СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПОДВОДИМОГО ТЕПЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ПОДВОДИМОГО ТЕПЛА И СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2024 года по МПК C21B5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу определения количества подводимого тепла, устройству для определения количества подводимого тепла и к способу работы доменной печи с расчетом количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи.

Уровень техники

Обычно для стабильной работы доменной печи температуру жидкого чугуна необходимо поддерживать в пределах определенного интервала. В частности, если температура жидкого чугуна понижается, вязкость жидкого чугуна и шлака, образующегося вместе с жидким чугуном, увеличивается, и становится затруднительным выгружать жидкий чугун или шлак из летки (выпускного отверстия). С другой стороны, если температура жидкого чугуна становится высокой, концентрация Si в жидком чугуне увеличивается, и вязкость жидкого чугуна также увеличивается. Поэтому существует опасность контакта жидкого чугуна с фурмой и плавления фурмы. Следовательно, для стабильной работы доменной печи необходимо уменьшать или подавлять колебания температуры жидкого чугуна. В этой связи предлагаются различные способы определения количества тепла, подводимого в доменную печь, или температуры жидкого чугуна. В частности, в патентном документе D1 описан способ регулирования теплоты в доменной печи, в соответствии с которым температура жидкого чугуна последовательно определяется по истечение определенного периода времени на основании количественного изменения индекса тепловой нагрузки печи в текущий момент времени относительно эталонного уровня тепловой нагрузки печи, соответствующего заданной температуре жидкого доменного чугуна, изменения скорости схода шихты в текущий момент времени относительно эталонного уровня скорости схода шихты от верха печи, соответствующего заданной температуре жидкого чугуна, и периода времени влияния обоих количественных изменений на температуру жидкого чугуна, при этом операцию регулирования количества тепла в печи осуществляют так, чтобы, исходя из результатов определения, уменьшить колебания температуры жидкого доменного чугуна. Кроме того, в патентном документе D2 описан способ отбора пробы газа, движущегося в продольном направлении доменной печи, определения скорости реакции при выплавке чугуна из руды по результатам измерений, определения ситуации в печи с использованием модели, используя величину скорости реакции, и расчет теплового состояния в нижней части или в других частях доменной печи, при этом в указанном документе D2 отмечено, что точность расчета теплового баланса в нижней части доменной печи по отношению к предшествующему уровню техники повышается за счет вычисленной величины с использованием модели. В патентном документе D3 описаны средства повышения точности вычисления скорости реакции в доменной печи путем определения температуры жидкого доменного чугуна, выгружаемого из доменной печи, с использованием модели, и изменения скорости основной реакции в модели c учетом состава газа, выходящего из верхней части доменной печи. Помимо этого, в патентных документах D4 и D5 описан способ определения температуры жидкого чугуна в доменной печи, предназначенный для определения будущей температуры жидкого чугуна на основе рабочих данных, включающих действительную величину данных по параметрам дутья, включающим, по меньшей мере, одну температуру дутья, влажность дутья, расход дутья, количество инжектируемого пылеугольного топлива или степень обогащения дутья кислородом в доменной печи, фактическую величину данных по коэффициенту возмущения, включающих, по меньшей мере, величину взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне, и фактическую величину температуры жидкого чугуна; при этом известный способ включает следующие стадии: стадию накопления рабочих данных; стадию создания модели для оценки стационарного состояния для определения температуры жидкого чугуна в стационарном состоянии, исходя из рабочих данных в стационарном состоянии, накопленных на стадии накопления данных; стадию создания модели оценки нестационарного состояния для создания модели оценки нестационарного состояния для определения температуры жидкого чугуна в нестационарном состоянии, исходя из рабочих данных в нестационарном состоянии, накопленных на стадии накопления данных, при этом модель оценки нестационарного состояния получена путем уменьшения размеров модели оценки стационарного состояния; и стадию определения температуры жидкого доменного чугуна для определения температуры жидкого чугуна с использованием модели оценки стационарного состояния и модели оценки нестационарного состояния, которые были созданы.

Цитированная патентная литература

D1: JP H2-115311 A

D2: JP S49-20693 B

D3: JP H10-147804 A

D4: JP 2008-144265 A

D5: JP 2018-145520 A

Сущность изобретения

Техническая проблема

Временной интервал, в котором температура жидкого чугуна с высокой степенью вероятности должна сильно колебаться, соответствует времени, когда количество произведенного жидкого чугуна изменяется вследствие изменения нормативного показателя, такого как количество дутья в доменной печи, и количество чугуна изменяется по отношению к количеству тепла, подведенного в доменную печь. Однако способ, описанный в патентном документе D1, не учитывает такие факторы, как физическое тепло, произведенное за счет физического тепла дутья, количество которого, как считается, изменяется вследствие увеличения или уменьшения указанного нормативного показателя, и не представляется возможным точно оценить количество тепла, подводимого к чугуну, если нормативный показатель изменяется в значительной степени. С другой стороны, в способах, описанных в патентных документах D2 и D3, в случае, если нормативный показатель в значительной степени изменяется во время, когда отбор проб газа в печи не осуществляется, изменение скорости реакции не может быть отражено в модели, и существует вероятность снижения точности определения количества тепла, подводимого в печь. Кроме того, в способах, описанных в D4 и D5, вполне возможно, что точность определения температуры жидкого чугуна снижается, если происходит такое изменение доменного процесса, в отношении которого предварительно не было накоплено необходимых данных. Помимо этого, в том случае, когда точность определения температуры жидкого чугуна низкая, существует множество случаев, в которых тепло поступает в избыточном количестве, что приводит к опасениям относительно возможного повреждения оборудования. Вместе с тем, чрезмерное использование восстановителя, которым является источник углерода, не является предпочтительным также ввиду необходимости снижения выбросов диоксида углерода.

Настоящее изобретение создано, принимая во внимание отмеченные выше недостатки, и задача изобретения заключается в обеспечении способа определения количества подводимого тепла и устройства для определения количества подводимого тепла, которые позволяют точно определить количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, даже в том случае, когда нормативный производительность печи изменяется в значительной степени. Другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить способ работы доменной печи, который позволяет точно регулировать температуру жидкого чугуна в пределах заданного интервала и в то же время поддерживать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, соответствующим необходимому количеству даже в том случае, если нормативный показатель изменяется в значительной степени.

Решение проблемы

Способ определения количества подводимого тепла в соответствии с настоящим изобретением, разработанный для решения указанных технической проблемы и задачи, является способом определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, вносимого в доменную печь, и скорости производства жидкого чугуна в доменной печи. Способ включает: стадию определения изменения физического тепла, уносимого из печи проходящим в печи доменным или колошниковым газом, и изменения физического тепла, вносимого в печь с исходными материалами (сырьем), предварительно нагретыми доменным газом, и определения количества тепла, подводимого в доменной печи к чугуну, с учетом вычисленных изменений указанных уносимого физического тепла и вносимого физического тепла.

Кроме того, в способе определения количества подводимого тепла в соответствии с настоящим изобретением указанная стадия определения включает стадию определения количества тепла, которое содержится в коксе-тотермане, находящемся в доменной печи, и определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом определенного количества тепла, которое содержится в коксе-тотермане.

Помимо этого, устройством для определения количества подводимого тепла в соответствии с настоящим изобретением является устройство для определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подводимого в доменную печь, и скорости производства жидкого чугуна в доменной печи. Устройство содержит: средство для оценочного определения изменения физического тепла, уносимого из печи проходящим в печи доменным газом, и изменения физического тепла, вносимого в печь с исходными материалами, предварительно нагретыми доменным газом, и определения количества тепла, подводимого в доменной печи к чугуну, с учетом определенных изменений указанных уносимого физического тепла и вносимого физического тепла.

Кроме того, в устройстве для определения количества подведенного тепла в соответствии с настоящим изобретением указанные средства выполнены с возможностью определения количества тепла, содержащегося в коксе-тотермане, находящемся в доменной печи, и определения количества тепла, подводимого к доменному чугуну в доменной печи, исходя из определенного количества тепла, удерживаемого в коксе-тотермане.

Кроме того, способ работы доменной печи в соответствии с настоящим изобретением включает стадию контроля количества тепла, подводимого в доменную печь, исходя из количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, определенного способом определения количества подводимого тепла в соответствии с настоящим изобретением.

Положительные эффекты изобретения

В соответствии со способом определения количества подводимого тепла и устройством для определения количества подводимого тепла становится возможным точно рассчитать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, даже если производительность печи изменяется в значительной степени. Кроме того, в соответствии со способом работы доменной печи согласно настоящему изобретению можно поддерживать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, соответствующим необходимому количеству тепла, и точно регулировать температуру жидкого чугуна в пределах предварительно заданного интервала, даже если производительность печи в значительной степени изменяется.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для регулирования подвода тепла в доменную печь в соответствии с воплощением настоящего изобретения.

Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая осуществление процесса регулирования подвода тепла в доменную печь в качестве воплощения настоящего изобретения.

Фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая пример изменений показателей, соответствующих предшествующему уровню техники, и показателя тепловой нагрузки печи согласно настоящему изобретению, связанных с изменениями количества дутья.

Фиг.4 - диаграмма, иллюстрирующая пример взаимосвязи между показателем тепловой нагрузки печи согласно предшествующему уровню техники и отклонением температуры от базовой температуры жидкого чугуна, и между показателем тепловой нагрузки печи согласно настоящему изобретению и отклонением температуры от базовой температуры жидкого чугуна.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее, со ссылками на чертежи будут описаны конфигурация и работа устройства контроля тепла в печи, в качестве варианта осуществления настоящего изобретения, к которому применимы способ определения количества подводимого тепла и устройство для определения количества подводимого тепла.

(Конфигурация устройства)

Прежде всего, со ссылкой на фиг.1 будет описана конфигурация устройства контроля тепла в печи, в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства контроля тепла в печи, в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, устройство 1 контроля тепла в печи содержит средство для обработки информации, такое как компьютер, и средства регулирования температуры жидкого чугуна, полученного в доменной печи 2, в пределах заданного интервала температуры путем регулирования количества тепла, подводимого в доменной печи 2 к жидкому чугуны из фурмы, установленной в нижней части доменной печи 2.

Устройство 1 контроля тепла в печи, имеющее такую конфигурацию, позволяет точно оценить количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи 2, даже если нормативный показатель доменной печи 2 изменяется в значительной степени, за счет осуществления описанного ниже процесса контроля тепла в печи, поддерживает количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи 2, соответствующим необходимому количеству, используя для этого результаты оценки, и точно контролирует температуру жидкого чугуна в пределах предварительно заданного интервала. Далее со ссылкой на фиг.2 в качестве воплощения настоящего изобретения будет описана последовательность действий по контролю тепла в печи.

(Процесс контроля тепла в доменной печи)

На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая последовательность операций процесса контроля тепла в доменной печи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения.

Процесс контроля, блок-схема которого иллюстрируется на фиг.2, начинается в момент времени, когда в устройство 1 для контроля тепла в доменной печи вводится команда на осуществление процесса контроля тепла в печи, и в указанном процессе контроля тепла в печи, помимо процесса стадии S1 определения количества тепла, подводимого в доменную печь с учетом баланса теплоты реакций (теплоты экзотермических реакций и теплоты эндотермических реакций), физического тепла дутья, потерь тепла (например, количество тепла, отводимого от корпуса доменной печи), и других составляющих в доменной печи, которая (стадия S1) осуществляется в предшествующем уровне техники, выполняется стадия S2, стадия S3 и предпочтительно стадия S4 процесса, и последовательность продолжается до стадии S5 определения количества подводимого тепла путем определения суммарного количества тепла от этих стадий. Процесс стадии S1 определения количества тепла, подводимого в доменную печь, с использованием баланса теплоты реакций (теплоты экзотермических реакций и теплоты эндотермических реакций), физического тепла дутья, потерь тепла (например, количество тепла, отводимого от корпуса доменной печи), и других составляющих тепла в доменной печи, осуществляется в предшествующем уровне техники, и количество подводимого в печь тепла на данном этапе обозначено как Q₀. Ниже будет описан предпочтительный пример процесса на стадии S1.

При проведении процесса на стадии S2 устройство 1 контроля тепла в печи производит расчет физического тепла (физическое тепло, уносимое газом) Q₇ , уносимого к верхней части доменной печи 2 газом, проходящим от нижней части к верхней части доменной печи 2. А конкретно, физическое тепло Q₇ , уносимое газом (МДж/т чугуна: количество тепла на одну тонну чугуна. Здесь и далее «т чугуна» представляет массу чугуна в тоннах), может быть оценено путем умножения разности температур между расчетной температурой газа, сжигаемого перед фурмой, и базовой температурой, соответствующей температуре в верхнем конце нижней части доменной печи, на удельную теплоёмкость газа, и может быть выражено приведенным ниже уравнением (1). В конечном итоге, процесс на стадии S2 завершается, и далее последовательность операций осуществляется до процесса стадии S5.

В уравнении (1) С_i обозначает удельную теплоёмкость (МДж/м³/°С) компонентов i газа (азот, моноксид углерода и водород), V_i обозначает расход компонентов i газа (м³ ( с.т.д. - при стандартных температуре и давлении)/мин) в газе Боша (м³ (с.т.д) - объем при 0°С и 1 атм (атмосферное давление)), TFT обозначает теоретическую температуру горения (°С), T_base обозначает базовую температуру (°С) (от 800 до 1200°С, предпочтительно от 900 до 1000°С), Pig обозначает скорость производства чугуна (т чугуна/мин), и α обозначает коэффициент влияния, который изменяется в зависимости от доменной печи 2. Эти величины могут быть получены из главного компьютера 3, такого как компьютер для контроля технологического процесса, подключенный к устройству 1 контроля тепла в печи, например, посредством линии телесвязи.

При осуществлении процесса стадии S3 устройство 1 контроля тепла в печи определяет физическое тепло Q8, вносимое в нижний участок доменной печи 2 с исходными материалами, подступающими из верхней части в нижнюю часть доменной печи 2. В частности, физическое тепло Q8, вносимое с исходным материалами (МДж/т чугуна), может быть оценочно определено путем умножения разности температур между температурой исходного материала T₁ (от 1450 до 1500°C) в нижнем конце зоны когезии и базовой температурой T_base на удельную теплоёмкость исходных материалов, что выражено приведенным ниже уравнением (2). В конечном итоге, процесс стадии S3 завершается, и последовательность операций продолжается до процесса стадии S5.

В уравнении (2) С_j (МДж/кг/°С) обозначает удельную теплоёмкость исходного материала j (кокс, чугун и шлак), R_j обозначает расход исходного материала j (кг/т чугуна), Т₁ обозначает температуру исходных материалов (°С) в нижнем конце зоны когезии, T_base обозначает базовую температуру (°С) и β обозначает коэффициент влияния, который изменяется в зависимости от доменной печи 2. Эти величины могут быть получены, например, из главного компьютера 3.

В процессе стадии S4 процесса устройство 1 контроля тепла в печи производит оценочное определение количества тепла Q₉, содержащегося в коксе- тотермане, образовавшемся в нижней части доменной печи 2.

В частности, количество тепла Q9 (МДж/т чугуна), содержащегося в коксе, может быть оценено путем умножения величины, полученной путем вычитания количества, потребляемого при сжигании, и количества углерода, выгружаемого в виде пыли, из расхода кокса на 1 тонну жидкого чугуна, на разность между теоретической температурой горения и базовой температурой и на удельную теплоёмкость кокса C_coke, и выражено приведенным ниже уравнением (3). В конечном итоге, процесс стадии S4 завершается, и последовательность операций продолжается до стадии S5 процесса. Следует отметить, что процесс стадии S4 может быть исключен.

В приведенном соотношении C_coke обозначает удельную теплоёмкость кокса (МДж/кг/°С), TFT обозначает теоретическую температуру горения (°С), T_base обозначает базовую температуру (°С), CR обозначает расход кокса (кг/т чугуна), CR_burn обозначает расход углерода для сжигания перед фурмой (количество кислорода, потребляемого перед фурмой, за счет вдуваемого кислорода и увлажнения) (кг/т чугуна), PCR обозначает расход пылеугольного топлива (кг/т чугуна), C_inPC обозначает расход углерода в пылеугольном топливе, C_sol обозначает расход углерода при взаимодействии кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне (кг/т чугуна), Dust обозначает расход пылевидного топлива (кг/т чугуна), C_indust обозначает расход углерода в пылевидной форме, и γ и δ обозначают коэффициенты влияния, переменные в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены, например, из главного компьютера 3.

В процессе стадии S5 устройство 1 контроля тепла в печи производит оценочное определение количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, используя количество подводимого тепла Q₀, определенного на стадии S1, количество физического тепла Q₇, уносимого газом, определенное на стадиях от S2 до S4, физическое тепло Q₈, внесенное материалами, и количество тепла Q₉, содержащегося в коксе. В частности, устройство 1 контроля тепла в печи производит оценочное определение показателя тепловой нагрузки печи T_Q (МДж/т чугуна), соответствующего количеству тепла, подведенного к чугуну в доменной печи 2, путем подстановки в приведенное ниже соотношение (4) количества подведенного тепла Q_0, определенного на стадии S1, количества физического тепла Q₇, уносимого газом, определенного при прохождении стадий от S2 до S4, физического тепла Q₈, вносимого материалами, и тепла Q₉, содержащегося в коксе. В конечном итоге процесс стадии S5 завершается, и последовательность операций переходит к процессу стадии S6. Следует отметить, что в том случае, если стадия S4 процесса исключена, количество тепла Q₉, содержащегося в коксе, равно 0.

В данном случае Q₀ обозначает количество тепла, подведенного в доменную печь в соответствии с балансом теплоты реакций (теплота экзотермических реакций и теплота эндотермических реакций), с учетом физического тепла, вносимого дутьем, потерями тепла (например, количество тепла, отведенного от корпуса доменной печи), и другими составляющими тепла в доменной печи, при этом может быть применен способ оценки, используемый во многих случаях при оценочном определении количества подведенного тепла в предшествующем уровне техники. В качестве предпочтительного метода может быть использовано соотношение (5).

В данном случае Q₁ обозначает теплоту сгорания кокса (МДж/т чугуна), выделяемую на конце фурмы. Теплота сгорания Q₁ может быть оценена путем деления теплоты сгорания, полученной за счет сжигания кокса, вычисленной, исходя из количества кислорода, вдуваемого через фурму в доменную печь в единицу времени, на количество жидкого чугуна, полученного в единицу времени.

Q₂ обозначает физическое тепло дутья (МДж/т чугуна), вносимое в доменную печь дутьем из фурмы. Физическое тепло Q₂ дутья может быть определено путем определения количества тепла, вносимого в доменную печь дутьем в единицу времени, исходя из количества дутья в единицу времени и измеренной величины температуры дутья, и деления полученной величины на количество жидкого чугуна, произведенного в единицу времени.

Q₃ обозначает теплоту реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне (МДж/т чугуна). Для этой величины теплота реакции может быть определена, например, так как описано в патентном документе D1, путем определения количества углерода при взаимодействии кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне, исходя из параметров компонентов газа в верхней части доменной печи.

Теплота реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне Q₃ может быть определена путем деления теплоты реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне на количество жидкого чугуна, произведенного в единицу времени.

Q₄ обозначает теплоту диссоциации влаги (МДж/т чугуна), содержащейся, главным образом, в дутье. Теплота диссоциации Q₄ может быть определена путем деления теплоты диссоциации, полученной из измеренной величины влажности дутья, на количество жидкого чугуна, произведенного в единицу времени.

Q₅ обозначает потери тепла (например, количество тепла, отводимого охлаждающей водой), отводимого от корпуса печи (МДж/т чугуна). В том случае, если количество тепла, отводимого охлаждающей водой, определяется как тепловые потери, количество отведенного тепла Q₅ может быть определено путем вычисления количества тепла, отводимого охлаждающей водой в единицу времени, исходя из количества охлаждающей воды и разности между температурой стороны входа и температуры стороны выхода охлаждающей воды из корпуса доменной печи, и деления рассчитанного количества отведенного тепла на количество жидкого чугуна, произведенного в единицу времени.

Q₆ обозначает теплоту реакции разложения (МДж/т чугуна) восстановителя, вдуваемого из фурмы в единицу времени. Теплота реакции разложения Q₆ может быть определена путем деления теплоты реакции разложения на количество жидкого чугуна, получаемого в единицу времени.

В процессе стадии S6 устройство 1 контроля тепла в печи регулирует количество тепла, подводимого из фурмы в доменную печь 2, исходя из количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи 2, определенного в процессе стадии S5, и, тем самым, поддерживает количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи 2, на надлежащем уровне и регулирует температуру жидкого чугуна в пределах заданного интервала температуры. В результате, процесс стадии S6 завершается, и последовательность операций процесса контроля тепла в печи завершается.

Как следует из приведенного выше описания, в процессе регулирования количества тепла, подводимого в доменную печь в соответствии с осуществлением настоящего изобретения, устройство 1 для контроля тепла в печи определяет изменение физического тепла, уносимого к верхней части доменной печи проходящим в печи доменным газом, и изменение физического тепла, вносимого в нижнюю часть доменной печи исходными материалами, предварительно нагретыми проходящим в печи газом, и производит определение количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом установленных изменений унесенного физического тепла и внесенного физического тепла, и в результате становится возможным точно определить количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, даже если нормативный показатель процесса выплавки чугуна, в частности, количество дутья, вводимого в доменную печь, изменяется в значительной степени. Кроме того, становится возможным поддерживать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, соответствующим необходимому количеству, и точно регулировать температуру жидкого чугуна в пределах заданного интервала температур даже в случае значительного изменения нормативного показателя.

Ниже будут рассмотрены эффекты, получаемые при использовании изобретения, раскрытого в настоящем описании, в данном случае, со ссылкой на фиг.3. На фиг.3 горизонтальная ось диаграммы представляет время, а в качестве рабочего параметра представлены изменения во времени показателя тепловой нагрузки печи, определенного способом согласно предшествующему уровню техники, и изменения показателя тепловой нагрузки печи, определенного посредством аспекта изобретения, изложенного в настоящем описании, в условиях работы печи, в которых количество дутья изменяется в значительной степени. Фиг.3 (а) иллюстрирует изменение во времени фактической величины расхода дутья, представленного через относительную величину расхода дутья, где базовая величина расхода дутья установлена равной 1,0. На фиг.3(b) представлено изменение во времени фактической величины температуры жидкого чугуна в виде относительной величины, для которой базовая величина температуры составляет 0°С. На фиг.3(с) представлено изменение во времени оцененного количества тепла (Q₇), уносимого доменным газом, в виде относительной величины, для которой базовое количество тепла, уносимого газом, равно 0 (МДж/т чугуна). На фиг.3(d) представлено изменение во времени оцененного количества тепла, подводимого в доменную печь (показатель тепловой нагрузки печи), в виде относительной величины, для которой базовая величина указанного показателя тепловой нагрузки равна 0 (МДж/т чугуна). В примере предшествующего уровня техники (сравнительный пример) оценка осуществляется с использованием охарактеризованных выше величин от Q₁ до Q₆, и в примере согласно настоящему изобретению представлен результат, полученный путем оценки с использованием оцененных количеств тепла от Q₁ до Q₉. В том случае, если количество тепла, подводимого в доменную печь, регулируется с использованием лишь указанных выше составляющих от Q₁ до Q₆, количество тепла, подводимого в доменную печь, не может быть определено точно, если режим работы изменяется в значительной степени, поскольку не учитывается физическое тепло, вносимое горячим дутьем и тому подобное, величина которых, как считается, изменяется вследствие изменения режима работы. Более конкретно, как показано на фиг.3(а)-3(с), в том случае, если температура жидкого чугуна уменьшается при уменьшении расхода дутья, и количество физического тепла, уносимого проходящим в печи газом, увеличивается, показатель тепловой нагрузки печи для предшествующего уровня техники (сравнительный пример), основанный на составляющих тепла от Q₁ до Q_6, увеличивается и демонстрирует значительные колебания, как показано на фиг.3 (d). По этой причине, в том случае, если доменная печь работает с показателем тепловой нагрузки печи согласно предшествующему уровню техники, вполне вероятно, что отсутствует возможность принять решение по увеличению снижающейся температуры жидкого чугуна, и вследствие снижения температуры жидкого чугуна происходит нарушение или невозможность нормальной выгрузки жидкого чугуна. С другой стороны, показатель тепловой нагрузки печи согласно настоящему изобретению (пример согласно настоящему изобретению) принимает во внимание количество тепла, уменьшенное или увеличенное за счет дутья, и при этом показатель тепловой нагрузки печи уменьшается с уменьшением температуры жидкого чугуна, и, кроме того, колебание температуры является незначительным. Следовательно, в том случае, если доменная печь работает в соответствии с показателем тепловой нагрузки печи согласно настоящему изобретению, температуру жидкого чугуна можно точно регулировать в пределах предварительно заданного интервала. Были собраны дополнительные данные и на фиг. 4 представлены результаты сравнения показателя тепловой нагрузки печи для предшествующего уровня техники (показатель рассчитывается с использованием составляющих количества тепла от Q₁ до Q₆) и показателя тепловой нагрузки печи в соответствии с настоящим изобретением (который определяется с использованием количеств тепла от Q₁ до Q₉) в большем количестве точек засечки времени, соответствующих значительному уменьшению расхода дутья при уменьшении действительной температуры жидкого чугуна (её отличия от базовой температуры жидкого чугуна). Как видно на фиг.4, для показателя тепловой нагрузки печи, соответствующего настоящему изобретению, может быть зафиксирована определенная взаимосвязь между показателем тепловой нагрузки печи и температурой жидкого чугуна (её отличием от базовой температуры жидкого чугуна) по сравнению с показателем тепловой нагрузки печи, соответствующим предшествующему уровню техники. Кроме того, в Таблице 1 представлены обобщенные данные по среднему квадратичному отклонению разности между оценочной температурой жидкого чугуна и действительной температурой жидкого чугуна в том случае, когда принимаются во внимание соответствующие составляющие количества тепла для каждого примера. Можно видеть, что точность оценки повышается за счет добавления к определению количеств тепла Q₇ и Q₈ (Пример 1), и за счет добавления к этому оценочному количеству тепла составляющей Q₉ (Пример 2) точность оценки повышается по сравнению со случаем, в котором показатель тепловой нагрузки печи определяется с использованием лишь составляющих от Q₁ до Q₆, т.е. как для показателя тепловой нагрузки печи в соответствии с предшествующим уровнем техники. В результате можно видеть, что за счет использования показателя тепловой нагрузки печи согласно настоящему изобретению стало возможным поддерживать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, соответствующим необходимому количеству, и точно регулировать температуру жидкого чугуна в пределах предварительно заданного интервала.

Таблица 1 Сравнительный пример Пример 1 Пример 2 Принятые во внимание показатели от Q1 до Q6 от Q1 до Q8 от Q1 до Q9 Средние квадратичные отклонения фактической температуры жидкого чугуна относительно расчетной температуры жидкого чугуна 39,4 15,9 14,5

Хотя выше были варианты осуществления, к которым настоящее изобретение применимо, настоящее изобретение не ограничивается изложенным выше описанием и чертежами, представленными в качестве некоторой части раскрытия настоящего изобретения, соответствующего описанным воплощениям. Другими словами, в объем настоящего изобретения включены другие варианты осуществления, примеры, действующие средства и методы, и тому подобное, созданные специалистами в данной области техники на основе настоящего изобретения.

Промышленная применимость

В соответствии с настоящим изобретением можно обеспечить способ определения количества подводимого тепла и устройство для определения количества подводимого тепла, способные обеспечить точную оценку количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи даже в том случае, если производительность печи изменяется в значительной степени. В соответствии с настоящим изобретением можно также обеспечить способ работы доменной печи, способный поддерживать количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, соответствующим необходимому количеству и точно регулировать температуру жидкого чугуна в пределах предварительно заданного интервала, даже если производительность печи изменяется в значительной степени.

Перечень ссылочных номеров позиции

1 - устройство контроля тепла в печи

2 - доменная печь

3 - главный компьютер.

Группа изобретений относится к способу определения количества подводимого тепла, устройству для определения количества подводимого тепла и к способу управления доменной печью с контролем количества тепла, подводимого в доменную печь. При определении количества подводимого тепла осуществляют стадию определения, на которой определяют изменение физического тепла, уносимого проходящим в печи газом, и изменение физического тепла, вносимого исходными материалами, предварительно нагретыми проходящим в печи газом, и определяют количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом указанных определенных изменений уносимого физического тепла и вносимого физического тепла. При этом стадия определения включает стадию расчета, на которой рассчитывают уносимое физическое тепло путем умножения разности температур между расчетной температурой газа, сжигаемого перед фурмой доменной печи, и базовой температурой, представляющей температуру в верхнем конце нижней части доменной печи, на удельную теплоемкость газа, проходящего в доменной печи. Обеспечивается точное определение количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, даже в том случае, когда нормативная производительность печи изменяется в значительной степени. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Способ определения количества подводимого тепла, предназначенный для определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, включающий:

стадию определения, на которой определяют изменение физического тепла, уносимого проходящим в печи газом, и изменение физического тепла, вносимого исходными материалами, предварительно нагретыми проходящим в печи газом, и определяют количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом указанных определенных изменений уносимого физического тепла и вносимого физического тепла, при этом стадия определения включает

стадию расчета, на которой рассчитывают уносимое физическое тепло путем умножения разности температур между расчетной температурой газа, сжигаемого перед фурмой доменной печи, и базовой температурой, представляющей температуру в верхнем конце нижней части доменной печи, на удельную теплоемкость газа, проходящего в доменной печи.

2. Способ определения количества подводимого тепла по п.1, в котором указанная стадия определения включает стадию определения количества тепла, содержащегося в коксе-тотермане, находящемся в доменной печи, и определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом указанного определенного количества тепла, содержащегося в коксе-тотермане.

3. Устройство для определения количества подводимого тепла, предназначенное для определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, содержащее:

средство для оценочного определения изменения физического тепла, уносимого проходящим в печи газом, и изменения физического тепла, вносимого исходными материалами, предварительно нагретыми проходящим в печи газом, и оценочного определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом оценочных изменений уносимого физического тепла и вносимого физического тепла,

при этом указанное средство для оценочного определения выполнено с возможностью расчета уносимого физического тепла путем умножения разности температур между расчетной температурой газа, сжигаемого перед фурмой доменной печи, и базовой температурой, представляющей температуру в верхнем конце нижней части доменной печи, на удельную теплоемкость газа, проходящего в доменной печи.

4. Устройство для определения количества подводимого тепла по п.3, в котором указанное средство выполнено с возможностью оценочного определения количества тепла, содержащегося в коксе-тотермане, находящемся в доменной печи, и оценочного определения количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, с учетом указанного оценочного количества тепла, содержащегося в коксе-тотермане.

5. Способ управления доменной печью, характеризующийся тем, что включает стадию контроля количества тепла, подводимого в доменную печь, на основе количества тепла, подводимого к чугуну в доменной печи, определенного с использованием способа определения количества подводимого тепла по п.1 или 2.