Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано при управлении технологическим процессом выплавки чугуна со шлюзованием шихты в печь через промежуточные бункеры загрузочного устройства.
Известно регулирование технологического процесса выплавки чугуна изменением массы кокса в подаче по отклонению содержания железа в рудной порции шихты, непосредственно подлежащей выгрузке (SU 1836430, 23.08.93). Недостаток такого регулирования в том, что при этом не учитывается возможное изменение склонности кокса к истиранию (изменение показателя M10 у кокса), неконтролируемые колебания которого негативно отражаются на ходе доменной плавки.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому результату является способ ведения доменной плавки, известный из патента RU 2117049, 10.08.98 - прототип, который устраняет недостаток аналога, учитывая значение М10 у подлежащей выгрузке порции кокса.
Недостатком прототипа является снижение производительности доменной печи из-за задержки загрузки шихты ввиду большой продолжительности перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с шихтой до полного выравнивания давления в обоих бункерах.
Рассчитаем время полного выравнивания давления в соединенных бункерах.
где P1 и P2 - давления в обоих бункерах до и после полного выравнивания, Па;
λ - газодинамический коэффициент;
l - длина соединительного газопровода, м;
d - диаметр перепускного клапана, м;
ρ - начальная плотность газа, кг/м3;
w - начальная скорость газа, м/с.
На доменной печи N 5 АО "Северсталь" диаметр перепускного клапана d = 0,25 м и длина соединительного газопровода l = 10 м. Давление в бункере после высыпания материала равно давлению на колошнике P1 = 280 кПа, а после полного выравнивания давления в обоих бункерах P2 = 209 кПа и объем газа в бункере с материалом Vг = 58,6 м3.
Начальная плотность газа
ρ = P1M/[R(t0+273)] = 3,04 (кг/м3), (2)
где M = 0,028 кг/моль - молярная масса азота;
R = 8,31 Дж/(моль•K) - универсальная газовая постоянная;
to=40oC - температура азота в бункере.
При шероховатости внутренней поверхности трубопровода k = 0,3 мм, d/k = 833, Re>106, величина газодинамического коэффициента λ = 0,022.
Величина начальной скорости газа:
Расход газа:
Q =w•S=w•π•d2/4 = 10,6 (нм3/с). (4)
Тогда время выравнивания:
tвыр = ka-Vг/Q = 8,3 (с). (5)
где ka = 1,5 - поправочный коэффициент для аппроксимации пошагового метода вычисления;
Vг - объем газа в бункере с материалом, м3.
Выравнивание начинается в начальный момент открывания клапана и завершается в конечный момент закрывания. Поэтому, учитывая линейный (в первом приближении) характер зависимости расхода перепускаемого газа в периоды открывания и закрывания клапана, можно допустить, что суммарное время (открывание, выравнивание, закрывание) будет равным:
t=tвыр+(tотк+tзак)/2, (6)
где tотк и tзак - время открывания и закрывания, соответственно, с.
Как следует из технической характеристики перепускного клапана, общая продолжительность открывания и закрывания его (tотк + tзак)=4 с, тогда суммарное время полного выравнивания давления t = 10,3 с.
Таким образом можно сделать вывод, что расчетное время полного выравнивания давления в бункерах по (6) превышает в 10,3/4=2,6 раза общую продолжительность открывания и закрывания перепускного клапана.
Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении производительности доменной печи уменьшением задержки загрузки шихты при снижении продолжительности перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с шихтой.
Показанный технический результат достигается за счет того, что в способе ведения доменной плавки, включающем загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихтового материала в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения, при этом время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общей продолжительностью открывания и закрывания перепускного клапана.
В предлагаемом способе уменьшается задержка загрузки шихты, так как перепускной клапан закрывается через короткий промежуток времени (2 c) после начала открытия, без необходимого в способе-прототипе достижения полного выравнивания давления в обоих бункерах. Кроме того, значительное сокращение продолжительности перепускания газа исключает необходимость использования поправочного коэффициента ka при расчете времени перепускания газа.
С помощью существующих в обоих шихтовых бункерах датчиков определяем начальные P1 (до перепускания газа) и конечные P2 (после закрывания перепускного клапана) давления в бункере с газом (P1г и P2г) и бункере с материалом (атмосферное P1м = 100 кПа и P2м).
В соответствии с законом сохранения энергии для изохорно-изотермического процесса, объем газа в бункере с материалом равен:
где Vб - объем бункера, м3.
Истинный объем материала в бункере:
Vм=Vб-Vг. (м3) (8)
Таким образом, предлагаемый способ ведения доменной плавки позволяет практически исключить существующую в известных способах проблему соответствия продолжительности новых операций существующему темпу загрузки шихтовых материалов в печь.
Пример применения предлагаемого технического решения.
Объем каждого из промежуточных шихтовых бункеров бесконусного загрузочного устройства доменной печи N 5 АО "Северсталь" Vб = 90 м3, диаметр перепускного клапана d = 0,25 м и длина соединительного газопровода 1 = 10 м. Установленная масса кокса в подаче 32 т. Показатель истираемости кокса M10ср=8,0%, т.е. истинная плотность кокса ρкср = 1,924 т/м3 (Теплофизические свойства топлив и шихтовых материалов черной металлургии. Справочник. - М.: Металлургия, 1982, с. 40-41).
После выгрузки в печь шихтового материала из одного из бункеров загрузочного устройства и закрывания нижнего газоуплотнительного клапана, датчик давления в этом бункере с газом показал давление P1г = 280 кПа, равное давлению на колошнике. По окончании загрузки 32 т кокса во второй бункер и отсечении его от атмосферы верхним газоуплотнительным клапаном, открыли на время (tотк + tзак) = 4 с перепускной клапан и перепустили часть газа из порожнего бункера в бункер с коксом. После закрывания перепускного клапана, в бункерах установилось давление P2г = 258 кПа и P2м = 127 кПа.
Тогда объем газа в бункере с коксом согласно (7) и текущая истинная плотность кокса будут:
и
Далее, по текущей истинной плотности кокса рассчитали величину коррекции массы его в подаче: Δ K = 1,02 •32•(1,924-1,920) = 0,131 (т) и задание на набор следующей порции кокса, с учетом точности взвешивания, установили 32,1 т.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1997 |
|
RU2117049C1 |
Способ ведения доменной плавки | 1991 |
|
SU1836430A3 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1990 |
|
RU2029787C1 |
СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЗАГРУЗОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2002 |
|
RU2230795C2 |
СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1995 |
|
RU2095420C1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1998 |
|
RU2148650C1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 2001 |
|
RU2202624C2 |
СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2000 |
|
RU2180004C1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1995 |
|
RU2094470C1 |
СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2003 |
|
RU2237725C1 |
Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано при управлении технологическим процессом выплавки чугуна со шлюзованием шихты в печь через промежуточные бункеры загрузочного устройства. Способ ведения доменной плавки включает загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихтового материала в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения. При этом время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общим временем открывания и закрывания перепускного клапана. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности доменной печи.
Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку шихты, состоящей из кокса и рудной части, подачами в шихтовые бункеры загрузочного устройства, подачу газа в них перед ссыпанием шихты в доменную печь, перепускание газа из опорожненного бункера в заполненный коксом бункер, определение по падению давления в опорожненном бункере до и после перепускания газа в заполненный коксом бункер и по установившемуся давлению в заполненном коксом бункере текущей истинной плотности кокса и изменение массы кокса в подаче при отклонении текущей истинной плотности кокса от усредненного значения, отличающийся тем, что время перепускания газа из опорожненного бункера в бункер с коксом ограничивают общим временем открывания и закрывания перепускного клапана.
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1997 |
|
RU2117049C1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1990 |
|
RU2029787C1 |
Способ ведения доменной плавки | 1991 |
|
SU1836430A3 |
Способ загрузки доменной печи бесконусным загрузочным устройством | 1988 |
|
SU1611940A1 |
Устройство для выравнивания давления в бункерах загрузочного устройства доменной печи | 1981 |
|
SU1082327A3 |
Авторы
Даты
2001-05-20—Публикация
2000-01-24—Подача