СПОСОБ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА, УСТРОЙСТВО 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 оценки количества подаваемого тепла, программе оценки количества подаваемого тепла и способу работы доменной печи для оценки количества тепла, подаваемого на чушковый чугун в доменной печи.

Уровень техники

В целом для стабильной работы доменной печи необходимо поддерживать температуру расплавленного чугуна в предварительно заданном диапазоне. В частности, если температура расплавленного чугуна становится низкой, то вязкость расплавленного чугуна увеличивается, и становится трудно выпускать расплавленный чугун или шлак из сливного отверстия. С другой стороны, если температура расплавленного чугуна становится высокой, то концентрация Si в расплавленном чугуне повышается, и увеличивается вязкость расплавленного чугуна, и, таким образом, возникает высокий риск того, что расплавленный чугун прилипнет к фурме и расплавит фурму. Поэтому, для стабильной работы доменной печи необходимо подавлять флуктуацию температуры расплавленного чугуна. Исходя из таких условий, были предложены различные способы оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, или температуры расплавленного чугуна. В частности, в патентной литературе 1 раскрыт способ регулирования теплоты в доменной печи, в котором последовательно оценивают температуру расплавленного чугуна после конкретного периода времени, исходя из величины смещения показателя теплоты в печи в текущий момент времени от контрольного уровня показателя теплоты в печи, соответствующего целевой температуре расплавленного чугуна, величины смещения скорости подачи вниз от колошника в текущий момент времени от контрольного уровня скорости подачи вниз от колошника, соответствующего целевой температуре расплавленного чугуна, и времени воздействия обеих величин смещения на температуру расплавленного чугуна, и выполняют действия по регулированию теплоты в печи, чтобы сократить флуктуации температуры расплавленного чугуна исходя из результата оценки. Кроме того, в патентной литературе 2 раскрыт способ оценки температуры расплавленного чугуна для доменной печи, предназначенный для оценки будущей температуры расплавленного чугуна на основе рабочих данных, включающих в себя фактическое значение данных по состоянию дутья, включающих в себя по меньшей мере одно из следующего: температуру дутья, влажность дутья, объем дутья, количество продуваемой угольной пыли или величину обогащения дутья кислородом в доменной печи, фактическое значение данных о факторе возмущения, включающих в себя по меньшей мере величину расходования углерода в восстановительной зоне, и фактическое значение температуры расплавленного чугуна, причем способ включает в себя следующее: этап накопления данных, на котором накапливают рабочие данные; этап 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 на этапе накопления данных; этап построения модели оценки нестационарного состояния, на котором строят модель оценки нестационарного состояния для оценки температуры расплавленного чугуна в нестационарном состоянии, исходя из рабочих данных в стационарном состоянии, собранных на этапе накопления данных, при этом модель оценки нестационарного состояния получают путем сокращения размерности модели оценки стационарного состояния; и этап оценки температуры расплавленного чугуна, на котором оценивают температуру расплавленного чугуна, исходя из построенной модели оценки стационарного состояния и модели оценки нестационарного состояния.

Список источников

Патентная литература

Патентная литература 1: JP H9-115311 A

Патентная литература 2: JP 2008-144265 A

Сущность изобретения

Техническая задача

Моменты времени, в которые с большой вероятностью будет флуктуировать температура расплавленного чугуна, являются моментами, когда количество произведенного расплавленного чугуна изменяется из-за изменения интенсивности процесса, например, объема дутья в доменной печи, и изменения количества чугуна по отношению к количеству тепла, подаваемого в доменную печь. В особенности, температура расплавленного чугуна сильно колеблется, когда происходит так называемая осадка, при которой сначала исходный материал прекращает опускаться из-за того, что сила газа, толкающего сырье вверх в доменной печи, превосходит направленную вниз силу материала, а затем высота поверхности исходного материала резко падает, когда указанное соотношение сил прекращается. Однако, так как способ, описанный в патентной литературе 1, не учитывает такие факторы, как физическая теплота, уносимая в виде физической теплоты дутья, которая меняется из-за увеличения или снижения интенсивности процесса, то невозможно точно оценить количество тепла, подаваемого к чугуну при существенном изменении скорости работы. Кроме того, в способе, описанном в патентной литературе 2, вполне возможно, что точность оценки температуры расплавленного чугуна снижается, если происходит изменение работы, которое ранее не было суммировано. Кроме того, в случае, если точность оценки температуры расплавленного чугуна низкая, как описано выше, то имеет место множество случаев, когда подают избыточное тепло, что вызывает опасения по поводу неисправности оборудования. В то же время, избыточное использование восстановителя, который является источником углерода, также не является предпочтительным с точки зрения сокращения выбросов диоксида углерода.

Настоящее изобретение было сделано в виду вышеупомянутых недостатков, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ оценки количества подаваемого тепла, устройство для оценки количества подаваемого тепла и программу оценки количества подаваемого тепла, способные точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже если интенсивность процесса существенно изменяется, и, в особенности, когда происходит осадка. Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ работы доменной печи, способный точно контролировать температуру расплавленного чугуна в предварительно заданном диапазоне, при этом поддерживая соответствующее количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже если интенсивность работы существенно изменяется, в особенности, когда происходит осадка.

Решение задачи

Способ оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением 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 следующее: этап оценки, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой посредством проходящего внутри печи газа, и изменение вносимой физической теплоты, подаваемой исходным материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, причем указанный этап оценки включает в себя этап оценки уносимой физической теплоты с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, и оценки изменения вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при осадке; и этап оценки количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

Кроме того, этап оценки может включать в себя этап оценки уносимой физической теплоты с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, посредством вычисления умноженного значения путем умножения удельной теплоты колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа и прибавления значения, полученного путем деления умноженного значения на скорость выплавки чугуна, к уносимой физической теплоте.

Кроме того, этап оценки может включать в себя этап оценки изменения вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала из-за осадки путем получения температуры материала как функции интегрального значения разности между оценочным значением и фактическим значением высоты поверхности исходного материала.

Устройство оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости выплавки расплавленного чугуна в доменной печи, и включает в себя: модуль оценки, выполненный с возможностью оценивать изменение уносимой физической теплоты за счет проходящего внутри печи газа, и изменение вносимой физической теплоты, подаваемой исходным материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, при этом модуль оценки выполнен с возможностью оценки уносимой физической теплоты с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, оценки изменения вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при осадке, оценки количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

Программа оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением заставляет компьютер выполнять процесс 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, при этом программа оценки количества подаваемого тепла заставляет компьютер выполнять процесс оценки, на котором оценивают изменение уносимой физической теплоты за счет проходящего внутри печи газа, и изменение вносимой физической теплоты, подаваемой исходным материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, причем процесс оценки включает в себя следующее: оценивают уносимую физическую теплоту с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, оценивают изменение вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при осадке, оценивают количество тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

Способ работы доменной печи в соответствии с настоящим изобретением включает в себя следующее: этап регулирования количества тепла, подаваемого в доменную печь, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, оцененного с использованием способа оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением.

Полезные эффекты изобретения

С использованием способа оценки количества подаваемого тепла, устройства для оценки количества подаваемого тепла и программы оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением, возможно точно оценить количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже если интенсивность процесса сильно изменяется, и, особенно, когда происходит осадка материала. Кроме того, в соответствии с применением способа работы доменной печи в соответствии с настоящим изобретением можно поддерживать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на соответствующем уровне и точно регулировать температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона, даже если интенсивность процесса сильно меняется, и, особенно, если происходит осадка материалов.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства регулирования теплоты в печи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 приведена блок-схема, иллюстрирующая процесс регулирования теплоты в печи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 приведена схема, иллюстрирующая пример взаимосвязи между показателем по предшествующему уровню техники и отклонением температуры от контрольной температуры расплавленного чугуна и между показателем теплоты в печи в соответствии с настоящим изобретением и отклонением температуры от контрольной температуры расплавленного чугуна.

Описание вариантов осуществления

Далее со ссылкой на чертежи будет описана конфигурация и работа устройства регулирования теплоты в печи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения, к которому применяют способ оценки количества подаваемого тепла и устройство для оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением.

Конфигурация

Сначала, со ссылкой на фиг. 1, будет описана конфигурация устройства регулирования теплоты в печи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства регулирования теплоты в печи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 1 регулирования теплоты в печи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения включает в себя устройство обработки информации, такое как компьютер, и регулирует температуру расплавленного чугуна, производимого в доменной печи 2, в пределах заданного диапазона путем регулирования количества тепла, подаваемого к расплавленному чугуну в доменной печи 2 из фурмы, предусмотренной в нижней части доменной печи 2. Устройство 1 регулирования теплоты в печи функционирует как устройство оценки количества подаваемого тепла в соответствии с настоящим изобретением.

Устройство 1 регулирования теплоты в печи, имеющее такую конфигурацию, точно оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, даже если интенсивность работы доменной печи 2 сильно изменяется, и, в особенности, если происходит осадка, путем выполнения процесса регулирования теплоты в печи, описанного ниже, поддерживает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, на соответствующем уровне, используя результат оценки, и точно регулирует температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона. Далее со ссылкой на фиг. 2 будет описан ход процесса регулирования теплоты в печи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения.

Работа устройства 1 регулирования теплоты в печи, описанного ниже, реализуется с помощью устройства арифметической обработки, таким как центральный процессор, в устройстве обработки информации, включенном в устройство 1 регулирования теплоты в печи, путем загрузки программы 1а из запоминающего устройства, такого как ПЗУ, во временное запоминающее устройство, такое как ОЗУ, и выполнения загруженной программы 1a. Программа 1а может быть предоставлена путем записи на машиночитаемом носителе, таком как CD-ROM, гибкий диск, CD-R или DVD в виде файла в устанавливаемом формате или исполняемом формате. Программа 1а может храниться на компьютере, подключенном к сети, такой как телекоммуникационная линия, например, Интернет, телефонной сети связи, например, мобильный телефон, или беспроводной сети связи, такой как Wi-Fi (зарегистрированный товарный знак), и предоставляться путем загрузки через сеть.

Процесс регулирования теплоты в печи

На фиг. 2 приведена блок-схема, иллюстрирующая процесс регулирования теплоты в печи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Блок-схема, показанная на фиг. 2, начинается в момент времени, когда команда на выполнение процесса регулирования теплоты в печи поступает в устройство 1 регулирования теплоты в печи, и в процессе регулирования теплоты в печи, в дополнение к процессу этапа S1, на котором оценивают количество тепла, подаваемого в доменную печь, с учетом теплового баланса реакций (теплоты экзотермических реакций и теплоты эндотермических реакций), удельной теплоты дутья, теплопотерь (например количество тепла, отводимого из корпуса печи) и других параметров в доменной печи, оценку которых выполняют в соответствии с предшествующим уровнем техники, также выполняют процессы этапа S2, этапа S3 и этапа S4, и процесс переходит на этап S5, на котором оценивают количество подаваемого тепла путем объединения результатов этих этапов. Процесс на этапе S1, на котором оценивают количество тепла, подаваемого в доменную печь, с учетом теплового баланса реакций (теплоты экзотермических реакций и теплоты эндотермических реакций), удельной теплоты дутья, теплопотерь (например, количества тепла, отводимого из корпуса печи) и других параметров в доменной печи, выполняют в соответствии с предшествующим уровнем техники, и количество подаваемого тепла в этот момент обозначено через Q₀. Предпочтительный пример обработки на этапе S1 будет описан позже.

В процессе на этапе S2 устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает физическую теплоту (физическую теплоту, уносимую газом) Q₇, переносимую в верхнюю часть доменной печи 2 газом (газом, проходящим в печи), проходящим из нижней части в верхнюю часть доменной печи 2. В частности, переносимая газом физическая теплота Q₇ (МДж/т-ч: количество тепла на тонну чугуна. Далее т-ч обозначает тоннаж чугуна) может быть рассчитана путем (1) вычисления первого умноженного значения путем умножения разницы температур между оцененной температурой (теоретической температурой горения) газа, сжигаемого перед фурмой, и контрольной температурой, представляющей собой температуру на верхнем конце нижней части доменной печи, на удельную теплоемкость газа, (2) вычисления второго умноженного значения путем умножения удельной теплоемкости колошникового газа на разницу между температурой колошникового газа (температурой колошникового отходящего газа) и контрольной температурой колошникового газа, и (3) деления значения, полученного путем сложения первого умноженного значения и второго умноженного значения, на скорость выплавки чугуна, и это выражается следующим уравнением (1). Разделив значение, полученное путем сложения первого умножаемого значения и второго умножаемого значения, на скорость выплавки чугуна, можно точно оценить уносимую газом физическую теплоту Q₇ с учетом количества тепла, выделенного наружу от печи, без теплообмена с исходным материалом, при осадке. В результате этап S2 завершается и процесс переходит на этап S5.

Где C_{bosh, i} обозначает удельную теплоемкость (МДж/м³/°C) i-го газа (азот, монооксид углерода и водород) в проходящем через печь газе (газ в заплечиках), C_{top, i} обозначает удельную теплоемкость (МДж/м³/°C) для i-го газа (азот, монооксид углерода, двуокись углерода, водород и водяной пар) в колошниковом газе, V_{bosh, i} обозначает расход (м³(s.t.p., при нормальной температуре и давлении)/мин) (м³(s.t.p): объем при 0°C и 1 атм (атмосферном давлении)) i-го газа в проходящем через печь газе, V_{top, i} обозначает расход (м³(s.t.p)/мин) i-го газа в колошниковом газе, TFT обозначает теоретическую температуру горения (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C) (от 800 до 1200°C, предпочтительно от 900 до 1000°C), T_top обозначает температуру колошникового газа (°C), T_{top, base} обозначает контрольную температуру (°C) колошникового газа (от 80 до 300°C, предпочтительно от 100 до 200°C), Pig обозначает скорость выплавки чугуна (т-ч/мин), а α_bosh и α_top обозначают коэффициенты влияния, которые изменяются в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены из главного компьютера 3, такого как управляющий компьютер, подключенный к устройству 1 регулирования теплоты в печи, например, через телекоммуникационную линию.

В процессе на этапе S3 устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает физическую теплоту (вносимую сырьем физическую теплоту) Q₈, переносимую в нижнюю часть доменной печи 2 сырьем, подаваемым из верхней части в нижнюю часть доменной печи 2. В частности, вносимая материалом физическая теплота Q₈ (МДж/т-ч) может быть рассчитана путем умножения разницы между температурой сырья T₁ (= 1450-1500°C) на нижнем конце зоны сцепления и контрольной температурой T_base на удельную теплоемкость сырья, как выражено следующим уравнением (2). Отметим, что температура сырья T₁ является функцией дифференциального значения разности ΔL_surface между расчетным значением и фактическим значением высоты поверхности сырья, как показано в уравнении (3) ниже. В соответствии с установкой температуры T₁ сырья можно считать, что температура T₁ сырья снижается в зависимости от величины высоты поверхности осевшего сырья, и, таким образом, можно точно оценить уменьшение количества тепла, вносимого в нижнюю часть печи сырьем, которое недостаточно хорошо нагрето из-за осадки.

В частности, в ситуации нормальной работы объемы сырья и кокса в доменной печи уменьшаются в зависимости от скорости выплавки чугуна, и высота поверхности уплотненного слоя сырья в доменной печи уменьшается. Здесь высоту поверхности уплотненного слоя сырья измеряют с помощью датчика, и операцию пополнения сырья и кокса для приведения высоты поверхности уплотненного слоя сырья к первоначальной высоте повторяют каждый раз, когда высота поверхности уплотненного слоя сырья опускается к заданной высоте. Между тем, непосредственно перед возникновением осадки объем сырья в самой доменной печи уменьшается в зависимости от скорости выплавки чугуна, однако опускание сырья замедляется в определенном положении, и, таким образом, высота поверхности уплотненного слоя сырья остается постоянной или лишь незначительно снижается. Поэтому, если всегда получать разницу ΔL_surface между высотой поверхности уплотненного слоя сырья, оцененной по скорости выплавки чугуна, и значением, измеренным датчиком, то, когда эта разница быстро уменьшается, величина изменения dΔL_surface/dt представляет величину осадки, и влияние сырья, недостаточно хорошо нагретого из-за осадки, может быть оценено по амплитуде величины осадки. Также возможно выполнить аналогичную оценку, просто измеряя величину изменения высоты поверхности уплотненного слоя сырья и считая, что произошла осадка, если эта величина превышает пороговое значение. Отметим, что в случае, когда имеется несколько направлений измерения высоты поверхности уплотненного слоя сырья, аналогичная оценка может быть выполнена для каждого из направлений измерения, и указанное влияние может быть получено пропорционально доли направления измерения, в котором произошла осадка, или осадка может быть оценена с использованием среднего значения по направлениям измерения. В результате этап S3 завершают, и процесс переходит на этап S5.

Здесь C_j обозначает удельную теплоемкость (МДж/кг/°C) j-го исходного материала (кокса, чушкового чугуна и шлака), R_j обозначает расход (кг/т-ч) j-го исходного материала, T₁ обозначает температуру исходных материалов (°C) на нижнем конце зоны сцепления, T_base обозначает контрольную температуру (°C), а β обозначает коэффициент влияния, изменяемый в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены, например, из главного компьютера 3.

В процессе на этапе S4 устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает количество тепла (количество тепла, удерживаемого коксом) Q₉, удерживаемое в остаточном коксе, присутствующем в нижней части доменной печи 2. В частности, количество теплоты, удерживаемой коксом, Q₉ (МДж/т-ч) может быть получено путем умножения значения, полученного путем вычитания величины расхода топлива на сжигание и количества углерода, выделяющегося в виде пыли, из расхода кокса на тонну расплавленного чугуна, на разницу между контрольной температурой и теоретической температурой горения и удельной теплоты C_coke сгорания кокса, и выражается следующим уравнением (4). В результате этап S4 завершается, и процесс переходит на этап S5.

В данном случае, C_coke обозначает удельную теплоемкость кокса (МДж/кг/°C), TFT обозначает теоретическую температуру горения (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C), CR обозначает расход кокса (кг/т-ч), CR_burn обозначает долю на сжигание углерода перед фурмой (количество кислорода, потребляемого перед фурмой на продувку кислородом и увлажнение) (кг/т-ч), PCR обозначает расход угольной пыли (кг/т-ч), C_inPC обозначает долю углерода в угольной пыли, 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, из главного компьютера 3.

В процессе на этапе S5 устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, используя количество подаваемого тепла Q₀, оцененное на этапе S1, и уносимую газом физическую теплоту Q₇, оцененную на этапах S2-S4, вносимую материалом физическую теплоту Q₈ и количество теплоты Q₉, удерживаемой коксом. В частности, устройство 1 регулирования теплоты в печи вычисляет тепловой показатель печи T_Q (МДж/т-ч), соответствующий количеству тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, полученного путем подстановки количества подаваемого тепла Q₀, оцененного на этапе S1, уносимого газом физического тепла Q₇, оцененного на этапах S2-S4, вносимого материалом физического тепла Q₈ и количества теплоты Q₉, удерживаемой коксом, в следующее уравнение (5). В результате этап S5 завершается, и процесс переходит на этап S6.

В данном случае, Q₀ обозначает количество тепла, подаваемого в доменную печь за счет теплового баланса реакций (теплоты экзотермических реакций и теплоты эндотермических реакций), физической теплоты дутья, теплопотерь (например, количества тепла, отводимого из корпуса печи) и других параметров в доменной печи, и может быть применен способ оценки, принятый во многих случаях в предшествующем уровне техники при оценке количества подаваемого тепла. В качестве предпочтительного подхода можно использовать уравнение (6).

В данном случае, Q₁ обозначает теплоту сгорания (МДж/т-ч) кокса на конце фурмы. Теплота сгорания Q₁ может быть рассчитана путем деления теплоты сгорания, обусловленной сгоранием кокса, рассчитанной исходя из количества кислорода, подаваемого из фурмы в доменную печь в единицу времени, на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

В то же время, Q₂ обозначает физическую теплоту дутья (МДж/т-ч), подаваемую в доменную печь дутьем из фурмы. Теплота дутья Q₂ может быть рассчитана путем получения количества тепла, подаваемого в доменную печь дутьем в единицу времени, из объема дутья в единицу времени и измеренного значения температуры дутья и деления этого значения на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

Кроме того, Q₃ обозначает теплоту реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода (МДж/т-ч). Для этого значения, например, как описано в патентной литературе 1, теплота реакции может быть рассчитана путем получения величины расходования углерода в восстановительной зоне из значений компонентов колошникового газа. Теплота реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода Q₃ может быть рассчитана путем деления теплоты реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

Между тем, Q₄ обозначает теплоту диссоциации (МДж/т-ч) влаги, содержащейся, главным образом, в дутье. Теплота диссоциации Q₄ может быть рассчитана путем деления теплоты диссоциации, полученной из измеренного значения вдуваемой влажности, на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

Кроме того, Q₅ обозначает тепловые потери (например, количество тепла, отводимого охлаждающей водой) из корпуса печи (МДж/т-ч). В случае, если количество тепла, отводимого охлаждающей водой, рассчитывают как теплопотери, количество отводимого тепла Q₅ может быть рассчитано путем вычисления количества тепла, отводимого охлаждающей водой в единицу времени, исходя из количества охлаждающей воды и разницы температур охлаждающей воды между входной и выходной сторонами корпуса доменной печи, и деления вычисленного количества отводимого тепла на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

Q₆ обозначает теплоту диссоциации (МДж/т-ч) восстановителя, выдуваемого из фурмы в единицу времени. Теплота диссоциации Q₆ может быть рассчитана путем деления теплоты диссоциации на количество расплавленного чугуна, полученного за единицу времени.

На этапе S6 устройство 1 регулирования теплоты в печи регулирует количество тепла, подаваемого из фурмы в доменную печь 2, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, оцененного на этапе S5, тем самым поддерживая количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, на соответствующем уровне и регулируя температуру расплавленного чугуна в заданном диапазоне. В результате этап S6 завершают, и завершают серию процессов регулирования температуры печи.

Как очевидно из приведенного выше описания, в процессе регулирования теплоты в печи в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает изменение физического тепла, уносимого в верхнюю часть доменной печи проходящим внутри печи газом, и изменение вносимого физического тепла, подаваемого в нижнюю часть доменной печи сырьем, предварительно нагретым проходящим внутри печи газом, и оценивает теплоту, подаваемую к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты. Кроме того, устройство 1 регулирования теплоты в печи оценивает уносимую физическую теплоту с учетом количества тепла, выделяемого снаружи доменной печи, при осадке, оценивает изменение вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности сырья при осадке, оценивает количество тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе. Это позволяет точно оценить количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже при значительном изменении интенсивности процесса, например, объема дутья в доменной печи, и, особенно, при возникновении осадки. Кроме того, это позволяет поддерживать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на соответствующем уровне и точно регулировать температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона, даже если интенсивность процесса сильно меняется, и особенно, если происходит осадка.

Пример

На фиг. 3 приведены результаты сравнения между тепловым показателем печи, относящимся к уровню техники (оцененного по величинам Q₁-Q₆), и тепловым показателем печи согласно настоящему изобретению (оцененному по величинам Q₁-Q₉) в момент времени, когда произошла осадка, в зависимости от фактической температуры расплавленного чугуна (от разности с контрольной температурой расплавленного чугуна). Как показано на фиг. 3, тепловой показатель печи, соответствующий настоящему изобретению (настоящий пример), подтверждает определенную корреляцию между тепловым показателем печи и температурой расплавленного чугуна (разностью с контрольной температурой расплавленного чугуна), по сравнению с тепловым показателем печи по предшествующему уровню техники (сравнительный пример). Кроме того, в таблице 1 приведена сводная информация по стандартным отклонениям разности между оцененной температурой расплавленного чугуна и фактической температурой расплавленного чугуна в случаях, когда принимают во внимание факторы каждого примера. Можно видеть, что точность оценки повышается в случае, когда учитывают осадку (настоящий пример, в котором тепловой показатель печи оценивают с использованием Q₁-Q₉), по сравнению со случаем, когда тепловой показатель печи оценивают с использованием только Q₁-Q₆ как тепловой показатель печи в предшествующем уровне техники (сравнительный пример). В результате видно, что с использованием теплового показателя печи в соответствии с настоящим изобретением можно поддерживать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на соответствующем уровне и точно регулировать температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона, даже если интенсивность процесса сильно меняется, и, в особенности, если происходит осадка.

Таблица 1 Сравнительный пример Настоящий пример Учитываемый показатель Q₁-Q₆ Q₁-Q₉ Стандартное отклонение фактической температуры расплавленного чугуна относительно оцененной температуры расплавленного чугуна 47,9 12,7

Хотя выше были описаны варианты осуществления, применяемые с изобретением, выполненным авторами настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено описанием и чертежами, являющимися частью раскрытия настоящего изобретения в соответствии с вариантами осуществления. То есть, другие варианты осуществления, примеры, способы работы и тому подобное, выполненные специалистами в данной области техники на основе настоящих вариантов осуществления, включены в объем изобретения.

Промышленная применимость

В соответствии с настоящим изобретением можно предложить способ оценки количества подаваемого тепла, устройство для оценки количества подаваемого тепла и программу оценки количества подаваемого тепла, способные точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже если интенсивность процесса существенно изменяется, и, в особенности, когда происходит осадка. Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ работы доменной печи, способный точно контролировать температуру расплавленного чугуна в предварительно заданном диапазоне, при этом поддерживая соответствующее количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, даже если интенсивность процесса существенно изменяется, в особенности, когда происходит осадка.

Список ссылочных позиций

1 устройство регулирования теплоты в печи

1a программа

2 доменная печь

3 главный компьютер

Группа изобретений относится к способу и устройству для оценки количества подаваемого тепла к чугуну в доменной печи и способу управления доменной печью. Для точной оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, при значительном изменении интенсивности процесса осуществляют этап оценки, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой посредством газа, проходящего внутри печи, и изменение вносимой физической теплоты, которая вносится исходным материалом, подогретым указанным газом, проходящим внутри печи, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом указанных оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты. При этом этап оценки содержит этап, на котором оценивают указанную уносимую физическую теплоту с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, и оценивают изменение указанной вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при указанной осадке, и этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценивают указанное количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом указанного оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 1 пр.

1. Способ оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, включающий

этап оценки, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой посредством газа, проходящего внутри печи, и изменение вносимой физической теплоты, которая вносится исходным материалом, подогретым указанным газом, проходящим внутри печи, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом указанных оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты,

при этом указанный этап оценки содержит

этап, на котором оценивают указанную уносимую физическую теплоту с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке, и оценивают изменение указанной вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при указанной осадке; и

этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и оценивают указанное количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом указанного оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

2. Способ по п. 1, в котором этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают уносимую физическую теплоту с учетом указанного количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при указанной осадке, посредством вычисления умноженного значения путем умножения удельной теплоемкости колошникового газа на разность температур, между температурой колошникового газа и контрольной температурой колошникового газа, и прибавления к указанной уносимой физической теплоте значения, полученного путем деления указанного умноженного значения на скорость выплавки чугуна.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают изменение указанной вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала из-за указанной осадки путем получения температуры исходного материала как функции интегрального значения разности высот между оцененным значением и фактическим значением высоты поверхности исходного материала.

4. Устройство оценки количества подаваемого тепла для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, содержащее:

модуль оценки, выполненный с возможностью

оценки изменения физического тепла, уносимого проходящим внутри печи газом, и изменения вносимого физического тепла, подаваемого посредством исходного материала, подогретого указанным газом, проходящим внутри печи, и

оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты,

при этом модуль оценки выполнен с возможностью также

выполнять оценку уносимой физической теплоты с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке,

выполнять оценку изменения вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при осадке,

выполнять оценку количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и

и выполнять оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

5. Машиночитаемый носитель, содержащий сохраненную программу, исполнение которой процессором вызывает осуществление процессором способа оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, причем способ включает:

оценивание изменения уносимой физической теплоты газом, проходящим внутри печи, и изменения вносимой физической теплоты, подаваемой исходным материалом, который подогрет газом, проходящим внутри печи, и оценивание количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты,

причем процесс оценки включает:

оценивание уносимой физической теплоты с учетом количества тепла, выделяемого наружу от доменной печи при осадке,

оценивание изменения вносимой физической теплоты с учетом изменения высоты поверхности исходного материала при осадке,

оценивание количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе, присутствующем в доменной печи, и

оценивание количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, удерживаемого в остаточном коксе.

6. Способ управления доменной печью, включающий:

этап регулирования, на котором регулируют количество тепла, подаваемого в доменную печь, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, оцененного с использованием способа оценки количества подаваемого тепла по любому из пп. 1-3.