СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ПОТЕРЬ ДУТЬЯ ПРИ ЗАПОЛНЕНИИ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЕЙ БЛОКА ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ Российский патент 1996 года по МПК C21B9/10 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам регулирования работы воздухонагревателей доменных печей.

Известен способ наполнения воздухонагревателей доменной печи при постановке на "дутье" путем подачи в них воздуха из дополнительного источника дутья, независимого от воздуходувной машины. Таким источником может быть ресивер, наполняемый от общезаводской сети сжатого воздуха, резервная воздуходувка и другие источники (А.с. N 355227 М кл. С 21 В 9/00 1972 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что снижается надежность воздуходувных машин и их приводных агрегатов, возникает низкоцикловая усталость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является устройство для подачи воздуха для выравнивания давления в воздухонагревателе доменной печи, снабженное аккумулирующей емкостью, соединенной с независимым от воздуходувной машины источником сжатого воздуха (а.с. N 333192, СИР, М кл С 21 В 9/10, 1972 г.).

Недостатком известного устройства является то, что при его использовании не обеспечивается оптимальное использование воздуха, расходуемого из стороннего источника (аккумулятора) на компенсацию потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей. Кроме того, использование воздуха, расходуемого из аккумулятора на компенсацию потерь дутья, подаваемого в доменные печи при заполнении воздухонагревателей, согласно известного технического решения, не связано с графиком переходов воздухонагревателей с режима "нагрев" на режим "дутье". Это обстоятельство не позволяет обеспечить максимально возможное давление в аккумуляторе к моменту заполнения очередного воздухонагревателя, также снижает эффективность работы устройства, ухудшает ровность хода печей, производительность и показатели по расходу кокса.

Целью изобретения является повышение ровности хода печей, снижение расхода кокса и повышение производительности печей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе компенсации потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей, включающем резервирование дутья в аккумулирующей емкости и заполнение воздухонагревателей, согласно заявленному, заполняют воздухонагреватели доменных печей различного объема, при этом заполнение начинают с воздухонагревателя печи большого объема с последующим чередованием печей малого и большого объемов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Начало цикла заполнения воздухонагревателей доменной печи большего объема и последующим чередованием заполнения воздухонагревателей печей малого и большого объема позволяет использовать подаваемый от стороннего источника воздух наиболее экономично. Такая последовательность позволяет обеспечить максимально возможное давление в аккумуляторе к моменту заполнения очередного воздухонагревателя и саморегулирования подпитки коллектора.

Значение давления в коллекторе определяется из уравнения состояния:
или

где P_к давление в коллекторе;
G вес воздуха в коллекторе;
V_к объем коллектора;
Т_к температура воздуха в коллекторе;
R газовая постоянная.

Предполагаем, что в исходный момент времени Р_к на заданном минимально необходимом уровне.

Р_к (t) для t 0
Р_к Р_ко и G_(o) G_o
Для заполнения каждого воздухонагревателя необходимо перепустить из коллектора количество воздуха C₁, C₂.С_i, при этом соответственно давление в воздухонагревателе должно быть равным P_вн1 P_вн2.Р_внi.

G_вн= Y_внi(γ_внi-γ_вноi) (3)
где γ_внi удельный вес воздуха в i-ом наполненном воздухонагревателе;
γ_вноi то же в воздухонагревателе после его нагрева (при атмосферном давлении). Давление в коллекторе в каждый момент времени определяется из ( 2 ).

G подпитки (t) количество воздуха подпитки, поступившего в коллектор на время t;
расход воздуха, потраченного на заполнение кауперов ко времени t.

При главном условии полноценного заполнения, чтобы давление в коллекторе в конце заполнения было не менее, чем номинальное дaвление в заполненном воздухонагревателе, т.е. давление после очередного заполнения.

Тогда, целесообразная величина G подпитки за каждый час должна быть равна сумме объемов, заполненных воздухонагревателей. Учитывая, что период между заполнениями воздухонагревателей на каждой доменной печи составляет примерно один час, то при использовании предлагаемого способа за время, равное одному часу, необходимо заполнить все n подключенных к аккумулирующему источнику воздухонагревателей, а часовая величина подпитки должна составить
G подпитки
Текущее значение G подпитки (t) зависит от ее вида, если заполнение происходит от объемного компрессора, то она постоянна во время, т.е.

G подпитки (t) К•t (6),
где К производительность объемного компрессора.

Если подпитка коллектора производится из источника постоянного давления через постоянный дроссель, то
G подпитки (t) S•a• (7),
где Р подпитки давление источника постоянного давления. Т.е. в обоих случаях рациональная величина G подп. (t) есть величина вполне определенная.

Из уравнения (5) и фиг. 2 видно, что для обеспечения нормального заполнения отдельно взятого воздухонагревателя для каждой доменной печи, последовательность заполнений должна быть следующей. После заполнения воздухонагревателя большого объема (Y_в.н.) и высокого давления (Р_вн) необходимо заполнять воздухонагреватель с малым Y_в.н. и P_в.н., и лишь после этого опять больший воздухонагреватель.

Дополнительный поиск известных в науке и технике решений показал, что вышеперечисленные признаки способа компенсации потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей в известных решениях не обнаружены. Следовательно, предложенный способ отвечает критерию "существенные отличия".

Предложенный способ компенсации потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей поясняется чертежами, фиг. 1, 2.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Воздух от компрессоров по трубопроводу, оборудованному задвижками 1, 2, обратным клапаном 3 и клапаном подпитки 4 поступает в аккумулирующую емкость 5.

Аккумулирующая емкость 5 может быть выполнена на воздухопроводе, предназначенном, как правило, для резервного снабжения доменных печей холодным дутьем, в случае отказа воздуходувок, и ограниченном с двух сторон задвижками 6 и 7.

Из аккумулирующей емкости 5 через задвижку 8 воздух поступает в раздающий коллектор 9, который пролегает вдоль блока доменных печей и каждому воздухонагревателю (B_нi), где н номер печи, i номер воздухонагревателя) от раздающего коллектора 9 выполнены врезки трубопроводов с установкой клапанов (К_нi) и задвижек (3_нi и И_нi) для замены клапанов К_нi, в случае неудовлетворительной работы последних. Приводим описание примера осуществления способа компенсации потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей применительно к условиям Череповецкого металлургического комбината.

Блок доменных печей в составе доменной печи N 1 полезным объемом 1007 м³ с тремя воздухонагревателями, свободный объем каждого 250 м³, доменная печь N 2 полезным объемом 1033 м³ с тремя воздухонагревателями, свободный объем каждого 250 м³, доменная печь N 3 полезным объемом 200 м³, оборудованная четырьмя воздухонагревателями, свободный объем каждого 600 м³ и доменная печь N 4 полезным объемом 2700 м³, оборудованная также четырьмя воздухонагревателями со свободным объемом каждого равным 1330 м³, оснащен компрессором и коллектором 5 для резервного снабжения доменных печей холодным дутьем. Протяженность коллектора 5 составляет 1825 м, при диаметре 2020 мм, с объемом равным У_к 4710 м³. Фактическое давление воздуха в коллекторе 5 составляет Р 5,2 кгс/см².

Согласно графика переходов воздухонагревателей, работающих в последовательном режиме "нагрев" -"отделение" "дутье" позволяющего обеспечить постоянную температуру нагрева дутья, цикл компенсации потерь дутья при заполнении последних на перевод их с "нагрева" на "дутье" осуществляется следующим образом.

Цикл начинается заполнением воздухонагревателя В_4,1, переведенного с режима "нагрев" на "отделение" с 0 сек. За время 210 сек. открытого клапана К_4,1 обеспечивается наполнение воздухонагревателя В_4,1 и давление в нем равное 4,8 кгс/см². При этом давление в коллекторе 5,9 не падает ниже 4,85 кгс/см², что обеспечивает полноценное заполнение воздухонагревателя В_4,1 (см. фиг.2). Максимальная величина подпитки коллектора 5,9 не превышает 130 кг/мин. (~ 100 нм³/мин.). После выравнивания давления между воздухонагревателем В_4,1 и воздухопроводом горячего дутья 10, закрывается клапан К_4,1, открывается клапан горячего дутья Г_4,1 и клапан холодного дутья Х_4,1 затем воздухонагреватель В_4,4 переключается с "дутья" на "отделение", закрывается клапан холодного дутья Х_4,4 и закрывается клапан горячего дутья Г_4,4, затем воздухонагреватель В_4,4 переводится на нагрев. Воздухонагреватели В_4,2 и В_4,3 работают в режиме "нагрев".

Принимая во внимание, что период времени между заполнениями воздухонагревателей для каждой доменной печи составляет один час, тогда согласующийся с этим графиком интервал времени между компенсационными заполнениями воздухонагревателей перед постановкой их режим в "дутье", соответственно заполняющихся по одному для каждой печи, будет составлять 15 мин. или 900 сек. А смещение выполняется таким образом, чтобы после компенсационного заполнения одного воздухонагревателя большой печи следовало заполнение воздухонагревателя малой печи. Такая последовательность позволяет обеспечить максимально возможное давление в коллекторе 5, 9 к моменту заполнения очередного воздухонагревателя.

Таким образом, через время, равное 900 сек. начинается заполнение воздухонагревателя B_2,1, переведенного с режима "нагрев" на "отделение" открытием клапана K_2,1 за время 125 сек. обеспечивается наполнение воздухонагревателя B_2,1 и давление в нем равное 4,2 кгс/см². При этом давление в коллекторе (5,9) не падает ниже 4,65 кгс/см², что обеспечивает полноценное заполнение воздухонагревателя B_2,1, а к моменту заполнения воздухонагревателя В_3,1 обеспечивается повышение давления в коллекторе (5,9) до 5,1-5,2 кгс/см². Максимальная величина подпитки не превышает 140 кг/мин. Порядок подключения воздухонагревателя B_2,1 к воздухопроводу горячего дутья 11 аналогичен описанному выше при подключении воздухонагревателя В_4,1.

Через время, равное 1800 сек. выполняется заполнение воздухонагревателя B_3,1, также переведенного с режима "нагрев" на "отделение", открытием клапана К_3,1 за время 125 сек. обеспечивается наполнение воздухонагревателя В_3,1 и давление в нем, равное 4,5 кгс/см². Время заполнения воздухонагревателей из коллектора (5, 9) регулируется путем использования клапанов различных типоразмеров, имеющих различный коэффициент пропускной способности. Давление в коллекторе (5, 9) не падает ниже 4,85 кгс/см², что обеспечивает полноценное заполнение В_3,1, и к моменту заполнения воздухонагревателя В_1,1 обеспечивается повышение давления в коллекторе (5, 9) до 5,1 5,2 кгс/см2.

После выравнивания давления между воздухонагревателем B_3,1 и воздухопроводом горячего дутья 12 закрывается клапан К_3,1, открывается клапан горячего дутья Г_3,1 и клапан холодного дутья Х_3,4, затем воздухонагреватель В_3,4 переключается с "дутья" на "отделение", закрывается клапан холодного дутья Х_3,1 и закрывается клапан горячего дутья Г_3,4 и после этого воздухонагреватель В_3,4 переводится на режим "нагрев". Воздухонагреватели B_3,2 и B_3,3 и находятся на нагреве.

Далее, через время, равное 2700 сек. выполняется заполнение воздухонагревателя В_1,1 открытием клапана К_1,1 за время 125 сек. обеспечивается давление в нем, равное 4,2 кгс/см², при этом давление в коллекторе (5, 9) не падает ниже 5,1 кгс/см², что позволяет за время 700 сек. и подпиткой до начала следующего цикла получить максимальное давление в коллекторе (5, 9) равное 5,2 кгс/см². Затем воздухонагреватель B_1,1 подключается к трубопроводу горячего дутья 13. Следующий цикл начинают заполнением воздухонагревателя В_4,2 и далее по аналогии с описанным выше циклом.

Предлагаемое техническое решение позволяет осуществить саморегулирование подпитки коллекторов.

Реализация предлагаемого способа обеспечивает увеличение производительности печей на 0,7% и снижение расхода кокса на 0,3%

Сущность изобретения: производят резервирование дутья в аккумулирующей емкости с последующим использованием этого дутья для заполнения воздухонагревателей при их переводе с режима "нагрев" на рабочий режим. При этом заполнение начинают с воздухонагревателя печи большего объема с последующим чередованием печей малого и большого объемов. 2 ил.

Способ компенсации потерь дутья при заполнении воздухонагревателей блока доменных печей, включающий резервирование дутья в аккумулирующей емкости и заполнение воздухонагревателей, отличающийся тем, что, с целью повышения ровности хода и производительности печей, снижения расхода кокса, заполняют воздухонагреватели доменных печей различного объема, при этом заполнение начинают с воздухонагревателя печи большого объема с последующим чередованием печей малого и большого объемов.