СПОСОБ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА, ПРОГРАММА ОЦЕНКИ КОЛИЧЕСТВА ПОДАВАЕМОГО ТЕПЛА И СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2025 года по МПК C21B5/00 

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 предварительно 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 тепла в 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 верхней части печи, 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, исходя из 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, исходя из 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.

Раскрытие сущности 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. Поскольку тепло, содержащееся в доменной печи, рассеивается, в частности, во время прерывания воздушного дутья, когда подача воздуха в доменную печь временно приостанавливается, требуется компенсация тепла во время запуска доменной печи после прерывания воздушного дутья. Кроме того, в зависимости от вида прерывания воздушного дутья, работа может происходить в режиме снижения высоты поверхности загружаемого в доменную печь сырьевого материала и в режиме пополнения загрузки, во время запуска доменной печи после прерывания воздушного дутья, сырьевым материалом, имеющим комнатную температуру, и в этом случае также требуется компенсация тепла из-за загрузки сырьевого материала комнатной температуры. Поэтому, чтобы точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, необходимо учитывать такую компенсацию тепла. Однако, поскольку способ, описанный в патентной литературе 1, не принимает во внимание такой фактор, как перенос физической теплоты продуваемым воздухом, эта физическая теплота, которая, как считается, изменяется вследствие увеличения или уменьшения интенсивности работы, количество тепла, подаваемого к чугуну, когда интенсивность работы значительно изменяется, невозможно точно оценить. 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья. 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья.

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 этап оценки, чтобы оценивать изменение количества физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой добавляемым сырьевым материалом, подогретым проходящего внутри печи газом, и оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, принимая во внимание оцененные изменения уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты, при этом этап оценки включает в себя этап оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом рассеянного тепла из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, и этап оценки количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося 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 изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, пониженной во время прерывания воздушного дутья.

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 физической теплоты, уносимой посредством проходящего внутри печи газа, и изменения физической теплоты, вносимой 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 вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, снижаемой во время прерывания воздушного дутья, оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом тепла, рассеиваемого из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, оценивать количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса.

Блок оценки может быть выполнен с возможностью оценки изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, снижаемой во время прерывания воздушного дутья.

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 изменение количества физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение, вносимое в физическую теплоту, добавляемое сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценки количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененных изменений уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты, при этом процесс оценки включает в себя процесс оценки изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, снижаемой во время прерывания воздушного дутья, оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом тепла, рассеиваемого из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, оценку количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящемся в доменной печи, и оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья. В соответствии со способом работы доменной печи, согласно настоящему изобретению, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, если количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, поддерживается надлежащим образом, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья.

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 представляет 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 описанного 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья, 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 технологического процесса управления тепла в 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, включенном 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, подключенном 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 посредством умножения удельной теплоемкости газа на разность температур между оценочной температурой газа, сгоревшего перед фурмой, и контрольной температурой, представляющей температуру верхнего конца нижней части доменной печи, и выражается следующей формулой (1). В результате, процесс этапа S2 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.

Здесь Ci обозначает удельную теплоемкость (МДж/м³/°C) видов газа i (азот, окись углерода, водород), Vi обозначает расход (м³ (s.t.p – при нормальных температуре и давлении)/мин) (где м³ (при нормальных температуре и давлении): объём при 0°C, 1 атм (атмосферное давление)) видов газа i в заплечиках, TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C) (от 800 до 1200°C, предпочтительно 900 - 1000°C), Pig обозначает скорость производства чугуна (т-ч /мин), и α обозначает коэффициент влияния, изменяемый в зависимости от доменной печи 2. Эти значения можно получить от главного компьютера 3, например, от технологического компьютера, подключенного к устройству 1 контроля тепла в печи, например, через телекоммуникационную линию.

В процессе этапе S3 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает физическую теплоту (физическую теплоту, переносимую сырьевым материалом) Q₈, переносимую 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 сырьевым материалом, можно рассчитать посредством умножения удельной теплоёмкостью сырьевого материала на разницу температур между температурой T₁ (= 1450-1500°C) сырьевого материала в нижней части зоны плавления и контрольной температурой T_base, как показано в следующей формуле (2). Следует обратить внимание, что температура T₁ сырьевого материала является функцией высоты поверхности (снижаемой высоты) L_initial сырьевого материала, которая опускается во время прерывания воздушного дутья, как указано в следующей формуле (3). В соответствии с установкой температуры T₁ сырьевого материала, может быть точно оценена тепловая компенсация при учете сырьевого материала, имеющего комнатную температуру, в случае, когда выполняется операция повторной засыпки сырьевого материала, имеющего комнатную температуру, во время запуска доменной печи после прерывания воздушного дутья, и, таким образом, уменьшение количества теплоты, вносимой сырьевым материалом в нижнюю часть печи. В результате, процесс этапа S3 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.

Здесь Cj обозначает удельную теплоемкость (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 можно получить, например, от главного компьютера 3.

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

Здесь C_coke обозначает удельную теплоемкость кокса (МДж/кг/°C), TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), T_base обозначает контрольную температуру (°C), CR обозначает расход кокса (кг/т-ч), C_Rburn обозначает расход на сжигание углерода перед фурмой (количество кислорода, потребляемого перед фурмой, на кислород в продуваемом воздухе и регулирование 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 тепло Q₁₀, рассеянное вследствие прерывания воздушного дутья. Тепло Q₁₀ (МДж/т-ч), рассеянное вследствие прерывания воздушного дутья, может быть получено по следующей формуле (5). Использование части количества тепла, подаваемого в нижнюю часть доменной печи, на повышение теплоты корпуса печи до устранения эффекта рассеянного тепла Q₁₀ можно оценить, учитывая тепло Q₁₀, рассеиваемое вследствие прерывания воздушного дутья. В результате процесс этапа S5 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S6.

Здесь Q обозначает интегральное значение (МДж/мин) количества тепла, рассеиваемого в единицу времени во время прерывания воздушного дутья, t₁ обозначает время прерывания воздушного дутья (мин), t₂ обозначает время (мин), прошедшее от запуска доменной печи после прерывания воздушного дутья, и а, b и с обозначают коэффициенты, учитывающие влияние мощности охлаждающего устройства корпуса доменной печи и подобные факторы. Следует обратить внимание, что количество отводимого тепла (= количество воды, проходящей к охлаждающему устройству, установленному во внешней периферийной части доменной печи, * (температура воды на стороне выхода - температура воды на стороне входа) * удельная теплота охлаждающей воды) в единицу времени в течение прерывания воздушного дутья постоянно измеряется охлаждающим устройством. Следовательно, количество тепла, отводимого во время прерывания воздушного дутья, то есть количество тепла, рассеиваемого во время прерывания воздушного дутья, определяется, например, посредством умножения измеренного значения на предварительно заданный коэффициент и время прерывания воздушного дутья.

В процессе этапа S6 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, количество тепла Q₉, удерживаемого коксом, и рассеиваемое тепло Q₁₀ в результате прерывания воздушного дутья, которые оцениваются в процессах этапов S2-S5. 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 (6) подаваемого тепла Q₀, оцененного на этапе S1, физической теплоты Q₇, отведенной с помощью газа, физической теплоты Q₈, вносимой сырьевым материалом, теплоты Q_9, удерживаемой коксом, и тепла Q_10, рассеиваемого в результате прерывания воздушного дутья, которые оцениваются в процессах этапов S2-S5 В результате, процесс этапа S6 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S7.

Здесь Q₀ обозначает количество тепла, подаваемого в доменную печь за счет теплового баланса реакций (тепло экзотермических и эндотермических реакций) в доменной печи, физической теплоту продуваемого воздуха, тепловых потерь (количество теплоты, 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 (7).

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 S7 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 этапа S6, 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 S7 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 газом, и оценивает количество тепла, подводимого к чугуну в доменной печи с учётом оценочных изменений уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты. Кроме того, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом теплоты, рассеиваемой из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, оценивает количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцениваемого количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса. В результате, количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, может быть точно оценено, когда интенсивность работы, такая как количество воздуха, подаваемого в доменную печь, значительно изменяется, в частности, даже при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья. В результате, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в заданном диапазоне, при поддержании надлежащим образом количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья.

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 - Q₁₀) при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья. 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 улучшена в случае, когда учитываются высота снижения вследствие прерывания воздушного дутья и рассеиваемое тепло (пример 1 по настоящему изобретению. Оценка теплового показателя печи с помощью Q₁ - Q₁₀. Q₈ корректируется в соответствии с высотой снижения) и случай, когда учитывается только тепло, рассеиваемое вследствие прерывания воздушного дутья (Пример 2 по настоящему изобретению. Оценка теплового показателя печи с помощью Q₁ - Q₁₀. При условии, что Q₈ не корректируется в соответствии с высотой снижения), по сравнению со случаем, когда тепловой показатель печи оценивается с использованием только Q₁ - Q₆, как традиционный тепловой показатель печи (Сравнительный пример 1) или случая, когда не учитываются высота снижения и рассеиваемое тепло вследствие прерывания воздушного дутья (Сравнительный пример 2. Оценка теплового показателя печи с помощью Q₁ - Q₉. При условии, что Q₈ не корректируется в соответствии с высотой снижения). В результате можно увидеть, что используя тепловой показатель 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья.

Таблица 1

Сравнительный пример 1 Сравнительный пример 2 Пример 1 по настоящему изобретению Пример 2 по настоящему изобретению Рассмотренные факторы Q₁ - Q₆ Q₁ - Q₉ Q₁ - Q₁₀ Q₁ - Q₁₀ (Случай без влияния Q₈) Стандартное отклоне-ние фактической температуры расплавленного чугуна от оцененной температуры расплавленного чугуна 132.1 89.6 25.2 18.3

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, может быть обеспечено даже при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья. 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 при запуске доменной печи после прерывания воздушного дутья.

Список справочных обозначений

1 Устройство контроля тепла в печи

1а Программа

2 Доменная печь

3 Главный компьютер.

Группа изобретений относится к способу и устройству для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, машиночитаемому носителю с записанной программой оценки количества подаваемого тепла и способу управления доменной печью, содержащему этап регулирования количества тепла, подаваемого в доменную печь, на основе количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи. При оценке количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, осуществляют этап оценки, на котором оценивают изменение физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, а также оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учётом указанных оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты. При этом на этапе оценки выполняют этап, на котором оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом теплоты, рассеиваемой из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, и этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом указанного оцененного количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса. Обеспечивается точная оценка количества тепла, подаваемого к чугуну, и точная регулировка температуры расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона при значительном изменении интенсивности работы доменной печи. 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 проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, а также

оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учётом указанных оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты,

при этом на этапе оценки выполняют

этап, на котором оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом теплоты, рассеиваемой из доменной печи во время прерывания воздушного дутья, и

этап, на котором оценивают количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, находящегося в доменной печи, и оценивают количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом указанного оцененного количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса.

2. Способ оценки количества подаваемого тепла по п. 1, в котором этап оценки включает в себя этап, на котором оценивают изменение вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, пониженной во время прерывания воздушного дутья.

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

блок оценки, выполненный с возможностью

оценивания изменения физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогреваемым проходящим внутри печи газом, и

оценивания количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты,

при этом блок оценки выполнен также с возможностью

оценивания изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, пониженной во время прерывания воздушного дутья,

оценивания количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом тепла, рассеиваемого из доменной печи во время прерывания воздушного дутья,

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

оценивания количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса.

4. Устройство оценки количества подаваемого тепла по п. 3, в котором блок оценки выполнен с возможностью оценивания изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, пониженной во время прерывания воздушного дутья.

5. Машиночитаемый носитель с записанной программой оценки количества подаваемого тепла, вызывающей выполнение компьютером процесса оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, при этом программа оценки количества подаваемого тепла вызывает:

выполнение компьютером процесса:

оценки изменения физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменения физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым 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 процесс оценки включает:

оценку изменения вносимой физической теплоты с учётом высоты поверхности сырьевого материала, пониженной во время прерывания воздушного дутья,

оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом тепла, рассеиваемого из доменной печи во время прерывания воздушного дутья,

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

оценку количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, с учётом оцененного количества тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса.

6. 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.