения: Водяное охлаждение применяется для широкого спектра элементов РТП, подверженных интенсивному нагреву: шпуровые плиты, кессоны (охлаждаемые элементы свода или стен), электрододержатели, а также водоохлаждаемые трубы в конструкции стен печи.
• Гибкость схем: Система водяного охлаждения может быть организована по одноконтурной или двухконтурной схеме. Одноконтурная схема проще, но требует высокого качества воды. Двухконтурная, с промежуточным теплообменником, позволяет использовать менее чистую воду во внешнем контуре, защищая внутренний контур от загрязнений.

Ограничения и недостатки:

• Водный дефицит: В регионах с ограниченным доступом к водным ресурсам или в условиях, где требуется минимизировать водопотребление, водяное охлаждение может быть нецелесообразным или дорогостоящим из-за необходимости оборотного водоснабжения и водоподготовки.
• Коррозия и отложения: Вода, особенно неочищенная, может вызывать коррозию внутренних поверхностей систем охлаждения и образование накипи, что снижает эффективность теплообмена и требует регулярного обслуживания и химической обработки.
• Риск аварий: Прорыв водоохлаждаемых элементов внутри печи может привести к попаданию воды в расплав, что чревато взрывами из-за образования водорода и пара при высоких температурах. Это требует повышенных мер безопасности и надежности конструкции.
• Сложность обслуживания: Системы водяного охлаждения требуют постоянного контроля параметров воды (температура, давление, химический состав), а также регулярной очистки и ремонта.
• Энергозатраты: Работа насосов для циркуляции воды и градирен для ее охлаждения требует значительных энергозатрат.

В контексте охлаждения самоспек��ющихся электродов, водяное охлаждение часто применяется для электрододержателей, но прямое водяное охлаждение самого тела электрода (особенно его нижней части) сопряжено с высоким риском и технологическими сложностями, связанными с его динамическим формированием и опусканием.

Испарительное охлаждение: Принципы и отсутствие применения для самоспекающихся электродов

Испарительное охлаждение представляет собой весьма эффективный метод отвода тепла, основанный на использовании фазового перехода воды из жидкого состояния в пар. Этот процесс сопровождается поглощением большого количества скрытой теплоты парообразования, что позволяет отводить значительные тепловые потоки при относительно небольшом расходе хладагента.

Принципы работы:

• Система испарительного охлаждения обычно включает циркуляцию воды, которая нагревается на поверхности охлаждаемого элемента (например, графитированного электрода) до точки кипения и испаряется.
• Образовавшийся пар затем отводится, конденсируется в теплообменнике (обычно с воздушным или водяным охлаждением) и возвращается в жидком виде обратно в систему. Таким образом, вода используется в замкнутом цикле.
• Этот метод позволяет поддерживать температуру охлаждаемого элемента на относительно постоянном уровне (температуре насыщения пара), что способствует стабильности его свойств и продлению срока службы.

Эффективность и применение:

• Испарительное охлаждение демонстрирует высокую эффективность для отвода тепла от графитированных электродов дуговых печей, где поддержание оптимальной температуры критически важно для минимизации окисления и термомеханического износа.
• Благодаря постоянной температуре поверхности, снижается образование термических напряжений.

Ограничения и отсутствие применения для самоспекающихся электродов:

Несмотря на свою эффективность, в литературе отсутствует подтвержденный опыт использования испарительного охлаждения непосредственно для самоспекающихся электродов руднотермических печей. Это связано с рядом специфических ограничений:

• Динамическая структура электрода: Самоспекающийся электрод постоянно формируется и опускается. Его металлическая оболочка, заполненная сырой электродной массой, не является статической и монолитной конструкцией, как графитированный электрод. Организовать надежную, герметичную систему для циркуляции воды и отвода пара непосредственно внутри или по поверхности такой динамической структуры крайне сложно и рискованно.
• Процесс спекания: Вода или пар в контакте с электродной массой могут нарушить химические и физические процессы спекания, что приведет к ухудшению качества электрода.
• Риск взрыва: Проникновение воды или пара в горячую электродную массу или расплав, как и в случае с водяным охлаждением, создает серьезную угрозу взрыва.
• Сложность интеграции: Интеграция сложной системы испарительного охлаждения (паропроводы, конденсаторы, насосы) с движущимся, самоформирующимся электродом представляет собой нерешенную инженерную задачу.

Таким образом, хотя испарительное охлаждение является мощным инструментом для отвода тепла, его применение для самоспекающихся электродов РТП на сегодняшний день нецелесообразно и не имеет практического подтверждения.

Воздушное охлаждение: Обоснование выбора и уникальные аспекты для самоспекающихся электродов

Воздушное охлаждение, несмотря на свою относительно меньшую эффективность в отводе тепла по сравнению с водяным или испарительным, занимает свою нишу в промышленных системах охлаждения благодаря ряду уникальных преимуществ. Для самоспекающихся электродов руднотермических печей этот метод приобретает особую актуальность, особенно при определенных условиях.

Особенности воздушного охлаждения:

• Меньшая эффективность: Воздух обладает значительно меньшей теплоемкостью и теплопроводностью, чем вода. Это означает, что для отвода того же количества тепла требуется гораздо больший объем воздуха и, соответственно, более мощные вентиляционные системы.
• Простота и доступность: Основным преимуществом является доступность охлаждающей среды – атмосферного воздуха. Отсутствует необходимость в сложной водоподготовке, системах очистки и оборотного водоснабжения.
• Безопасность: Отсутствие жидких хладагентов исключает риск взрывов при контакте с расплавом или высокотемпературными элементами печи, что повышает безопасность эксплуатации.
• Применение для печей небольшой мощности: Воздушное охлаждение чаще используется для печей с относительно невысокой тепловой нагрузкой. Например, для открытых РТП мощностью 3,5 МВ·А или двухэлектродных прямоугольных печей мощностью 7,9 МВ·А, а также для охлаждения пода печи.

Обоснование выбора для самоспекающихся электродов и уникальные аспекты:

Ключевым фактором, который делает воздушное охлаждение перспективным для самоспекающихся электродов, является уже существующий в практике РТП опыт «обдувки кожуха горячим воздухом для улучшения условий обжига». Это не просто совпадение, а фундаментальная основа для адаптации и развития:

1. Существующая инфраструктура: Факт применения обдувки горячим воздухом означает, что базовые элементы системы (воздуховоды, вентиляторы, система распределения воздуха по периметру электрода) уже разработаны и интегрированы в конструкцию печи. Это значительно упрощает задачу по созданию активной системы охлаждения.
2. Двойная функция: Систему, изначально предназначенную для контролируемого нагрева (обжига), можно модернизировать для выполнения функции активного теплоотвода. Путем изменения параметров подаваемого воздуха (снижение температуры, увеличение расхода) она может эффективно отводить избыточное тепло от металлического кожуха электрода.
3. Контроль температуры обжига: Более того, воздушное охлаждение позволяет не только отводить избыточное тепло, но и более точно контролировать температурный режим в зонах спекания и обжига. Это может способствовать более равномерному и качественному формированию электрода, предотвращая его размягчение и обрывы.
4. Специфика самоспекающихся электродов: В отличие от графитированных электродов, тело самоспекающегося электрода представляет собой металлический кожух, заполненный электродной массой. Внешняя обдувка кожуха воздухом является наименее инвазивным и наиболее безопасным методом воздействия на температурный режим такого электрода.
5. Ограничения других методов: Учитывая сложности и риски водяного и испарительного охлаждения непосредственно для тела самоспекающихся электродов, воздушное охлаждение становится наиболее практичным и реализуемым вариантом.

Таким образом, воздушное охлаждение, несмотря на свои ограничения по эффективности в сравнении с жидкостными системами, представляет собой наиболее обоснованный и перспективный метод для управления тепловым режимом самоспекающихся электродов РТП. Его преимущества в безопасности, простоте реализации и адаптации существующей инфраструктуры перевешивают недостатки в условиях, где другие методы не оптимальны. Разработка такой системы требует глубокого аэродинамического и теплотехнического расчета, а также тщательного подбора материалов.

Аэродинамический расчет и выбор воздуходувки для системы охлаждения электродов

Проектирование эффективной системы воздушного охлаждения для самоспекающихся электродов руднотермических печей немыслимо без детального аэродинамического расчета и обоснованного выбора воздуходувки. Это ключевой этап, определяющий способность системы обеспечить требуемый расход и давление воздуха для адекватного теплоотвода.

Основные параметры и классификация промышленных воздуходувок

Прежде чем приступить к расчету, необходимо четко понимать, что представляет собой воздуходувка и какие характеристики определяют ее функциональность. Воздуходувка – это промышленный аппарат, основное назначение которого заключается в обеспечении принудительной циркуляции воздуха или другого газа, создании перепада давления или разреженной полости. Они являются неотъемлемой частью множества промышленных процессов, от транспортировки сыпучих материалов до систем охлаждения и вентиляции.

Промышленные воздуходувки классифицируются по принципу действия на два основных типа:

1. Объемные воздуходувки:
   • Принцип действия: Работают за счет механического перемещения определенного объема воздуха в замкнутых камерах, создаваемых вращающимися или движущимися элементами.
   • Типы: Включают поршневые, шестеренные, роторные типа Рутс, пластинчатые и винтовые.
   • Характеристики: Отличаются высоким создаваемым давлением при относительно стабильной производительности, малой чувствительностью к изменению сопротивления сети, долгим сроком службы, компактными габаритами и низким уровнем шума. Однако они могут быстро нагреваться и имеют ограничения по объему прогоняемой воздушной массы. Производительность объемных воздуходувок может достигать 7548 м³/час, а давление – до 4000 мБар (4 атмосферы).
2. Динамические воздуходувки:
   • Принцип действия: Работают за счет передачи кинетической энергии от рабочего колеса воздуху, преобразуя ее затем в статическое давление.
   • Типы: Основные представители – вихревые аппараты и турбовоздуходувки (центробежные и осевые вентиляторы высокого давления).
   • Характеристики: Характеризуются высокой производительностью при относительно невысоком давлении. Более чувствительны к изменению сопротивления сети.

Ключевые показатели для выбора промышленных воздуходувок:

• Производительность (Q): Объем воздуха, перемещаемый воздуходувкой за единицу времени, измеряется в м³/час или м³/мин. Это критический параметр, определяющий способность системы отводить необходимое количество тепла.
• Создаваемое избыточное давление (ΔP): Разность между давлением на выходе из воздуходувки и атмосферным давлением, измеряется в Па, мБар или мм вод. ст. Этот параметр должен быть достаточным для преодоления аэродинамического сопротивления всей системы воздуховодов и элементов распределения.
• Перепад давления (ΔP_общ): Общая разница давлений, которую необходимо создать для перемещения воздуха через систему.
• Коэффициент полезного действия (КПД, η): Отношение полезной мощности, передаваемой воздуху, к потребляемой мощности. Чем выше КПД, тем энергоэффективнее воздуходувка.
• Потребляемая мощность (N_потр): Электрическая мощность, потребляемая двигателем воздуходувки, измеряется в кВт. Напрямую влияет на эксплуатационные затраты.
• Эксплуатационные затраты: Включают стоимость электроэнергии, обслуживания, ремонта и амортизации.
• Акустические характеристики: Уровень шума, создаваемого воздуходувкой, важен для соблюдения санитарных норм, особенно если оборудование расположено вблизи жилых зон или рабочих мест.

Методика аэродинамического расчета системы воздушного охлаждения электрода

Аэродинамический расчет системы воздушного охлаждения электрода – это комплексная задача, цель которой – определить требуемый расход воздуха и создаваемое давление для эффективного теплоотвода, а также учесть потери давления по всей длине тракта.

Алгоритм аэродинамического расчета:

1. Определение требуемого теплоотвода (Q_т):
   • Сначала необходимо рассчитать количество тепла, которое должно быть отведено от поверхности электрода для поддержания его оптимального температурного режима. Это основывается на тепловом балансе электрода, учитывающем тепловыделение за счет прохождения тока и радиационный/конвективный теплообмен с окружающей средой печи.
   • Формула теплового баланса для участка электрода:
     Qген = Qотв + Qпотерь
     где Q_ген – тепло, генерируемое в электроде; Q_отв – тепло, отводимое системой охлаждения; Q_потерь – прочие потери тепла.
   • Количество тепла, отводимого воздухом, определяется как:
     Qотв = ṁвозд · cp · (Tвых - Tвх)
     где ṁ_возд – массовый расход воздуха (кг/с); c_p – удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении (Дж/(кг·К)); T_вых и T_вх – температура воздуха на выходе и входе в систему охлаждения (°С или К).
     Для расчета объемного расхода воздуха (V_возд) можно использовать:
     Vвозд = Qотв / (ρвозд · cp · (Tвых - Tвх))
     где ρ_возд – плотность воздуха (кг/м³).
2. Определение аэродинамического сопротивления системы (ΔP_сист):
   • Аэродинамическое сопротивление включает потери давления на трение по длине воздуховодов и потери на местные сопротивления (повороты, сужения, расширения, заслонки, решетки, кольцевой воздухораспределитель).
   • Потери на трение (ΔP_тр):
     ΔPтр = λ · (L/Dэкв) · (ρвозд · v2 / 2)
     где λ – коэффициент гидравлического трения (зависит от числа Рейнольдса и шероховатости стенок); L – длина участка воздуховода; D_экв – эквивалентный диаметр воздуховода; ρ_возд – плотность воздуха; v – скорость воздуха.
   • Потери на местные сопротивления (ΔP_мс):
     ΔPмс = Σξ · (ρвозд · v2 / 2)
     где Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений для всех элементов системы (от входа в воздуходувку до выхода воздуха из системы охлаждения). Коэффициенты ξ берутся из справочников.
   • Общее сопротивление системы (ΔP_сист):
     ΔPсист = ΔPтр + ΔPмс
     Это значение представляет собой требуемое статическое давление, которое должна создавать воздуходувка.
3. Определение специфики охлаждения электрода:
   • Для охлаждения электрода, особенно с использованием кольцевого воздухораспределителя, необходимо учитывать равномерность распределения воздуха по периметру. Это требует более детального расчета местных сопротивлений в распределителе и выбора оптимальной геометрии сопл или щелей.
   • Скорость воздуха на поверхности электрода должна быть достаточной для обеспечения эффективной конвективной теплоотдачи, но не чрезмерной, чтобы не вызывать излишний шум и энергопотребление.
4. Построение характеристической кривой системы:
   • Характеристика системы – это зависимость полного давления сопротивления от расхода воздуха. Обычно она имеет параболический вид (ΔPсист ∝ V2).

Критерии выбора воздуходувки для заданных условий

После выполнения аэродинамического расчета, мы получаем два ключевых параметра: требуемый объемный расход воздуха (V_возд) и необходимое полное давление (ΔP_сист). Эти значения являются отправной точкой для выбора воздуходувки.

1. Рабочая точка: На каталожной характеристической кривой воздуходувки (зависимость производительности от создаваемого давления) находится точка пересечения с характеристической кривой системы. Эта точка называется рабочей точкой, и она определяет фактическую производительность и давление, которые будет обеспечивать воздуходувка в данной системе.
2. Энергоэффективность:
   • КПД: Выбирают воздуходувку с максимальным КПД в районе рабочей точки. Высокий КПД означает меньшее потребление электроэнергии.
   • Потребляемая мощность: Сравнивают потребляемую мощность различных моделей, способных работать в заданной точке.
3. Надежность и долговечность:
   • Учитывают репутацию производителя, качество материалов и сборки. Для условий РТП важна устойчивость к вибрациям, пыли и высоким температурам (если воздуходувка расположена вблизи печи).
   • Предпочтение отдается моделям с длительным сроком службы и минимальными требованиями к обслуживанию.
4. Габариты и масса:
   • Важно, чтобы воздуходувка соответствовала доступному пространству для установки и не создавала чрезмерных нагрузок на несущие конструкции.
5. Уровень шума:
   • Если воздуходувка будет установлена вблизи рабочих мест или населенных пунктов, необходимо выбрать модель с низким уровнем шума или предусмотреть меры шумоглушения.
6. Условия эксплуатации:
   • Температура окружающей среды: Выбирают воздуходувку, способную работать в заданном температурном диапазоне.
   • Агрессивность среды: Если воздух может содержать абразивные частицы или агрессивные газы, необходимо выбирать модели с защитным покрытием или из специальных материалов.
7. Стоимость:
   • Оценивают начальные инвестиции (стоимость оборудования) и эксплуатационные расходы (энергия, обслуживание).

Пример выбора:
Если расчетный требуемый расход воздуха составляет, например, 5000 м³/час, а требуемое давление – 250 мБар, то необходимо найти воздуходувку, чья характеристическая кривая проходит через эту точку с максимальным КПД. Допустим, объемная воздуходувка типа Рутс подходит по этим параметрам, предлагая КПД 75% и потребляемую мощность 30 кВт. Если аналогичная динамическая воздуходувка имеет КПД 65% и потребляемую мощность 35 кВт, то предпочтение будет отдано объемной, при условии соблюдения прочих критериев.

Таким образом, детальный аэродинамический расчет и комплексный подход к выбору воздуходувки обеспечивают создание эффективной, надежной и энергоэкономичной системы воздушного охлаждения самоспекающихся электродов, что критически важно для стабильности и производительности руднотермических печей.

Конструктивные решения системы воздушного охлаждения и выбор материалов в условиях РТП

Разработка системы воздушного охлаждения для самоспекающихся электродов руднотермических печей – это не только вопрос аэродинамических расчетов, но и сложная задача по интеграции инженерных решений в агрессивную и высокотемпературную среду. Ключевым аспектом является не только обеспечение эффективного теплоотвода, но и надежность, долговечность и ремонтопригодность каждого элемента системы.

Проектирование системы распределения воздуха вокруг самоспекающегося электрода

Успех системы воздушного охлаждения напрямую зависит от эффективности и равномерности распределения охлаждающего воздуха по всей поверхности электрода. Учитывая динамический характер самоспекающегося электрода (его постоянное опускание и формирование), система распределения воздуха должна быть гибкой и адаптивной.

Концепция системы подачи охлаждающего воздуха:

1. Основной воздуховод: От воздуходувки воздух подается по основному воздуховоду к зоне охлаждения электрода. Этот воздуховод должен быть достаточно большим, чтобы минимизировать потери давления, и выполнен из жаропрочных материалов.
2. Телескопический механизм перемещения: Самоспекающийся электрод постоянно опускается в печь по мере обжига и расхода. Следовательно, система подачи воздуха должна двигаться синхронно с ним. Это реализуется с помощью телескопического механизма перемещения, который позволяет регулировать высоту расположения воздухораспределителя относительно поверхности электрода, поддерживая оптимальное расстояние для обдувки. Этот механизм должен быть прочным, надежным и устойчивым к высоким температурам и загрязнениям.
3. Несущий цилиндр и кольцевой воздухораспределитель: Телескопический механизм соединен с нижней частью несущего цилиндра, который окружает электрод. На нижней части этого несущего цилиндра устанавливается кольцевой воздухораспределитель.
   • Конструкция воздухораспределителя: Кольцевой воздухораспределитель – это ключевой элемент, обеспечивающий равномерную обдувку. Он представляет собой кольцо с равномерно расположенными отверстиями или щелями по внутреннему периметру. Геометрия этих отверстий (размер, форма, угол наклона) должна быть рассчитана таким образом, чтобы создавать равномерный воздушный поток вокруг всего электрода.
   • Регулирование потока: Для обеспечения равномерности и возможности регулировки интенсивности охлаждения в разных секторах, кольцевой воздухораспределитель может быть оснащен регулируемыми заслонками или дефлекторами. Это особенно важно, если тепловые нагрузки на разных сторонах электрода неодинаковы.
   • Адаптация существующего опыта: Как было отмечено, для улучшения условий обжига самоспекающегося электрода закрытой печи уже применяют обдувку кожуха горячим воздухом. Существующие устройства включают воздуховод, систему вентиляторов (в данном случае, скорее всего, калориферов для нагрева) и телескопический механизм. Эта уже апробированная конструкция служит идеальной основой для адаптации:
     • Вместо подачи горячего воздуха для обжига, система может быть перенастроена на подачу холодного атмосферного воздуха (или воздуха с контролируемой температурой) для активного теплоотвода.
     • Калориферы могут быть исключены или использоваться для тонкой настройки температуры подаваемого воздуха, если требуется не просто охлаждение, а поддержание специфического теплового профиля.
     • Основные конструктивные элементы – телескопический механизм и кольцевой воздухораспределитель – остаются актуальными, но могут потребовать оптимизации геометрии отверстий для обеспечения требуемых скоростей и равномерности потока охлаждающего воздуха.

Требования к материалам воздуходувки, воздуховодов и теплоизоляции

Выбор материалов для системы воздушного охлаждения в условиях РТП – это компромисс между жаропрочностью, коррозионной стойкостью, механической прочностью и стоимостью.

1. Материалы для воздуходувки:
   • Корпус и рабочее колесо: Для частей, контактирующих с горячим (хоть и охлажденным) воздухом, необходимо использовать материалы, устойчивые к повышенным температурам. Если воздуходувка расположена далеко от печи, достаточно стандартных промышленных сплавов (например, углеродистые или низколегированные стали). Если же она находится ближе, могут потребоваться жаропрочные стали.
   • Защита от коррозии: Учитывая потенциальное наличие агрессивных компонентов в воздухе (например, сернистых соединений, паров кислот), корпус воздуходувки и внутренние элементы должны иметь антикоррозионное покрытие или быть выполнены из коррозионностойких сталей.
   • Подшипники и уплотнения: Эти элементы требуют особого внимания к термостойкости и пылезащищенности.
2. Материалы для воздуховодов (особенно вблизи печи):
   • Жёсткие воздуховоды: В зонах с высокой температурой (непосредственно у печи и кольцевого распределителя) требуются высокотемпературные материалы. Нержавеющие жаропрочные стали (например, марки 12Х18Н10Т) являются хорошим выбором.
   • Гибкие высокотемпературные воздуховоды: Для соединения подвижных частей системы (телескопического механизма) необходимы гибкие элементы, способные выдерживать высокие температуры (до 300°С и выше) и быть устойчивыми к агрессивным средам. Применяются материалы, армированные стекловолоконной нитью:
     • Тефлон (ПТФЭ): От -150°С до +260°С, высокая химическая стойкость.
     • Силикон: Хорошая гибкость и термостойкость (до +250°С).
     • Стекловолокно: Может использоваться как основа для армирования или в сочетании с другими полимерами.
     • Нитрил, хлоропрен, полиуретан: Применяются для более низких температур или в качестве покрытий.
3. Теплоизоляция воздуховодов:
   • Для минимизации потерь тепла (если требуется подача воздуха конкретной температуры) или предотвращения нагрева подаваемого холодного воздуха, а также для защиты персонала, воздуховоды должны быть теплоизолированы.
   • Базальтовые маты (каменная вата): Отличные теплоизоляционные свойства, выдерживают высокие температуры (до 600-700°С и выше). Могут быть фольгированными для повышения эффективности и защиты от влаги.
   • Вспененный каучук: Эффективен для более низких температур, обеспечивает хорошую защиту от конденсации.
   • Выбор теплоизоляции зависит от места расположения воздуховода и требований к температуре воздуха.

Интеграция системы охлаждения с конструкцией самоспекающегося электрода

Успешная система воздушного охлаждения должна быть глубоко интегрирована с конструкцией самоспекающегося электрода, учитывая его уникальные особенности.

1. Обдувка металлического кожуха: Основной объект охлаждения – это металлический кожух электрода. Обдувка его поверхности воздухом способствует эффективному отводу тепла за счет конвекции. Важно, чтобы воздушный поток не был слишком сильным, чтобы не вызывать эрозию поверхности, но достаточным для поддержания требуемого теплового режима.
2. Влияние на внутренние ребра: Внутренние ребра кожуха, которые увеличивают поверхность соприкосновения с электродной массой и улучшают электропроводность, также играют роль в теплопередаче. Эффективное охлаждение кожуха косвенно влияет на температурное распределение внутри электрода, способствуя более контролируемому процессу спекания.
3. Оптимизация теплообмена:
   • Скорость потока: Скорость воздуха должна быть оптимизирована для создания достаточного коэффициента теплоотдачи, который зависит от числа Рейнольдса и числа Нуссельта.
   • Равномерность обдувки: Кольцевой воздухораспределитель должен обеспечивать равномерный воздушный поток по всему периметру электрода, чтобы избежать локальных перегревов или недоохлаждений.
   • Взаимодействие с электродной массой: Важно, чтобы охлаждение не нарушало процесс спекания электродной массы, а, наоборот, способствовало его стабилизации путем контроля температурного градиента. Например, если верхняя часть электрода перегревается, интенсивное охлаждение в этой зоне может помочь поддерживать оптимальную температуру для твердения массы, предотвращая ее размягчение.

Интеграция системы воздушного охлаждения с подвижным самоспекающимся электродом требует тщательного проектирования механических соединений, компенсаторов температурных расширений и систем управления, чтобы обеспечить бесперебойную и безопасную работу в экстремальных условиях руднотермической печи.

Оценка эффективности, энергопотребления и надежности системы воздушного охлаждения электродов

Финальным этапом проектирования любой инженерной системы является оценка ее эффективности, энергопотребления и надежности. Для системы воздушного охлаждения электродов руднотермических печей это особенно важно, поскольку напрямую влияет на производственные показатели, экономическую целесообразность и безопасность эксплуатации.

Критерии оценки эффективности и работоспособности системы

Оценка эффективности системы охлаждения – это многогранный процесс, который выходит за рамки простого измерения температур. Она базируется на двух ключевых понятиях: работоспособность и надежность.

1. Работоспособность системы:
   • Определение: Работоспособность оценивается по тому, насколько система способна выполнять свои функции по поддержанию заданного теплового режима электрода. Это включает контроль абсолютных значений ее параметров и сравнение действительных значений с принятыми (проектными) нормами.
   • Ключевые параметры контроля:
     • Температура поверхности электрода: Измерение температуры кожуха электрода в различных точках и ее сравнение с оптимальным диапазоном, необходимым для предотвращения размягчения и обеспечения качественного спекания.
     • Температура токоподводящих щек: Контроль температуры электрододержателей для обеспечения надежного электрического контакта и предотвращения перегрева.
     • Температура охлаждающего воздуха: Измерение температуры воздуха на входе и выходе из системы для оценки теплоотвода.
     • Расход и давление воздуха: Мониторинг фактического расхода и давления воздуха, создаваемого воздуходувкой, и их сравнение с расчетными значениями.
   • Методы оценки:
     • Сравнение с проектными значениями: Отклонения фактических параметров от расчетных указывают на снижение работоспособности. Например, если температура электрода выше проектной при заданном расходе воздуха, это может свидетельствовать о неэффективности теплоотвода или загрязнении поверхности.
     • Мониторинг термомеханического состояния электрода: Косвенные признаки, такие как отсутствие видимых деформаций кожуха, стабильность положения электрода в токоподводящих щеках, а также отсутствие обрывов, свидетельствуют о поддержании работоспособности.
     • Анализ тепловых изображений: Использование тепловизоров позволяет визуализировать распределение температуры по поверхности электрода и выявлять зоны перегрева или неравномерности обдувки.
2. Надежность системы охлаждения:
   • Определение: Надежность характеризуется способностью системы сохранять работоспособность в течение определенного времени без отказов.
   • Критерии надежности:
     • Безотказность: Вероятность того, что система будет работать без сбоев в заданных условиях. Измеряется показателями наработки на отказ (СНО – средняя наработка на отказ).
     • Долговечность: Способность системы сохранять работоспособность до наступления предельного состояния.
     • Ремонтопригодность: Простота и скорость восстановления работоспособности после отказа. Простота конструкции воздуходувки и всей системы распределения воздуха является важным фактором ремонтопригодности.
     • Сохраняемость: Способность системы сохранять работоспособность после периодов хранения или простоя.
   • Методы оценки:
     • Статистический анализ отказов: Сбор и анализ данных об отказах компонентов системы (воздуходувки, датчики, приводы телескопического механизма).
     • Ресурсные испытания: Тестирование ключевых компонентов в условиях, имитирующих эксплуатационные.
     • Анализ рисков: Выявление потенциальных точек отказа и разработка мер по их предотвращению или минимизации последствий.

Энергетический анализ и показатели энергоэффективности

Энергопотребление системы охлаждения является существенной частью операционных затрат, поэтому его оптимизация – важный аспект проектирования.

1. Удельный расход мощности:
   • Определение: Это показатель, характеризующий энергетическую совершенность системы, и он оценивается отношением мощности, затраченной на работу системы охлаждения, к количеству отведенной тепловой энергии.
   • Расчет: Удельный расход мощности включает мощность на привод вентилятора (воздуходувки) и, если применимо, других вспомогательных систем.
     Nуд = (Nвоздуходувка + Nпрочие) / Qотв
     где N_уд – удельный расход мощности; N_{воздуходувка} – мощность, потребляемая воздуходувкой; N_прочие – мощность прочих элементов системы; Q_отв – количество отводимого тепла.
   • Интерпретация: Чем меньше удельный расход мощности, тем более совершенной и энергоэффективной является система охлаждения.
2. Коэффициенты энергоэффективности EER и COP:
   • Определение: Эти безразмерные величины используются для комплексной оценки энергетической эффективности систем, работающих по принципу холодильных машин или тепловых насосов. Хотя система охлаждения электродов не является холодильной машиной в классическом смысле, эти коэффициенты позволяют сравнивать эффективность передачи энергии.
   • Коэффициент термической эффективности (EER – Energy Efficiency Ratio):
     EER = Qх / Nпотр
     где Q_х – холодопроизводительность (количество отводимого тепла), N_потр – потребляемая мощность.
     Для нашей системы Q_х будет эквивалентно Q_отв.
     EER показывает, сколько тепловой энергии отводится на каждый киловатт-час потребленной электрической энергии.
   • Коэффициент полезного действия (COP – Coefficient of Performance):
     COP = Qт / Nпотр
     где Q_т – теплопроизводительность (количество произведенного тепла), N_потр – потребляемая мощность. COP чаще используется для тепловых насосов.
   • Важное замечание: Коэффициент термической эффективности не является показателем производительности холодильной машины в абсолютном смысле, а представляет собой сравнительный параметр при оценке эффективности процесса передачи энергии. Высокие значения EER/COP указывают на высокую энергоэффективность.

Требования к надежности, безопасности и обслуживанию системы

Помимо функциональной эффективности и энергопотребления, критически важны аспекты надежности, безопасности и простоты обслуживания.

1. Надежность и устойчивость к отказам:
   • Простота конструкции: Чем проще конструкция, тем выше ее надежность. Минимизация подвижных частей, сложных механизмов и электронных компонентов снижает вероятность отказов.
   • Резервирование: Для критически важных систем может быть предусмотрено резервирование воздуходувок (например, установка одной рабочей и одной резервной).
   • Защита от перегрузок: Электродвигатель воздуходувки должен быть защищен от перегрузок, коротких замыканий и перепадов напряжения.
2. Безопасность:
   • Пожарная безопасность: Все элементы системы должны быть выполнены из негорючих или трудновоспламеняющихся материалов. Электропроводка должна соответствовать требованиям ПУЭ.
   • Механическая безопасность: Защитные кожухи на движущихся частях (рабочее колесо, вал двигателя), ограждения телескопического механизма.
   • Электрическая безопасность: Заземление, УЗО, защита от поражения электрическим током.
   • Шумоизоляция: Соблюдение норм по уровню шума для защиты здоровья персонала.
3. Обслуживание и ремонт:
   • Доступность компонентов: Все элементы, требующие регулярного обслуживания (фильтры, подшипники, приводные ремни), должны быть легко доступны.
   • Стандартизация: Использование стандартных, легко заменяемых компонентов облегчает ремонт и снижает затраты на запасные части.
   • Мониторинг состояния: Внедрение систем диагностики и мониторинга состояния (например, датчики вибрации, температуры подшипников) для прогнозирования отказов и проведения превентивного обслуживания.
   • Простота конструкции: Простота воздуходувки и других элементов системы охлаждения облегчает ее обслуживание и ремонт, сокращая время простоев и затраты.

Таким образом, комплексная оценка эффе��тивности, энергопотребления и надежности является обязательным этапом проектирования. Она позволяет не только подтвердить соответствие системы заданным техническим требованиям, но и оптимизировать ее эксплуатационные характеристики, обеспечивая долгосрочную и экономически выгодную работу руднотермических печей.

Заключение

Исследование, посвященное проектированию системы воздушного охлаждения самоспекающихся электродов руднотермических печей, позволило глубоко погрузиться в сложный мир электротермии и теплофизики. Мы систематизировали знания об устройстве и принципе работы РТП, детально проанализировали специфику самоспекающихся электродов, их тепловые режимы и критическую необходимость адекватного теплоотвода. Особое внимание было уделено обоснованию выбора воздушного охлаждения как жизнеспособной альтернативы традиционным жидкостным системам, особенно в контексте уже существующего опыта обдувки электродов для улучшения их обжига.

Ключевым результатом работы является разработка комплексного инженерного подхода к проектированию такой системы. Мы не только рассмотрели основы аэродинамического расчета и методику выбора воздуходувки, но и предложили детализированные конструктивные решения для воздуховодов и кольцевых воздухораспределителей, учитывающие динамическое перемещение электрода и необходимость равномерной обдувки. Были сформулированы строгие требования к материалам, способным выдерживать экстремальные температуры и агрессивную среду РТП, а также к их интеграции с металлической оболочкой электрода.

Наконец, мы представили исчерпывающие методы оценки эффективности, энергопотребления и надежности проектируемой системы. Такие показатели, как удельный расход мощности и коэффициенты EER/COP, позволяют не только количественно оценить энергетическую эффективность, но и обеспечить экономическую целесообразность внедрения. Критерии надежности, безопасности и ремонтопригодности гарантируют долгосрочную и бесперебойную работу системы, минимизируя риски аварий и простоев. Какую скрытую ценность это несёт для производства? Это означает снижение операционных издержек, повышение безопасности труда и увеличение общей рентабельности, что делает проект привлекательным для инвестиций.

Наше исследование закрывает выявленные «слепые зоны» в существующей литературе, предлагая детализированный анализ и конкретные инженерные решения для воздушного охлаждения именно самоспекающихся электродов – аспект, который зачастую остается без должного внимания. Уникальность предложенного подхода заключается в синтезе фундаментальных знаний теплотехники и аэродинамики с практическим опытом эксплуатации РТП.

Основные выводы:

1. Самоспекающиеся электроды РТП требуют активного управления тепловым режимом для предотвращения перегрева, размягчения и обрыва.
2. Воздушное охлаждение, несмотря на меньшую эффективность по сравнению с водяным, является наиболее безопасным и практически реализуемым методом для самоспекающихся электродов, особенно с учетом возможности адаптации существующей инфраструктуры обдувки.
3. Эффективность системы определяется точным аэродинамическим расчетом, грамотным выбором воздуходувки и продуманными конструктивными решениями для равномерного распределения воздуха.
4. Выбор жаропрочных и коррозионностойких материалов для всех элементов системы охлаждения вблизи печи критически важен для ее долговечности и надежности.
5. Комплексная оценка эффективности, энергопотребления и надежности является обязательной для подтверждения жизнеспособности и экономической целесообразности системы.

Перспективы дальнейших исследований и практического внедрения:
Дальнейшие исследования могут быть направлены на создание компьютерных моделей тепломассообмена и аэродинамики для оптимизации геометрии воздухораспределителей и режимов обдувки. Разработка прототипов и проведение натурных испытаний позволят подтвердить теоретические расчеты и внести необходимые корректировки. Практическое внедрение разработанных решений способно значительно повысить срок службы самоспекающихся электродов, сократить операционные расходы руднотермических печей и улучшить общую безопасность производства, делая его более стабильным и экономически выгодным.

Список использованной литературы

1. Свенчанский, А. Д. Электрические промышленные печи. Электрические печи сопротивления : в 2-х ч. / А. Д. Свенчанский, М. Я. Смелянский. – 2-е изд., перераб. – Москва : Энергия, 1975. – 384 с.
2. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Т. 1. – Москва : Химия, 1981. – 385 с.
3. Пат. № 2118 192/02, МПК С22В2/00. Руднотермическая печь / Л. З. Беленький ; заявитель и патентообладатель Л. З. Беленький. – № 2118192/02 ; заявл. 31.03.1975 ; опубл. 05.10.1976, Бюл. № 37.
4. Зырянцев, О. А. Разработка системы охлаждения руднотермической печи филиала ПСЦМ ОАО «Уралэлектромедь» / О. А. Зырянцев, В. А. Гольцев // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве : сборник докладов I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (TIM’2012), 29–30 марта 2012 г. / под ред. Н.А. Спирина. – Екатеринбург : УрФУ, 2012. – С. 57-59.
5. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Т. 2. – Москва : Химия, 1981. – 427 с.
6. Самоспекающиеся электроды // MetallPlace. – URL: https://www.metallplace.ru/articles/sam-elektrodi.html (дата обращения: 02.11.2025).
7. Промышленные воздуходувки: устройство, принцип работы, области применения // Hydrig. – URL: https://hydrig.ru/articles/promyshlennye-vozduduvki-ustroystvo-printsip-raboty-oblasti-primeneniya (дата обращения: 02.11.2025).
8. Воздуходувка промышленная: принцип работы – устройство, виды и типы воздуходувок, сфера применения, производители и ремонт // Vacuum Group. – URL: https://www.vacuum-group.ru/articles/promyshlennaya-vozdukhoduvka-printsip-raboty-ustroystvo-vidy-i-tipy-vozdukhoduvok-sfera-primeneniya-proizvoditeli-i-remont (дата обращения: 02.11.2025).
9. Руднотермические печи // All-met.ru. – URL: https://all-met.ru/spravochnik/rudnotermicheskie-pechi (дата обращения: 02.11.2025).
10. Конструктивные элементы руднотермической печи // Ремонт Строительство Интерьер. – URL: https://remontnik.ru/spravochnik/stroitelstvo/promyshlennoe/rudnotermicheskaya-pech/konstruktivnye-elementy-rudnotermicheskoy-pechi/ (дата обращения: 02.11.2025).
11. Электродуговые и рудно-термические печи // Учебник.online. – URL: https://uchebnik.online/elektrotekhnika/elektrodugovyie-rudno-termicheskie-12241.html (дата обращения: 02.11.2025).
12. Электроды ферросплавных печей // Черная и цветная металлургия на metallolome.ru. – URL: https://metallolome.ru/content/elektrody-ferrosplavnyh-pechey (дата обращения: 02.11.2025).
13. Руднотермическая печь // Booksite.ru. – URL: https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/098/925.htm (дата обращения: 02.11.2025).
14. Метод оценки эффективности системы охлаждения // Studref.com. – URL: https://studref.com/396695/tehnika/metod_otsenki_effektivnosti_sistemy_ohlazhdeniya (дата обращения: 02.11.2025).
15. Руднотермическая печь // Энциклопедический словарь по металлургии. – URL: https://metallurgy.academic.ru/204/%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BF%D0%B5%D1%87%D1%8C (дата обращения: 02.11.2025).
16. Коэффициент энергоэффективности: что такое показатели COP, EER, SCOP, SEER // Strojpolimer.ru. – URL: https://www.strojpolimer.ru/blog/koeffitsient-energoeffektivnosti-chto-takoe-pokazateli-cop-eer-scop-seer (дата обращения: 02.11.2025).
17. Оценка эффективности цикла охлаждения // УКЦ — Университет климата. – URL: https://uc-klimat.ru/stati/otsenka-effektivnosti-cikla-ohlazhdeniya/ (дата обращения: 02.11.2025).
18. Самоспекающиеся электроды, Электрододержатель. Механизм перемещение электродов // Studbooks.net. – URL: https://studbooks.net/1429114/tehnika/samospekaschiesya_elektrody_elektrododerzhatel_mehanizm_peremeschenie_elektrodov (дата обращения: 02.11.2025).
19. Руднотермические установки // DiSpace. – URL: https://www.dispace.edu.pl/bitstream/handle/20.500.12812/2855/Goreva_Bikeev_Elektrotermicheskie_processy_i_ustanovki_2014.pdf?sequence=1&isAllowed=y (дата обращения: 02.11.2025).
20. Руднотермические печи // e.lanbook.com. – URL: https://e.lanbook.com/reader/book/140232/#109 (дата обращения: 02.11.2025).
21. Расчет руднотермических печей // ResearchGate. – URL: https://www.researchgate.net/publication/348737233_Rascet_rudnotermiceskih_pecej (дата обращения: 02.11.2025).
22. Практические рекомендации по конструкции системы испарительного охлаждения графитированных электродов дуговых печей // КиберЛенинка. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prakticheskie-rekomendatsii-po-konstruktsii-sistemy-isparitelnogo-ohlazhdeniya-grafitnyh-elektrodov-dugovyh-pechey (дата обращения: 02.11.2025).