СПОСОБ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА, ПРОГРАММА ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА И СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2024 года по МПК C21B5/00 C21B7/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу оценки количества подаваемого тепла, устройству для оценки количества подаваемого тепла, программе для оценки количества подаваемого тепла, которые предназначены для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, и способ работы доменной печи.

Уровень техники

Обычно для стабильной работы доменной печи температуру расплавленного чугуна необходимо поддерживать в заданном диапазоне. В частности, в том случае, когда температура расплавленного чугуна является низкой, вязкость расплавленного чугуна и шлака, образующихся вместе с расплавленным чугуном, увеличивается, и выпуск расплавленного чугуна или шлака из выпускного отверстия для чугуна затрудняется. С другой стороны, в случае, когда температура расплавленного чугуна является высокой, концентрация Si в расплавленном чугуне увеличивается и вязкость расплавленного чугуна также увеличивается, и, соответственно, существует высокий риск того, что расплавленный чугун прилипнет к фурме и будет расплавлять фурму. Следовательно, для стабильной работы доменной печи необходимо уменьшить колебания температуры расплавленного чугуна. На этом основании были предложены различные способы оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, и оценки температуры расплавленного чугуна. В частности, в патентной литературе 1 раскрыт способ регулирования нагрева печи для доменной печи, включающий в себя последовательную оценку величины смещения теплового показателя печи в настоящий момент времени от контрольного уровня теплового показателя печи, соответствующего целевой температуре расплавленного чугуна, величины смещения скорости снижения в настоящий момент времени от контрольного уровня скорости снижения в печи верхней поверхности, соответствующего целевой температуре расплавленного чугуна, и температуры расплавленного чугуна через определенное время, исходя из времени влияния обеих величин смещения на температуру расплавленного чугуна, и выполнения операции регулирования тепла в печи таким образом, чтобы колебания температуры расплавленного чугуна уменьшались на основе результата оценки. Кроме того, в патентной литературе 2 раскрыт способ прогнозирования будущей температуры расплавленного чугуна для доменной печи для прогнозирования будущей температуры расплавленного чугуна на основе рабочих данных, включающих в себя фактическое значение данных о состоянии дутья, включающих в себя по меньшей мере один из следующих параметров: температура продуваемого воздуха, влажность продуваемого воздуха, количество продуваемого воздуха, количество продуваемой угольной пыли, или величина обогащения кислородом в доменной печи, фактическое значение данных по факторам возмущения, включающим в себя, по меньшей мере, величину расходования углерода в восстановительной зоне, и фактическое значение температуры расплавленного чугуна, причем способ включает в себя следующее: процесс накопления данных, на котором накапливают рабочие данные; процесс построения модели оценки стационарного состояния, на котором строят модель оценки стационарного состояния для оценки температуры расплавленного чугуна в стационарном состоянии, исходя из рабочих данных в стационарном состоянии, собранных в процессе накопления данных; процесс построения модели оценки нестационарного состояния, на котором строят модель оценки нестационарного состояния для оценки температуры расплавленного чугуна в нестационарном состоянии на основе рабочих данных в нестационарном состоянии, собранных в процессе накопления данных, при этом модель оценки нестационарного состояния получают путем сокращения размерности модели оценки стационарного состояния; и процесс оценки температуры расплавленного чугуна, на котором оценивают температуру расплавленного чугуна на основе построенной модели оценки стационарного состояния и модели оценки нестационарного состояния.

Список цитирования

Патентная литература

Патентная литература 1: JP H2-115311 A.

Патентная литература 2: JP 2008-144265 A.

Сущность изобретения

Техническая проблема

Время, когда существует высокая вероятность того, что температура расплавленного чугуна сильно колеблется, является временем, когда количество произведённого расплавленного чугуна изменяется вследствие изменения интенсивности работы, например, количества воздуха, вдуваемого в доменную печь, и количество чугуна изменяется по отношению к количеству тепла, подаваемого в доменную печь. В частности, температура расплавленного чугуна значительно колеблется, когда происходит так называемое просачивание газов, при котором не может осуществляться равномерное повышение температуры и равномерно протекать реакция в доменной печи, поскольку газ концентрируется и протекает в том месте, где газ легко протекает, вследствие образования в доменной печи участка, имеющего очень высокое сопротивление вентиляции. Однако, поскольку способ, описанный в патентной литературе 1, не принимает во внимание такой фактор, как физическая теплота, уносимая продуваемым воздухом, которая, как считается, изменяется вследствие увеличения или уменьшения интенсивности работы, поэтому количество тепла, подаваемого к чугуну, не может быть точно оценено, когда значительно изменяется интенсивность работы. С другой стороны, в способе, описанном в патентной литературе 2, считается, что точность оценки температуры расплавленного чугуна снижается, когда происходят изменения в режиме работы, для которых не были собраны данные ранее. Кроме того, в том случае, когда точность оценки температуры расплавленного чугуна является низкой, как было описано выше, во многих случаях происходит чрезмерная подача тепла и возникают опасения по поводу повреждения оборудования. Кроме того, чрезмерное использование восстанавливающего материала, который является источником углерода, не является предпочтительным также с точки зрения снижения выбросов углекислого газа.

Настоящее изобретение было создано с учётом вышеизложенных проблем, и задачей настоящего изобретения является предложение способа оценки количества подаваемого тепла, устройства для оценки количества подаваемого тепла, и программы для оценки количества подаваемого тепла, способной точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, при значительном изменении интенсивности работы, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ работы доменной печи, в котором температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, при поддержании надлежащим образом количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов.

Решение проблемы

Способ оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению, оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, а также включает в себя этап оценки, чтобы оценивать изменение физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, принимая во внимание оцененные изменения уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, при этом этап оценки включает в себя этап оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учётом количества теплоты, выделяемой наружу из доменной печи в результате просачивания газов, и этап оценки количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, а также оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса.

Этап оценки может включать в себя этап оценки уносимой физической теплоты с учётом количества теплоты, выделившейся наружу из доменной печи в результате просачивания газов, посредством вычисления умноженного значения, путем умножения удельной теплоты колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа и контрольной температурой для температуры колошникового газа, и добавления значения, полученного путем деления соответствующего умноженного значения на скорость производства чугуна, для уносимой физической теплоты.

Кроме того, этап оценки может включать в себя этап оценки вносимой физической теплоты с учётом количества тепла, выделившегося наружу доменной печи в результате просачивания газов, посредством получения температуры сырьевого материала как функции разницы между температурой колошникового газа и контрольной температурой для температуры колошникового газа.

Устройство оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению, оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, и включает в себя блок оценки, выполненный с возможностью оценки изменения уносимой физической теплоты посредством проходящего внутри печи газа, и изменения вносимой физической теплоты, подводимой посредством сырьевого материала, подогретого проходящим внутри печи газом, и оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учётом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, при этом блок оценки выполнен с возможностью оценивать изменения уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты с учётом количества теплоты, выделившейся за пределы доменной печи в результате просачивания газов, оценивать количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса.

Программа оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению, вызывает выполнение компьютером процесса оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на основе количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, и вызывает выполнение компьютером процесса оценки, оценивающего изменения количества физической теплоты, уносимой с помощью проходящего внутри печи газа, и изменения, вносимые в физическую теплоту, добавляемые сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценивающего количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцениваемых изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, при этом процесс оценки включает в себя оценки изменения вносимой физической теплоты с учётом количества теплоты, выделившейся за пределы доменной печи в результате просачивания газов, оценивание количества тепла удерживаемого в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценивание количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества теплоты, удерживаемой в неподвижном слое кокса.

Способ работы доменной печи, согласно настоящему изобретению, включает в себя этап регулирования количества тепла, подаваемого в доменную печь, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, оцененного с помощью способа оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению.

Полезные эффекты изобретения

Согласно способу оценки количества подаваемого тепла, устройству оценки количества подаваемого тепла и программе оценки количества подаваемого тепла, в соответствии с настоящим изобретением, количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, может быть точно оценено, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов. В соответствии со способом работы доменной печи, согласно настоящему изобретению, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, при поддержании надлежащим образом количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, даже в том случае, когда происходит просачивание газов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую последовательность операций технологического процесса регулирования тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет диаграмму, иллюстрирующую пример взаимосвязи традиционного показателя и теплового показателя печи по настоящему изобретению с разностью температур от контрольной температуры расплавленного чугуна.

Описание вариантов осуществления изобретения

В дальнейшем, со ссылкой на чертежи будут описаны конфигурация и работа устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, к которому применяются способ оценки количества подаваемого тепла и устройство оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению.

Конфигурация

Сначала будет описана конфигурация устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1. Фиг. 1 обозначает блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, устройство 1 контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя устройство обработки информации, такое как компьютер, и контролирует температуру расплавленного чугуна, производимого в доменной печи 2, в пределах заданного диапазона, путем контроля количества тепла, которое подаётся к расплаву в доменной печи 2 из фурмы, расположенной в нижней части доменной печи 2. Устройство 1 контроля тепла в печи функционирует как устройство оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению.

Устройство 1 контроля тепла в печи, имеющее такую конфигурацию, посредством выполнения описанной ниже технологического процесса регулирования тепла в печи точно оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, когда интенсивность работы доменной печи 2 значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов, и точно регулирует температуру расплавленного чугуна в заданном диапазоне, одновременно поддерживая соответствующим образом количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, с использованием результата оценки. Далее последовательность операций управления нагревом печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, будет описана со ссылкой на фиг. 2.

Следует отметить, что работа устройства 1 контроля тепла в печи, описанного ниже, реализуется посредством устройства арифметической обработки, такого как ЦП, в устройстве обработки информации, включённом в устройство 1 контроля тепла в печи, загружающим программу 1a из запоминающего устройства, такого как ПЗУ во временное запоминающее устройство, такое как ОЗУ, и выполняющим загруженную программу 1а. Программа 1a может быть обеспечена посредством записи на машиночитаемый носитель информации, такой как компакт-диск формата CD-ROM, гибкий диск, записываемый компакт-диск (CD-R) или компакт-диск формата DVD, в виде файла в устанавливаемом формате или исполняемом формате. Программа 1a может храниться на компьютере, подключённом к такой сети, как телекоммуникационная линия, такая как Интернет, сеть телефонной связи, такая как мобильный телефон, или сеть беспроводной связи, такая как Wi-Fi (зарегистрированная торговая марка), и обеспечиваться посредством загрузки через сеть.

Процесс регулирования тепла в печи

Фиг. 2 представляет блок-схему процесса, иллюстрирующую последовательность операций процесса регулирования тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Блок-схема, проиллюстрированная на фиг. 2, начинается в момент времени, когда команда на выполнение процесса регулирования тепла в печи вводится в устройство 1 контроля тепла в печи, и в технологическом процессе регулирования тепла в печи процесс этапов S2, S3 и S4 выполняется в дополнение к процессу этапа S1 оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, с помощью теплового баланса реакций (экзотермические реакции и эндотермические реакции) в доменной печи, физической теплоты продуваемого воздуха, тепловых потерь (количества тепла, отводимого от корпуса печи или подобные потери тепла) и т.п., которые выполнялись традиционно, процессы интегрируются, а затем процесс переходит к процессу этапа S5 оценки количества подаваемого тепла. Процесс этапа S1 оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, по тепловому балансу реакций (экзотермические реакции и эндотермические реакции) в доменной печи, физической теплоты продуваемого воздуха, тепловых потерь (количество теплоты, отводимого от корпуса печи или подобные потери тепла), и подобные вычисления выполняются традиционно, и количество подаваемого тепла в этот момент времени устанавливается как Q₀. Предпочтительный пример процесса на этапе S1 будет описан ниже.

В процессе этапа S2 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает физическую теплоту (физическую теплоту, уносимую посредством газа) Q₇, которая уносится в верхнюю часть доменной печи 2 посредством газа (проходящим внутри печи газом), проходящего из нижней части к верхней части доменной печи 2. В частности, газ уносит физическую теплоту Q₇ (МДж/т-ч: количество тепла на тонну чугуна; здесь и далее т-ч обозначает общую массу в тоннах чугуна), которая может быть рассчитана следующим образом: (1) умножение удельной теплоёмкости газа на разность температур между оценочной температурой (теоретической температурой сгорания) газа, сжигаемого перед фурмой, и контрольной температурой, представляющей температуру верхнего конца нижней части доменной печи, для вычисления первого умноженного значения; (2) умножение удельной теплоты колошникового газа на разность между температурой колошникового газа (температурой выпускного колошникового газа) и контрольной температурой для температуры колошникового газа для вычисления второго умноженного значения; и (3) деление значения, полученного путем сложения первого умноженного значения и второго умноженного значения, на скорость производства чугуна. Указанные операции выражаются следующей формулой (1). Физическую теплоту Q₇, которая уносится газом, можно точно оценить, принимая во внимание количество тепла, выделившегося наружу из доменной печи без теплообмена с сырьевым материалом вследствие просачивания газов, путем деления значения, полученного в результате сложения первого умноженного значения и второго умноженного значения, на скорость производства чугуна. В результате, процесс этапа S2 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.

Здесь C_bosh,i обозначает удельную теплоёмкость (МДж/м³/°C) газа i (азота, оксида углерода, водорода) в проходящем внутри печи газе (газ в заплечиках), C_top,i обозначает удельную теплоемкость (МДж/м³/°C) газа i (азот, оксида углерода, диоксида углерода, водорода, водяного пара) в колошниковом газе, V_bosh,i обозначает расход газа i в проходящем внутри печи газе в единицах м³ (s.t.p.)/мин, где s.t.p. - нормальные температура и давление, м³ (при нормальных температуре и давлении): объем газа i при 0°C, 1 атм (атмосферное давление); V_top,i обозначает расход (м³ (s.t.p.)/мин) газа i в колошниковом газе, TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C) (от 800 до 1200°C, предпочтительно от 900 до 1000°C), T_top обозначает температуру колошникового газа в печи (°C), T_top,base обозначает контрольную температуру (°C) (от 80 до 300°C, предпочтительно от 100 до 200°C) температуру колошникового газа в печи, Pig обозначает скорость производства чугуна (т-ч/мин), и α_bosh и α_top обозначают коэффициенты влияния, изменяемые в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены от главного компьютера 3, такого как технологический компьютер, подключённый к устройству 1 контроля тепла в печи, например, через телекоммуникационную линию.

В процессе этапе S3 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает физическую теплоту Q₈ (физическую теплоту, которая переносится сырьевым материалом переносит), вносимую в нижнюю часть доменной печи 2 сырьевым материалом, подаваемым из верхней части в нижнюю часть доменной печи 2. В частности, физическую теплоту Q₈ (МДж/т-ч), вносимую сырьевом материалом, можно рассчитать посредством умножения удельной теплоёмкости сырьевого материала на разницу температур между температурой T₁ (= 1450-1500°C) сырьевого материала в нижней части зоны плавления и контрольной температурой T_base, и которая определяется, как показано в следующей формуле (2). Следует обратить внимание, что температура T₁ сырьевого материала является функцией разницы между температурой T_top колошникового газа в печи и контрольной температурой T_top,base для температуры колошникового газа в печи, как показано в следующей формуле (3). В соответствии с установкой температуры T₁ сырьевого материала можно учитывать снижение температуры T₁ сырьевого материала вследствие теплоты, выделившейся наружу из печи из-за просачивания газов, и, таким образом, может быть точно оценено уменьшение количества теплоты, внесенной в нижнюю часть печи сырьевым материалом вследствие нарушения нагревания сырьевого материала из-за просачивания газов. В результате, процесс этапа S3 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.

Здесь Cj обозначает удельную теплоёмкость (МДж/кг/°C) сырьевого материала j (кокса, чугуна, шлака), Rj обозначает базовую единицу (кг/т-ч) сырьевого материала j, T₁ обозначает температуру сырьевого материала (°C) в нижнем конце зоны плавления, T_base обозначает контрольную температуру (°C), а β обозначает коэффициент влияния, изменяемый в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены, например, от главного компьютера 3.

В процессе этапа S4, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает количество тепла (количество теплоты, удерживаемое коксом) Q₉, удерживаемое в неподвижном слое кокса, присутствующем в нижней части доменной печи 2. В частности, количество теплоты, удерживаемой коксом, т.е. величина Q₉ (МДж/т-ч), может быть получена посредством умножения удельной теплоёмкости кокса C_coke на разницу между контрольной температурой и теоретической температурой сгорания и на значение, получаемое в результате вычитания из базовой единицы кокса на 1 т расплавленного чугуна величины расхода на сжигание и количества углерода, выбрасываемого в виде пыли; эта теплота выражается следующей формулой (4). В результате, процесс этапа S4 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.

Здесь C_coke обозначает удельную теплоёмкость кокса (МДж/кг/°C), TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C), CR обозначает расход кокса (кг/т-ч), CR_burn обозначает расход на сжигание углерода перед фурмой (количество кислорода, потребляемого перед фурмой, с учётом кислорода в продуваемом воздухе и регулирования влажности) (кг/т-ч), PCR обозначает расход пылевидного угля (кг/т-ч), C_inPC обозначает долю углерода в пылевидном угле, C_sol обозначает расход углерода в восстановительной зоне (кг/т-ч), Dust обозначает расход пыли (кг/т-ч), C_indust обозначает долю углерода в пыли, а γ и δ обозначают коэффициенты влияния, изменяемые в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены, например, от главного компьютера 3.

В процессе этапа S5 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, используя количество подаваемого тепла Q₀, оцениваемое в процессе этапа S1, отведенную с помощью газа физическую теплоту Q₇, влияние сырьевого материала, вносящего теплоту в виде физической теплоты Q₈, и количество тепла Q₉, удерживаемого коксом, которые оцениваются в процессах этапов S2-S4. В частности, устройство 1 контроля тепла в печи вычисляет тепловой показатель T_Q (МДж/т-ч) печи, соответствующий количеству тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, посредством подстановки в следующую формулу (5) подаваемого тепла Q₀, оцененного на этапе S1, физической теплоты Q₇, отведенной с помощью газа, физической теплоты Q₈, вносимой сырьевым материалом, и теплоты Q_{9 ,} удерживаемой коксом, которые оцениваются в процессах этапов S2-S4. В результате, процесс этапа S5 завершается, и далее процесс переходит к процессу этапа S6.

Здесь Q₀ обозначает количество тепла, подаваемого в доменную печь за счет теплового баланса реакций (тепло экзотермических и эндотермических реакций) в доменной печи, физическую теплоту продуваемого воздуха, тепловых потерь (количество тепла, отводимого от корпуса печи или подобные потери тепла) и т.п., при этом может быть применен способ оценки, принятый во многих случаях при традиционной оценке количества подаваемого тепла, но в качестве предпочтительной формы можно привести формулу (6).

Здесь Q₁ обозначает теплоту сгорания (МДж/т-ч) кокса на конце фурмы. Теплоту сгорания Q₁ можно рассчитать посредством деления теплотворной способности при сгорании кокса, рассчитанной по количеству кислорода, продуваемого из фурмы в доменную печь в единицу времени, на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

Кроме того, Q₂ обозначает физическую теплоту продуваемого воздуха (МДж/т-ч), которая вводится в доменную печь воздухом, продуваемым из фурмы. Физическую теплоту Q₂ продуваемого воздуха можно рассчитать, получив количество тепла, подаваемого в доменную печь с помощью продуваемого воздуха в единицу времени, из количества продуваемого воздуха в единицу времени и измеренного значения температуры продуваемого воздуха и, разделив это значение на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

Кроме того, Q₃ обозначает теплоту реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне (МДж/т-ч). Для этого значения, например, как описано в патентной литературе 1, теплоту реакции можно рассчитать посредством получения количества углерода, при взаимодействии кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне, из значения компонента доменного газа. Теплоту Q₃ реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне можно рассчитать посредством деления теплоты реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

Кроме того, Q₄ обозначает теплоту разложения (МДж/т-ч) влаги, содержащейся главным образом в продуваемом воздухе. Теплоту Q₄ разложения можно рассчитать посредством деления теплоты разложения, полученной на основе измеренного значения влажности продуваемого воздуха, на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

Кроме того, Q₅ обозначает потери тепла из корпуса печи (например, количество теплоты, отводимой охлаждающей водой) (МДж/т-ч). В том случае, когда количество теплоты, отводимой с помощью охлаждающей воды, рассчитывается как теплопотери, количество отводимой теплоты Q₅ можно рассчитать посредством вычисления количества теплоты, отводимой с помощью охлаждающей воды в единицу времени, исходя из количества охлаждающей воды и разницы температур между входной и выходной стороной охлаждающей воды корпуса печи доменной печи, и деления расчетного количества отводимой теплоты на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

Кроме того, Q₆ обозначает теплоту разложения (МДж/т-ч) восстановительного материала, продуваемого из фурмы в единицу времени. Теплоту Q₆ разложения можно рассчитать, разделив теплоту разложения на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.

В процессе этапа S6 устройство 1 контроля тепла в печи регулирует количество тепла, подаваемого из фурмы в доменную печь 2, на основании количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, оцененного в процессе на этапе S5, тем самым соответствующим образом поддерживая количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, и регулируя температуру расплавленного чугуна в заданном диапазоне. В результате, процесс этапа S6 завершается, и завершается технологический процесс регулирования тепла в печи.

Как очевидно из приведенного выше описания, при выполнении технологического процесса регулирования тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает изменение количества уносимой физической теплоты в верхнюю часть доменной печи посредством проходящего внутри печи газа и изменение внесённой физической теплоты, подаваемой в нижнюю часть доменной печи посредством сырьевого материала, подогретого проходящим внутри печи газа, и оценивает количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи с учётом оцененных изменений уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты. Кроме того, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает изменение уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты с учётом теплоты, выделившейся наружу из доменной печи в результате просачивания газов, оценивает количество теплоты, удерживаемой в неподвижном слое кокса, находящемся в доменной печи, и оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса. В результате, количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, может быть точно оценено, когда интенсивность работы, например, количество воздуха, вдуваемого в доменную печь, значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов. В результате, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в заданном диапазоне, при поддержании надлежащим образом количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов.

Пример

Фиг. 3 показывает результаты сравнения для фактической температуры расплавленного чугуна (в виде разности с контрольной температурой расплавленного чугуна), полученные при традиционном тепловом показателе печи (оцененном с помощью Q₁ - Q₆) и при тепловом показателе печи по настоящему изобретению (оцененном с помощью Q₁ - Q₉), во временя, когда происходит просачивание газов. Как показано на фиг. 3, в случае теплового показателя печи по настоящему изобретению (пример по настоящему изобретению) может быть подтверждена определенная корреляция между тепловым показателем печи и температурой расплавленного чугуна (отличие от контрольной температуры расплавленного чугуна) по сравнению с традиционным тепловым показателем печи (сравнительный пример). Кроме того, в таблице 1 приведены сводные данные о стандартном отклонении разницы между оценочной температурой расплавленного чугуна и фактической температурой расплавленного чугуна, когда принимается во внимание каждый фактор. Можно увидеть, что точность оценки была повышена в случае, когда учитывается количество тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов (пример по настоящему изобретению. Оценка теплового показателя печи с помощью Q₁ - Q_9.), по сравнению со случаем, когда тепловой показатель печи оценивается с использованием только Q₁ - Q_6, как традиционный тепловой показатель печи (сравнительный пример). В результате, было подтверждено, что при использовании теплового показателя печи по настоящему изобретению, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в заданном диапазоне при поддержании надлежащим образом количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов.

Таблица 1

Сравнительный пример Пример по настоящему изобретению Рассмотренные факторы Q₁ - Q₆ Q₁ - Q₉ Стандартное отклонение фактической температуры расплавленного чугуна от оцененной температуры расплавленного чугуна 89,3 17,3

Хотя выше описан вариант, для которого было применено изобретение, созданное авторами настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничивается описанием и чертежами, составляющими часть раскрытия настоящего изобретения, в соответствии с настоящим вариантом осуществления. То есть другие варианты осуществления, примеры, применяемые технологии и т.п., созданные специалистами в данной области техники на основе настоящего варианта осуществления, все включены в объем настоящего изобретения.

Промышленная применимость

Согласно настоящему изобретению, предложены способ оценки количества подаваемого тепла, устройство оценки количества подаваемого тепла, и программа оценки количества подаваемого тепла, способные точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов. В соответствии с настоящим изобретением, может быть предложен способ работы доменной печи, при котором температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, при поддержании надлежащим образом количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже в том случае, когда происходит просачивание газов.

Список справочных обозначений

1 УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОТЫ ПЕЧИ

1а ПРОГРАММА

2 ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ

3 ГЛАВНЫЙ КОМПЬЮТЕР.

Группа изобретений относится к способу и устройству для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменную печь, и способу управления доменной печью. Оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, проводят исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи. Для точной оценки при значительном изменении интенсивности работы печи осуществляют этап, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов, этап, на котором оценивают изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов, этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и этап, на котором оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, по математическому выражению, учитывающему количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, количество тепла, подаваемого в доменную печь на тонну расплавленного чугуна в доменной печи, оцененное изменение уносимого физического тепла, оцененное изменение вносимого физического тепла, оцененное количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса. 4 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, включающий

этап, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

этап, на котором оценивают изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и

этап, на котором оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, по следующему математическому выражению:

T_Q = Q₀ – Q₇ + Q₈ – Q₉,

где T_Q представляет количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₀ представляет количество тепла, подаваемого в доменную печь на тонну расплавленного чугуна в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₇ представляет оцененное изменение уносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₈ представляет оцененное изменение вносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₉ представляет оцененное количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, МДж/т-ч,

при этом этап, на котором оценивают уносимую физическую теплоту с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов, включает вычисление значения произведения, получаемого посредством умножения удельной теплоемкости колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа, и добавление к уносимой физической теплоте значения, полученного путем деления указанного вычисленного значения произведения на скорость производства чугуна.

2. Способ по п. 1, в котором этап, на котором оценивают вносимую физическую теплоту с учётом количества тепла, выделившегося наружу доменной печи в результате просачивания газов, включает получение температуры сырьевого материала как функции разницы между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа.

3. Устройство оценки количества подаваемого тепла для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, содержащее:

блок оценки, выполненный с возможностью

- оценивания изменения физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

- оценивания изменения физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогреваемым проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

- оценивания количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса, находящемся в доменной печи, и

- оценивания количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, по следующему математическому выражению:

T_Q = Q₀ – Q₇ + Q₈ – Q₉,

где T_Q представляет количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₀ представляет количество тепла, подаваемого в доменную печь на тонну расплавленного чугуна в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₇ представляет оцененное изменение уносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₈ представляет оцененное изменение вносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₉ представляет оцененное количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, МДж/т-ч,

при этом блок оценки выполнен с возможностью при оценивании уносимой физической теплоты с учётом количества тепла, выделяющегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов, вычислять значение произведения, получаемого посредством умножения удельной теплоемкости колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа, и добавлять к уносимой физической теплоте значение, получаемое путем деления указанного вычисленного значения произведения на скорость производства чугуна.

4. Машиночитаемый носитель с записанной программой оценки количества подаваемого тепла, вызывающей выполнение компьютером процесса оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на основе количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, при этом программа оценки количества подаваемого тепла вызывает выполнение компьютером:

процесса оценки, включающего

- оценку изменения уносимой физической теплоты, отводимой проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

- оценку изменения физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов,

- оценку количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и

- оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, по следующему математическому выражению:

T_Q = Q₀ – Q₇ + Q₈ – Q₉,

где T_Q представляет количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₀ представляет количество тепла, подаваемого в доменную печь на тонну расплавленного чугуна в доменной печи, МДж/т-ч,

Q₇ представляет оцененное изменение уносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₈ представляет оцененное изменение вносимого физического тепла, МДж/т-ч,

Q₉ представляет оцененное количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, МДж/т-ч,

при этом указанный процесс включает, для оценки уносимой физической теплоты с учётом количества тепла, выделившегося наружу из доменной печи в результате просачивания газов, вычисление значения произведения, получаемого посредством умножения удельной теплоемкости колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа, и добавление к уносимой физической теплоте значения, полученного путем деления указанного вычисленного значения произведения на скорость производства чугуна.

5. Способ управления доменной печью, содержащий этап регулирования количества тепла, подаваемого в доменную печь, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, оцененного с помощью способа оценки количества подаваемого тепла по п. 1 или 2.