Виконано огляд науково-дослідних робіт Інституту газу, присвячених зануреному спалюванню газу та розробці на базі цього барботинних плавильних печей. Описано теоретичні та експериментальні дослідження умов та особливостей стабільного спалювання газу в розплаві. Наведено конструкції пальника зануреної дії та барботинної плавильної печі. Перелічено особливості теплообмінних процесів в барботинному розплаві. Представлено технологічні процеси, що здійснюються з використанням барботинних печей, які впроваджені у виробництво або пройшли дослідно-промислову перевірку.

Побудовано математичну модель процесу нагріву шихти в шаровому шихтопідігрівачі жалюзійного типу. Розроблено програмне забезпечення та виконано розрахунки двосекційного шихтопідігрівача з зустрічно-перехресним рухом твердої та газової фаз. Наведено результати аналізу роботи шихтопідігрівача в разі зміни в широкому діапазоні режимних параметрів процесу.

Наведено математичну модель процесу нагріву шихти у шихтопідігрівачі барабанного типу, яка відрізняється від відомих більш повним врахуванням суттєвих властивостей досліджуваного об'єкта. Запропоновано ефективний алгоритм розрахунку процесу нагріву шихти, подано результати обчислювальних експериментів.

Інститутом газу Національної Академії наук України розроблено нові екологічно чисті і енергозберігаючі технології використання відхідних агломераційних газів як окислювача для спалювання палива у топках котлів ТЕЦ і ПВС; у запалювальних горнах власних агломераційних машин; у повітронагрівачах доменних печей і доменних печах; у власному процесі спікання агломераційної шихти; у вагранках ливарних цехів; в опаленні коксових печей.

Описаны особенности создания и последующего совершенствования многосопловых горелок для погружного сжигания природного газа и получения минеральных расплавов в барботажных плавильных печах. Приведены примеры успешного применения этих горелок в химической промышленности и промышленности строительных материалов.

Приведены сведения о работах по тематике энергосбережения отдела термослоевых процессов за последнее десятилетие. Описаны технологии с использованием аппаратов псевдоожиженного, проточного и пересыпающегося слоя дисперсного материала. Приведены примеры реализации разработок в промышленности строительных материалов.

Разработана методика и выполнены экспериментальные исследования на холодной модели условий незаливания донной погружной многосопловой горелки в режиме барботажа. Приведены результаты исследований и построена математическая модель процесса. Проанализирована степень влияния разных режимных и конструктивных факторов на целевую функцию.

Многосопловые погружные горелки предназначены для сжигания газа внутри расплава. Для защиты от воздействия высоких температур камера горения имеет водяное охлаждение. Чтобы снизить теплопотери с водой, нужно минимизировать геометрические размеры горелки. Минимизация размеров горелки, в первую очередь щелевой камеры горения, осуществляется исходя из критерия максимально допустимой тепловой нагрузки. В результате анализа экспериментальных данных, полученных при исследовании огневых и гидравлических моделей многосопловых погружных горелок, разработана методика определения области устойчивой работы горелок в расплаве. Основным критерием, определяющим максимальную тепловую нагрузку многосопловых погружных горелок, является предельно допустимая удельная нагрузка стабилизационной зоны камеры горения. Описана методика определения количества горючей смеси, поступающей в стабилизационную зону. Получены зависимости, позволяющие рассчитывать максимальную нагрузку на горелку. Приведена зависимость глубины вытеснения расплава из камеры горения от расхода горючей смеси, поступающей на горелку. Приведены практические рекомендации для выбора геометрических размеров камеры стабилизации горелок многосопловых погружных горелок.

Разработана математическая модель плавления частицы шихты в высокотемпературной печи с погружным горением смеси природного газа и воздуха. Для определения темпа образования на поверхности исходной частицы дополнительного слоя, гарнисажа, и скорости плавления результирующей частицы, сформировавшейся в результате данного процесса, используется подход, гарантирующий соблюдение в каждый момент времени баланса между количеством тепла, поступившего в частицу в результате контакта с расплавом, и количеством тепла, аккумулированного частицей текущего радиуса. Разработано программное обеспечение для расчета процесса плавления частиц шихты разного размера, различающихся своими теплофизическими параметрами и условиями теплообмена с расплавом. Проанализированы результаты численных экспериментов.