СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГЛАВНЫМ ВЫТЯЖНЫМ ВЕНТИЛЯТОРОМ Российский патент 2017 года по МПК F27B21/14 

Данная заявка имеет приоритет китайской патентной заявки №201210579049,8, озаглавленной «Способ и система управления главным вытяжным вентилятором», и поданной в Государственное бюро интеллектуальной собственности 27 декабря 2012, которая включена сюда посредством ссылки во всей своей полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к энергосберегающей технологии системы спекания в области металлургии, и, в частности, к способу и системе управления главным вытяжным вентилятором.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С быстрым развитием современной промышленности увеличивается масштаб производства стали, и, соответственно, растет потребление энергии, поэтому энергосбережение и охрана окружающей среды стали важными факторами при производстве стали. При производстве стали железная руда должна быть обработана в системе спекания до поступления в доменную печь для плавки. Процесс спекания, в частности, включает в себя: соответствующее количество топлива и флюсующей добавки, которые подают в различное питающее железосодержащее сырье с соответствующим количеством добавленной воды для смешивания и гранулирования, и эти полученные смешанные и гранулированные материалы подают на спекательную тележку для обжига с целью совершения ряда физических и химических изменений, что ведет к образованию спеченной руды, которую легко переплавить.

На фиг. 1 представлена типовая система спекания, при этом система в основном включает в себя множество устройств, таких как спекательная тележка, смеситель, главный вытяжной вентилятор, кольцевой охладитель. Различное сырье смешивают в смесительной камере 1 для образования смешанного материала, который затем поступает в смеситель 2 для однородного смешивания и гранулирования, а затем его равномерно диспергируют в спекательной тележке 5 посредством круглого роликового питателя 3 и девятироликового распределителя 4, материал воспламеняют

вентилятором воспламенения и пирофорным вентилятором, чтобы начать процесс спекания. Агломерат, полученный после завершения спекания, дробят однороликовой дробилкой 8, а затем вводят в кольцевой охладитель 9 для охлаждения, и, наконец, подают в доменную печь или бункер для готовой продукции после просеивания и сортировки.

С помощью множества вертикальных камер воздушной завесы, расположенных бок о бок ниже спекательной тележки 5, и большого газохода (именуемого также газоходом) 11, расположенного горизонтально под камерой воздушной завесы, воздух, создаваемый отрицательным давлением, вызванным главным вытяжным вентилятором 10, обеспечивает кислород, необходимый в процессе спекания.

При реализации настоящей заявки автором изобретения обнаружено, что для адаптации к различным областям применения главному вытяжному вентилятору 10 всегда необходимо обеспечить достаточное или даже избыточное количество воздуха, другими словами, главному вытяжному вентилятору 10 необходимо всегда работать с мощностью, превышающей практическую потребность или даже на максимальном уровне мощности. Таким образом, это может привести к тому, что большое количество воздуха становится неэффективным воздухом, который не участвует в спекании и расходуется впустую, создавая дополнительный расход электрической энергии, потребляемой при генерировании неэффективного воздуха. Хотя существуют некоторые опытные решения для выполнения простой регулировки в главном вытяжном вентиляторе, реальный и заметный эффект экономии электрической энергии, очевидно, не достигается.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышеизложенного, задачей вариантов осуществления настоящего изобретения является обеспечение способа и системы управления главным вытяжным вентилятором, что решает проблему энергетических потерь главного вытяжного вентилятора путем точного управления главным вытяжным вентилятором.

Согласно объекту изобретения, способ управления главным вытяжным вентилятором приведен в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, при этом способ включает в себя:

1) получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, и получение необходимого количества воздуха большого газохода на основе количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы;

2а) получение величины сопротивления слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной первой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления большого газохода на основе сопротивления слоя материала и необходимого количества воздуха большого газохода; и

2b) получение величины сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной второй базы данных; и получение необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха большого газохода; и

2с) получение величины сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной третьей базы данных;

- получение необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления большого газохода, и необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе;

- получение необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха большого газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода;

- получение величины сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной четвертой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, на основе сопротивления окна воздушной завесы и необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора;

3) получение необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы; и

4) регулирование главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора.

Получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, предпочтительно включает в себя:

i) получение содержания различных газов, содержащих О₂, N₂, NO, NO₂ в отходящем газе, который образуется при реакции воздуха с материалами на спекательной тележке; и

ii) получение эффективной скорости воздуха путем сравнения содержания различных газов в отходящем газе с заданным содержанием О₂ и N₂ в обычном воздухе, и получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, на основе эффективной скорости воздуха и заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы.

Предпочтительно, что способ дополнительно включает в себя:

iii) получение заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы при превышении заданной вертикальной скорости спекания и заданного количества эффективного воздуха, требующегося при спекании отдельного материала.

Предпочтительно, что перед этапом iii способ дополнительно включает в себя:

iv) определение скорости спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке, а также длины спекательной тележки; и

v) получение заданной вертикальной скорости спекания на основе определенной скорости спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке, и длины спекательной тележки.

Предпочтительно, что

- на этапе 2а необходимое отрицательное давление большого газохода P_{газохода} получают с помощью P_{газохода} = S_{материала}Q²_{газохода}, при этом Q_{газохода} является необходимым количеством воздуха в количестве воздуха большого газохода; S_{материала} - сопротивление слоя материала;

- на этапе 2b необходимое отрицательное давление, потребляемое в трубопроводе P_{потребляемое в трубопроводах}, получают с помощью P_{потребляемого в трубопроводах} = S_{трубопровода}Q²_{газохода}, где S_{трубопровода} - сопротивление трубопровода;

- на этапе 2с необходимое количество воздуха утечки из трубопровода Q_утечки получают с помощью P_{газохода} + P_{потребляемого в трубопроводах} = S_утечкиQ²_утечки, где S_утечки - сопротивление воздуха утечки;

- необходимое общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора Q_{главного вытяжного} получают с использованием Q_{газохода} + Q_утечки = Q_{главного вытяжного};

- необходимое отрицательное давление, потребляемое на окне воздушной завесы P_{окна воздушн. завесы}, получают с использованием _{Pокна воздушн. завесы} = S_{окна воздушн. завесы}Q²_{главного вытяжного}, где S_{окна воздушн. завесы} - сопротивление окна воздушной завесы; и

- на этапе 3 необходимое общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора P_общее получают с помощью P_общее = P_{газохода} + P_{потребляемое в трубопроводах} + P_{окна воздушн. завесы}.

Предпочтительно, что на этапе ii получение количества кислорода, участвующего в реакции O_{участвующего в реакции, производят} с помощью

где O_возд. - заданное количество кислорода в обычном воздухе, N_возд. - заданное количество азота в обычном воздухе, N_{ост. в отходящем газе} - количество азота, остающееся в отходящем газе, образующемся при реакции, N_окисл. - количество азота, окисленного NO, NO₂ в отходящем газе, образующемся при реакции;

и получение расхода K эффективного воздуха с использованием

Предпочтительно, что на этапе iii заданное количество эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы Q_{эффективн. камеры} получают с использованием Q_{эффективн. камеры} = V_⊥×Q_{отдельн.}, где V_⊥ - заданная вертикальная скорость спекания, а Q_{отдельн.} является заданным объемом эффективного воздуха, необходимого при спекании отдельных материалов.

Предпочтительно, что на этапе V заданную вертикальную скорость V_⊥ спекания получают с использованием V_⊥=(H_{материала}×V_{тележки})/L_{тележки}, где H_{материала} - толщина материалов на спекательной тележке, и V_{тележки} - скорость спекательной тележки, L_{тележки} является длиной спекательной тележки.

Предпочтительно, что этап 4 включает в себя регулирование главного вытяжного вентилятора посредством регулирования частоты двигателя переменной частоты главного вытяжного вентилятора и/или посредством регулирования гидравлического двигателя главного вытяжного вентилятора, чтобы отрицательное давление, выдаваемое главным вытяжным вентилятором, соответствовало необходимому отрицательному давлению главного вытяжного вентилятора.

Согласно другому объекту, предложена система управления главным вытяжным вентилятором в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, при этом система включает в себя:

- блок получения общего количества воздуха большого газохода, выполненный с возможностью получения количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, и получения необходимого количества воздуха большого газохода на основе количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы;

- блок получения отрицательного давления большого газохода, выполненный с возможностью получения сопротивления слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной первой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления большого газохода на основе

сопротивления слоя материала и необходимого количества воздуха большого газохода;

- блок получения отрицательного давления трубопровода, выполненный с возможностью получения сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной второй базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха большого газохода;

- блок получения отрицательного давления окна воздушной завесы, выполненный с возможностью получения сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной третьей базы данных; и получения необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе; получения необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха большого газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода; получения сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из четвертой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы;

- блок получения общего отрицательного давления, выполненный с возможностью получения необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы; и

- регулирующий узел главного вытяжного вентилятора, выполненный с возможностью регулировки главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора.

Вместо решения, согласно которому главный вытяжной

вентилятор регулируют опытным путем в соответствии с традиционной технологией, главный вытяжной вентилятор может регулироваться более точно, более современным способом, чтобы избежать потерь количества воздуха в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. В частности, в вариантах осуществления настоящего изобретения необходимое количество воздуха из большого газохода для обеспечения нормального спекания определяют, в первую очередь, на основе комплексного анализа различных величин отрицательного давления, различных объемов воздуха, различных величин сопротивления и конкретной вертикальной скорости спекания, а затем необходимого отрицательного давления большого газохода, и необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводах, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, получаемых из множества баз данных, подготовленных на этапе испытаний, чтобы получить необходимое общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора, и, в конечном итоге, главный вытяжной вентилятор управляется на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора. Из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть известно, что главный вытяжной вентилятор можно регулировать более точно, более современным способом, и можно регулировать так, чтобы обеспечивать только отрицательное давление и количество воздуха, необходимое для обеспечения нормального спекания, что позволяет избежать потерь, вызванных подачей воздуха в избыточном количестве, и, кроме того, экономить электроэнергию, потребляемую главным вытяжным вентилятором, и достигать цели энергосбережения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сопровождающие чертежи используются для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения и составляют часть этого описания, приведены для объяснения настоящего изобретения совместно с вариантами осуществления настоящего изобретения и не должны истолковываться как ограничивающие настоящее изобретение.

На сопровождающих чертежах:

Фиг. 1 - схематический вид типовой системы спекания;

Фиг. 2 - блок-схема способа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 - схематический вид, показывающий положение, в котором смонтирован анализатор состава газа газохода;

Фиг. 4 - блок-схема предпочтительных этапов способа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 5 - схематический вид системы согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже в сочетании с прилагаемыми чертежами, при этом следует иметь в виду, что описанные здесь предпочтительные варианты осуществления предназначены только для иллюстративных целей и объяснения настоящего изобретения и не предназначены для ограничения настоящего изобретения.

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Согласно обычной технологии спекания, как правило, при спекании определенной продукции, скорость движения спекательной тележки регулируется. Автор изобретения считает, что описанная выше операция напрямую приводит к флуктуации скорости потока материалов на спекательной тележке, что может оказывать отрицательное воздействие на управление процедурами, например, процесс спекания и последующие процедуры становятся все более сложными и трудноуправляемыми. Соответственно, предпочтительно, чтобы настоящее изобретение исходило из той предпосылки, что спекательная тележка работает с постоянной скоростью, то есть скорость потока материалов является стабильной. В настоящем изобретении отсутствует конфликт между стабилизацией скорости потока материалов и вариацией производства, так как стабилизация скорости потока материалов означает стабилизацию скорости потока материалов с определенной продукцией, а в случае, когда производство перестроено под иной продукт, толщина слоя материала отличается от таковой в случае предыдущего производства, однако по-прежнему может быть обеспечено движение с постоянной скоростью спекательной тележки, и поток материалов с постоянной скоростью.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему способа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Приведен способ управления главным вытяжным вентилятором в соответствии с этим вариантом осуществления, при этом способ включает в себя этапы 201-204.

Этап 201 может включать в себя получение количества воздуха, необходимого камере воздушной завесы спекательной тележки, и получение необходимого количества воздуха большого газохода на основе количества воздуха, необходимого камере воздушной завесы. Воздух, необходимый большому газоходу, может обеспечить выполнение нормального спекания. Имеется множество камер воздушной завесы под спекательной тележкой, и необходимое количество воздуха большого газохода получают путем вычисления суммы количества воздуха, необходимого каждой камере воздушной завесы. Количество воздуха, необходимое каждой камере воздушной завесы, может быть получено опытным путем, а также может быть получено из статистики, и, кроме того, может быть получено путем точного измерения и расчета, что не ограничивается вариантами осуществления настоящего изобретения.

Этап 202а может включать в себя получение величины сопротивления слоя материала, соответствующего количеству воздуха большого газохода, из заданной первой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления большого газохода на основе сопротивления слоя материала и необходимого количества воздуха большого газохода.

Этап 202b может включать в себя получение величины сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной второй базы данных; а также получение необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха большого газохода.

Этап 202с может включать в себя:

-получение величины сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной третьей базы

данных;

- получение необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления большого газохода, и необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе;

- получение необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха большого газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода;

- получение величины сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной четвертой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, на основе сопротивления окна воздушной завесы и необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора.

При работе главного вытяжного вентилятора воздушный поток вокруг спекательной тележки движется сверху вниз, отрицательное давление создается воздушным потоком до того, как поток воздуха проходит через главный вытяжной вентилятор. Отрицательное давление образуется из-за сопротивления, и соотношение между сопротивлением и отрицательным давлением может быть получено с помощью критериальной статистики, и также может быть получено путем расчета на основе базовой формулы P=SQ², где P - давление воздуха, S - сопротивление и Q - количество воздуха, то есть скорость потока воздуха.

Для осуществления управления энергосбережением главного вытяжного вентилятора сначала необходимо определить целевой параметр для управления, при этом в данном варианте осуществления в качестве целевого параметра принято общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора, другими словами, управление общим отрицательным давлением, создаваемым главным вытяжным вентилятором, с целью соответствия общему отрицательному давлению, необходимому при спекании, взято в качестве стандарта управления.

Во время подачи воздуха для спекания воздушный поток проходит через материалы на спекательной тележке сверху вниз, и проходит через каждую камеру воздушной завесы ниже тележки, входит в большой газоход, и вытягивается главным вытяжным вентилятором. В ходе этого процесса могут возникнуть три аспекта сопротивления, первый от спекательной тележки, и в основном от материалов на тележке, второй от каждого трубопровода, через который проходит поток воздуха, и третий от окна воздушной завесы, и, таким образом, общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора также состоит из трех частей, т.е. необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводах, и отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы. Другими словами, общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора может потребляться в трех местах, первым из которых является большой газоход, т.е. спекательная тележка, вторым из которых являются трубопроводы, и третьим является окно воздушной завесы. При выполнении этапов 202а-202с можно соответственно получить одну из трех частей отрицательного давления, а общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора можно получить путем вычисления суммы трех частей.

Этап 202а аналогичен этапу 202b, при этом оба включают в себя получение величины сопротивления слоя материала/трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, сначала из базы данных, а затем может быть получено необходимое отрицательное давление большого газохода/необходимое отрицательное давление, потребляемое в трубопроводах. Кроме того, этап 202а и этап 202b не соответствуют друг другу и их последовательность может быть обратной.

Этап 202с немного сложнее: конечной задачей этапа 202с является получение необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, при этом под окном воздушной завесы подразумевается окно воздушной завесы главного вытяжного вентилятора. Сначала из базы данных можно получить сопротивление окна воздушной завесы, соответствующее

необходимому количеству воздуха большого газохода. На следующем этапе при получении посредством вычисления необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, вместо использования необходимого количества воздуха большого газохода используют общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора. В идеальной ситуации общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора равно количеству воздуха большого газохода. Тем не менее, на практике существует явление утечки воздуха в каждом трубопроводе, соответственно общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора = количеству воздуха большого газохода + количество воздуха утечки из трубопроводов, так что сначала необходимо получить количество воздуха утечки из трубопроводов. Сопротивление воздуха утечки, соответствующее требуемому количеству воздуха большого газохода, можно получить из заданной третьей базы данных, при этом необходимое количество воздуха утечки из трубопроводов можно получить на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления большого газохода, и необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводах, и, в конечном итоге, можно получить необходимое отрицательное давление, потребляемое на окне воздушной завесы.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения при выполнении конкретно этапов 202а-202с предпочтительно могут быть использованы следующие уравнения.

На этапе 202а, в частности, необходимое отрицательное давление большого газохода P_{газохода} можно получить с помощью P_{газохода} = S_{материала}Q²_{газохода}, где Q_{газохода} - необходимое количество воздуха большого газохода; S_{материала} - сопротивление слоя материала.

На этапе 202b, в частности, необходимое отрицательное давление, потребляемое в трубопроводах P_{потребляемого в трубопроводах}, можно получить с помощью P_{потребляемого в трубопроводах} = S_{трубопроводов}Q²_{газохода}, где S_{трубопроводов} - сопротивление соответствующего трубопровода.

На этапе 202с, в частности, необходимое количество воздуха утечки из трубопроводов Q_утечки можно получить с помощью P_{газохода} + P_{потребляемого в трубопроводах} = S_утечкиQ²_утечки, где S_утечки - сопротивление воздуха утечки.

В частности, необходимое общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора Q_{главного вытяжного} получают с помощью Q_{газохода} + Q_утечки = Q_{главного вытяжного}.

В частности, необходимое отрицательное давление, потребляемое на окне воздушной завесы P_{окна воздушной завесы} , получают с использованием P_{окна воздушной завесы} = S_{окна воздушной завесы}Q²_{главного вытяжного}, где S_{окна воздушной завесы} - сопротивление окна воздушной завесы.

В приведенных выше этапах 202а-202с, процесс получения «сопротивления чего-то», соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода из заданной «определенной базы данных», проделывают несколько раз, при этом данные (в том числе взаимоотношение между данными), которые хранятся в различных базах данных, могут представлять собой эмпирические данные, и их также можно получить в ходе практического производственного процесса, а также при продолжении практического производственного процесса, при этом различные базы данных могут своевременно обновляться, что не ограничивается вариантами осуществления настоящего изобретения. Например, данные, указывающие на соответствующее соотношение между количеством воздуха большого газохода и сопротивлением слоя материала, могут быть измерены. Например, в состоянии, в котором окно воздушной завесы полностью открыто, измерено, что сопротивление слоя материала составляет r1 в случае, когда количество воздуха большого газохода составляет f1, или количество воздуха большого газохода составляет f2 в случае, когда сопротивление слоя материала равно r2. Эти данные, указывающую на соответствующую взаимосвязь, могут даже быть встроены в функцию, а затем эти соответствующие встроенные данные и/или функции хранят в первой базе данных, таким образом, при последующем производстве, на этапе 202а, сопротивление слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, может при этом быть получено с помощью заданной первой базы данных.

Этап 203 может включать в себя получение необходимого отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе

необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводах, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы. Предпочтительно, что в некоторых вариантах осуществления настоящей заявки, необходимое отрицательное давление главного вытяжного вентилятора можно получить с помощью следующего способа: необходимое общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора P_общее получают с помощью P_общее = P_{газохода} + P_{потребляемое в трубопроводах} + P_{окна воздушной завесы}.

Этап 204 может включать в себя регулирование главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора. Предпочтительно, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения главный вытяжной вентилятор может регулироваться, в частности, путем регулирования частоты двигателя переменной частоты главного вытяжного вентилятора и/или посредством регулирования гидравлического двигателя главного вытяжного вентилятора, чтобы обеспечить соответствие отрицательного давления, выдаваемого главным вытяжным вентилятором, необходимому отрицательному давлению главного вытяжного вентилятора. Регулирование главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора может достигаться, в частности, предпочтительными способами, описанными в данном варианте осуществления, а также может достигаться с помощью других способов согласно обычной технологии, что не ограничивается в вариантах осуществления настоящего изобретения.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Этот вариант осуществления основан на первом варианте осуществления, и отличается от первого варианта осуществления тем, что процесс получения количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы под спекательной тележкой на этапе 201, описан более подробно. В этом варианте осуществления получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы под спекательной тележкой, может, в частности, включать в себя этап 2011 и этап 2012.

Этап 2011 может включать в себя получение содержания различных газов, включая О₂, N₂, NO, NO₂ в отходящем газе, который образуется при реакции воздуха с материалами на спекательной тележке. Анализатор состава отходящего газа может быть расположен в большом газоходе под спекательной тележкой, как показано на фиг. 3, и отходящий газ в большом газоходе может анализироваться с помощью анализатора состава отходящего газа, таким образом, можно также получить содержание NO и NO₂ в отходящем газе и содержание оставшегося О₂, N₂ в отходящем газе, и, кроме того, содержание СО, СО₂ в отходящем газе.

Этап 2012 может включать в себя получение эффективной скорости воздуха путем сравнения содержания различных газов в отходящем газе с заданным содержанием О₂ и N₂ в обычном воздухе, а затем получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы под спекательной тележкой на основе эффективной скорости воздуха и заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы. Количество воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы (т.е. общее количество воздуха, обеспечиваемого камерой воздушной завесы) включает в себя две части, одна часть воздуха участвует в спекании и именуется эффективным воздухом, а другая оставшаяся часть является неэффективным воздухом. Спекаемые и подлежащие спеканию материалы расположены над камерами воздушной завесы, и количество кислорода, потребляемое материалами, может быть определено, таким образом, можно определить количество эффективного воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы. Если можно дополнительно получить соотношение между эффективным воздухом в камере воздушной завесы и количеством воздуха, необходимым для камеры воздушной завесы, то есть эффективную скорость воздуха, также можно получить и количество воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы.

В процессе спекания слоя материала, кислород в воздухе, генерируемый главным вытяжным вентилятором, расходуется не полностью, вместо этого только часть кислорода участвует в реакции спекания, таким образом, ситуацию с кислородом,

потребляемым материалами в ходе процесса спекания, можно узнать, анализируя компонент дымового газа после реакции. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, определение компонента отходящего газа в большом газоходе в основном заключается в определении содержания О₂, N₂, NO, NO₂ в единице объема отходящего газа, кроме того, также можно определить содержание СО и СО₂.

Так как в реакции спекания участвует обычный воздух, в таких реакциях, как твердофазные реакции железных руд и сжигание кокса, участвует кислород, при этом количество кислорода в отходящем газе может изменяться по сравнению с количеством кислорода перед реакциями, Кроме того, поскольку азот не участвует в твердофазной реакции железных руд, после процесса спекания азот присутствует в виде NO, NO₂, N₂, и в отходящем газе можно точно измерить количество азота.

В обычном воздухе содержание азота и кислорода стабильно, и, в соответствии с законом сохранения массы, количество азота и кислорода, поступающего в большой газоход, может быть рассчитано исходя из количества азота и количества окисленного азота в отходящем газе, и на основании измеренного количества кислорода, оставшегося в отходящем газе, можно с точностью вычислить количество кислорода, участвующего при реакции, с использованием формулы:

которая может быть применена в первую очередь для получения количества кислорода, участвующего в реакции O_{участв. в реакции}, где O_возд. - заданное количество кислорода в обычном воздухе, N_возд. - заданное количество азота в обычном воздухе, O_возд./N_возд. соответствует константе; O_{ост. в отходящем газе} - количество кислорода, оставшегося в отходящем газе, образующегося при реакции, которое можно получить по количеству кислорода, определенному анализатором отходящего газа; N_{ост. в отходящем газе} - количество азота, оставшегося в отходящем газе, который образуется при реакции, и N_окисл. - количество азота, окисленного NO, NO₂ в отходящем газе, образующегося при реакции, причем окисляемый азот может быть

определен исходя из количества NO, NO₂, обнаруженных с помощью анализатора отходящего газа, а количество азота, оставшегося в отходящем газе, может быть получено исходя из количества N₂, обнаруженного с помощью анализатора отходящего газа.

Затем эффективную скорость K воздуха получают с помощью

Наконец, количество воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы, можно получить в соответствии с количеством воздуха, необходимом для камеры воздушной завесы = количество эффективного воздуха в камере воздушной завесы/эффективная скорость воздуха К.

Количество эффективного воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы на этапе 2012, представляет собой заданное значение, и его можно получить опытным путем из данных испытаний либо с помощью точных сборов и расчетов на месте, что ограничивается в вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, способ точного расчета может дополнительно включать в себя следующие этапы, то есть этап 200 может дополнительно предпочтительно проводиться перед этапом 2012.

Этап 200 может включать в себя получение заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы на основе заданной вертикальной скорости спекания и заданного количества эффективного воздуха, необходимого при спекании отдельных материалов. На практике, в частности, заданное количество эффективного воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы Q_{эффективн. камеры}, может быть получено с помощью Q_{эффективн. камеры} = V_⊥×Q_{отдельн.}, где V_⊥ - заданная вертикальная скорость спекания, а Q_{отдельн.} - заданное количество эффективного воздуха, необходимое при спекании отдельных материалов. В некоторых случаях, Q_{отдельн.} может представлять собой значение количества воздуха в стандартном состоянии (стандартном атмосферном давлении и 0 градусов Цельсия), а соответственно рассчитанное Q_{эффективн. камеры} - также количество воздуха в стандартном состоянии, и тогда рассчитанное Q_{эффективн. камеры} может

быть преобразовано в количество воздуха в практическом рабочем состоянии.

Вертикальная скорость спекания на этапе 200 является заданным значением, и его можно получить опытным путем из данных испытаний либо с помощью точных сборов и расчетов на месте, что не ограничивается в вариантах осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, способ точного расчета может дополнительно включать в себя следующие этапы, то есть этап 200' может дополнительно предпочтительно проводиться перед этапом 2012.

Этап 200' может включать в себя сбор данных о скорости движения спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке и длины спекательной тележки; а также получение заданной вертикальной скорости спекания на основе скорости движения спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке и длины спекательной тележки. Величины сопротивления слоя материала над камерами воздушной завесы отличаются друг от друга, и при отрицательном давлении большого газохода, значения количества воздуха, необходимого для камер воздушной завесы, также отличаются друг от друга, соответственно, вертикальные скорости спекания материалов над камерами воздушной завесы также могут быть неодинаковыми, однако вертикальная скорость спекания принимается как средняя вертикальная скорость спекания в положениях камер воздушной завесы, и количество воздуха, необходимое для каждой камеры воздушной завесы, принимается как среднее количество воздуха, необходимое для камер воздушной завесы.

Заданную вертикальную скорость спекания V_⊥ можно получить с помощью V_⊥ = (H_{материала} × V_{тележки})/L_{тележки}, где H_{материала} - толщина материалов на спекательной тележке, а V_{тележки} - скорость движения спекательной тележки, L_{тележки} - длина спекательной тележки, то есть расстояние от зажигательного горна до концевой части спекательной тележки.

Фиг. 4 представляет собой блок-схему предпочтительных этапов способа в соответствии со вторым вариантом осуществления

настоящего изобретения, при этом части, идентичные первому варианту осуществления, на чертеже опущены.

ТРЕТИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На фиг. 5 представлена система управления главным вытяжным вентилятором в соответствии с данным вариантом осуществления на основе первого варианта осуществления. Система включает в себя: блок 501 получения количества воздуха большого газохода, блок 502 получения отрицательного давления большого газохода, блок 503 получения отрицательного давления трубопровода, блок 504 получения отрицательного давления окна воздушной завесы, блок 505 получения отрицательного давления, и блок 506 регулирования главного вытяжного вентилятора.

Блок 501 получения количества воздуха большого газохода выполнен с возможностью получения количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, и получения необходимого количества воздуха большого газохода на основе количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы.

Блок 502 получения отрицательного давления большого газохода выполнен с возможностью получения сопротивления слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной первой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления большого газохода на основе сопротивления слоя материала и необходимого количество воздуха большого газохода.

Блок 503 получения отрицательного давления трубопровода выполнен с возможностью получения сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной второй базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха большого газохода.

Блок 504 получения отрицательного давления окна воздушной завесы выполнен с возможностью получения сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из заданной третьей базы данных; а также

получения необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе; получения необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха большого газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода; получение величины сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха большого газохода, из четвертой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы.

Блок 505 получения отрицательного давления выполнен с возможностью получения необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе необходимого отрицательного давления большого газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы.

Блок 505 регулирования главного вытяжного вентилятора выполнен с возможностью регулирования главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора.

Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления являются лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, и не будут истолковываться как ограничение настоящего изобретения; хотя настоящее приложение подробно описано в сочетании с указанными выше вариантами осуществления, для специалистов в данной области техники понятно, что могут быть выполнены модификации в технических решениях указанных выше вариантов осуществления, либо могут быть сделаны эквивалентные замены части технических признаков в технических решениях. В пределах сущности и принципа настоящего изобретения любые модификации, замены и улучшения и т.д. должны быть включены в объем патентной защиты настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу управления главным вытяжным вентилятором и системе для реализации способа управления. Способ включает получение количества воздуха большого газохода, расположенного горизонтально под камерой воздушной завесы, необходимого для нормального спекания, получение необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора путем получения, с использованием нескольких баз данных, необходимого отрицательного давления газохода, отрицательного давления, необходимого для расхода в трубопроводе, а также отрицательного давления, необходимого для расхода на окне воздушной завесы, и управление главным вытяжным вентилятором согласно общему необходимому отрицательному давлению главного вытяжного вентилятора. Изобретение позволяет избежать потерь, вызванных потреблением чрезмерного количества воздуха, обеспечивая таким образом экономию энергии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ управления подачей воздуха для воздушной завесы спекательной тележки с помощью основного вытяжного вентилятора системы спекания, включающий в себя:

1) получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, и получение необходимого количества воздуха газохода, расположенного горизонтально под камерой воздушной завесы, на основе количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы;

2а) получение величины сопротивления слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной первой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления газохода на основе сопротивления слоя материала и необходимого количества воздуха газохода;

2b) получение величины сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной второй базы данных, и получение необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха газохода; и

2с) получение величины сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной третьей базы данных;

- получение необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления газохода, и необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе;

- получение необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода;

- получение величины сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной четвертой базы данных, и получение необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы, на основе сопротивления окна воздушной завесы и необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора;

3) получение необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе необходимого отрицательного давления газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы; и

4) регулирование главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора.

2. Способ по п. 1, в котором получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки включает в себя:

i) получение содержания различных газов, содержащих О₂, N₂, NO, NO₂ в отходящем газе, который образуется при реакции воздуха с материалами на спекательной тележке; и

ii) получение эффективной скорости воздуха путем сравнения содержания различных газов в отходящем газе с заданным содержанием О₂ и N₂ в обычном воздухе, и получение количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, на основе эффективной скорости воздуха и заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы.

3. Способ по п. 2, в котором перед этапом ii) способ дополнительно включает в себя:

iii) получение заданного количества эффективного воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы при превышении заданной вертикальной скорости спекания и заданного количества эффективного воздуха, требующегося при спекании отдельного материала.

4. Способ по п. 3, в котором перед этапом iii) способ дополнительно включает в себя:

iv) определение скорости спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке, а также длины спекательной тележки; и

v) получение заданной вертикальной скорости спекания на основе определенной скорости спекательной тележки, толщины материалов на спекательной тележке, и длины спекательной тележки.

5. Способ по п. 1, в котором на этапе 2а) необходимое отрицательное давление газохода P_{газохода} получают с помощью P_{газохода} = S_{материала}Q²_{газохода}, при этом Q_{газохода} является необходимым количеством воздуха в количестве воздуха газохода; S_{материала} - сопротивление слоя материала;

на этапе 2b) необходимое отрицательное давление, потребляемое в трубопроводе P_{потребляемое в трубопроводах}, получают с помощью P_{потребляемого в трубопроводах} = S_{трубопровода}Q²_{газохода}, при этом S_{трубопровода} - сопротивление трубопровода;

на этапе 2с) необходимое количество воздуха утечки из трубопровода Q_утечки получают с помощью P_{газохода} + P_{потребляемого в трубопроводах} = S_утечкиQ²_утечки, где S_утечки - сопротивление воздуха утечки;

необходимое общее количество воздуха главного вытяжного вентилятора

Q_{главного вытяжного} получают с использованием Q_{газохода} + Q_утечки = Q_{главного вытяжного};

необходимое отрицательное давление, потребляемое на окне воздушной завесы P_{окна воздушн. завесы} получают с использованием P_{окна воздушн. завесы} = S_{окна воздушн. завесы}Q²_{главного вытяжного}, в котором S_{окна воздушн. завесы} - сопротивление окна воздушной завесы; и

на этапе 3), необходимое общее отрицательное давление главного вытяжного вентилятора Р_общее получают с помощью P_общее = P_{газохода} + P_{потребляемое в трубопроводах} + P_{окна воздушн. завесы}.

6. Способ по п. 2, в котором на этапе ii) получение количества кислорода, участвующего в реакции O_{участвующего в реакции}, производят с помощью

где O_возд. - заданное количество кислорода в обычном воздухе, N_возд. - заданное количество азота в обычном воздухе, N_{ост. в отходящем газе} - количество азота, остающееся в отходящем газе, образующемся при реакции, N_окисл. - количество азота, окисленного NO, NO₂ в отходящем газе, образующемся при реакции; и получение расхода K эффективного воздуха с использованием

7. Способ по п. 3, в котором на этапе iii) заданное количество эффективного воздуха, необходимое для камеры воздушной завесы Q_{эффективн. камеры} получают с использованием Q_{эффективн. камеры} = V_⊥×Q_{отдельн.}, в котором V_⊥ - заданная вертикальная скорость спекания, и Q_{отдельн.} является заданным объемом эффективного воздуха, необходимого при спекании отдельных материалов.

8. Способ по п. 4, в котором на этапе v) заданную вертикальную скорость V_⊥ спекания получают с использованием V_⊥=(H_{материала}×V_{тележки})/L_{тележки}, где H_{материала} - толщина материалов на спекательной тележке, а V_{тележки} - скорость спекательной тележки, L_{тележки} является длиной спекательной тележки.

9. Способ по п. 1, в котором этап 4) включает в себя регулирование главного вытяжного вентилятора посредством регулирования частоты двигателя переменной частоты главного вытяжного вентилятора и/или посредством регулирования гидравлического двигателя главного вытяжного вентилятора, чтобы отрицательное давление, выдаваемое главным вытяжным вентилятором, соответствовало необходимому отрицательному давлению главного вытяжного вентилятора.

10. Система управления подачей воздуха для воздушной завесы спекательной тележки с помощью главного вытяжного вентилятора, содержащая:

- блок получения общего количества воздуха газохода, выполненный с возможностью получения количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы спекательной тележки, и получения необходимого количества воздуха газохода, расположенного горизонтально под камерой воздушной завесы, на основе количества воздуха, необходимого для камеры воздушной завесы;

- блок получения отрицательного давления газохода, выполненный с возможностью получения сопротивления слоя материала, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода из заданной первой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления газохода на основе сопротивления слоя материала и необходимого количества воздуха газохода;

- блок получения отрицательного давления трубопровода, выполненный с возможностью получения сопротивления трубопровода, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной второй базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, на основе сопротивления трубопровода и необходимого количества воздуха газохода;

- блок получения отрицательного давления окна воздушной завесы, выполненный с возможностью получения сопротивления воздуха утечки, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из заданной третьей базы данных, и получения необходимого количества воздуха утечки из трубопровода на основе сопротивления воздуха утечки, необходимого отрицательного давления газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, получения необходимого общего количества воздуха главного вытяжного вентилятора на основе необходимого количества воздуха газохода и необходимого количества воздуха утечки из трубопровода, получения величины сопротивления окна воздушной завесы, соответствующего необходимому количеству воздуха газохода, из четвертой базы данных, и получения необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы;

- блок получения общего отрицательного давления, выполненный с возможностью получения необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора на основе необходимого отрицательного давления газохода, необходимого отрицательного давления, потребляемого в трубопроводе, и необходимого отрицательного давления, потребляемого на окне воздушной завесы; и

- регулирующий узел главного вытяжного вентилятора, выполненный с возможностью регулировки главного вытяжного вентилятора на основе необходимого общего отрицательного давления главного вытяжного вентилятора.