Способ управления отводом конвертерных газов без дожигания Советский патент 1988 года по МПК C21C5/38 

Фиг.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению стали .в кислородных конвертерах, и может быть использовано в системах управления отводом конвертерных газов без дожигания.

Цель изобретения - сокращение размеров байпасного какала, потребления электроэнергии дымососом и повьшение эффективности регулирования расхода отходящих газов в широком диапазоне.

На фиг.Т представлена блок-схема устройства для реализации способаj на фиг.2 - характеристика дроссельной заслонки; на фиг.З -и 4 - изменение да1зления газов за дымососом.

Установка содержит конвертер 1, над KOTopbiM расположена заслонка 2 кессона с отборами 3 давления, кессон 4, котел-охладитель 5, переходящий в газоотводящий тракт 6, содержащий регулируемую ступень газоочистки 7, дымосос 8, байпасный канал 9 вокруг дымососа и свечу 10 с дожигающим уст ройством 11..При наличии утилизап;и:и конверте рного таза, установка содержит перекидной клапан 12 и газопровод 13 на утилизацию. Система 14 регулирования давления под заслонкой кессона связана с дроссельным устройством 15, установленным в газоочистке 7. Устройство 16 измеряет расход отходящих от конвертера газов. Система 17 регулирования давления за дымососом связана с устройством 18 измерения давления за дымососом, через коммутатор 19 - с задатчиком 20 минимального давления (Рддин устройством 21 измерения положения дросселя 15, а также с регулирующим дросселем 22, установленным в байпасном канале 9.

Установка работает следующим образом.

Газы на конвертер 1 проходят через кессон 4 с опуп1(енной заслонкой ,2 кессона, котел-охладитель 5, которому отдают часть своего физического тепла,и через газоотводящий тракт 6 проходят газоочистку 7. Отходящие газы отсасываются дымососом В и направляются либо на свечу 10 с дожигающим устройством 11, либо на утилизацию. Выбор направления потока газов осуществляется переки гным клапаном 12, Система 14 регулирования давления под заслонкой 2 кессона измеряет давление под этой заслонкой через отборы 3 по отношению к атмосферному давле

0

5

0 5 0

5

0

5

0

5

нию и с помощью регулирующего дроссельного устройства 15 осуществляет отвод конвертерных газов без дожигания их в кессоне. Для обеспечения возможности регулировать расход отходящих газов ниже минимально допустимого по условиям помпажа с помощью дросселя 22 открывается переток газов через байпасный канал 9, расход газов через которьй изменяется таким образом, чтобы при падении давления за дымососом ниже „„„ на всасе в дымосос создавать кол ебания, равные по частоте и амплитуде, но противоположные по фазе предпомпажным колебаниям, и тем самым погасить указанные предпомпажные колебания.

Регулирувот расход отходящих газов с помощью регулирукнцего дросселя 15 практически в любом диапазоне расходов, несмотря на имеющееся ограничение по минимальной производительности дымососа 8. Первая система 14 регулирования давления под заслонкой кессона независимо поддерживает заданное давление под заслонкой кессона 4,управляя дроссельным устройством 15 и создавая тем самым определенный расход газов в газоходе до дымососа и соответствующее давление за дымососом (больше Рщин). При этом вторая система 17 регулирования удерживает дроссель 22 в байпасе в закрытом положении. Когда давление газов за дымососом становится ниже минимально го, коммутатор 19 подключает на вход системы 17 устройство 21 измерения положения дросселя 15, которое в данном случае является задатчиком для системы 17. При этом последняя поддерживает задаваемое значение давления за дымососом 8 в пределах (1-0,25), изменяя расход газов через байпасный канал 9 посредством дросселя 22,

Регулирование отвода конвертерных газов без дожигания в течение продувки происходит следуюпр м образом, В начале продувки система регулирования давления при малом расходе газов из конвертера образует в газоходе разделительный тампон из нейтральных газов. При этом коэффициент избытка воздуха d равен 1, Затем система осуществляет регулирование давления под заслонкой кессона таким образом, чтобы обеспечить отвод конвертерных

газов без дожигания ( е( 0,1), Для обеспечения отвода конвертерных газов без дожигания система стремится максимально задросселировать газоотводя- щий тракт, что может привести к падению расхода отходяйрих газов и соответственно давления газов за дымососом ниже минимально допустимого значения, обусловленного устойчивой работой системы газоотводя11р1й тракт - дымосос. Вторая система регулирования в этом случае таким образом изменяет расход газов через байпасный канал, чтобы на всасе в дымосос соз- дать колебания расхода газов препятствующие развитию периодических возмущений, создаваемых дымососом, в автоколебания или помпаж, тем самым обеспечивая устойчивую работу систе- мы газоотводящий тракт - дымосос. При этом диаметр байпасного канала выбирается так, чтобы обеспечить расход, газов по зтому каналу, при котором давление за дымососом изменялрсь бы в пределах. (1-0,25) Рц,„н . Когда расход отходящих газов достигает значения, при котором давление .газов за дымососом превьшает Расход га-зов через байпасный канал равен нулю. Далее расход отходяпщх газов . по основному тракту равен расходу через дымосос.

Способ основан на двух закономер

ностяхо. Первая заключается в том, что

35

40

- Картина предполагаемых помпажных явлений (фиг.4) развивается при значениях давления за дымососом ниже «ик Р трех разных положениях регулирующего дросселя на газоочистке, от которого зависит расход отходящих газов и давление за дымососом. По оси ординат .отложено давление за дымосо сом. Линия АБГЕЗ соответствует пони- же1шю давления за дымососом, где на З астке АБГ его можно измерить и гулировать (при этом дроссель на байпасе закрыт). На участке ГЕЗ параметр Давление за дымососом в качестве задания для системы управления дрос- селем на байпасе заменяется параметсуществует прямо пропорциональная зависимость между положением регулирующего дросселя и расходом отходящих газов в интересующей области изменения расхода;(фиг.2), пропорциональность между давлением газов за дымососом и расходом газов через дымосос. На фиг.2 показана типовая характеристика дроссельной заслонки, где в применении к данному случаю об- дц Ро Положение дросселя на газоочиет- ласть А отноцится к устойчивому диа- ке. Уровень давления линии пазону регулирования, а область Б по- . ББ соответствует заданному давлению казьшает линейную зависимость мелсду для недопущения помпажных явлений положением дросселя и расхЬдом (дав- по известному способу. На уровне ГД лением), если в этой области предот- g- без противоположного регулирования вратить автоколебания. Вторая законо мерность заключается в том, что пом- пажным (резонансным) колебаниям предшествуют предпомпажные колебания той

55

же частоты, но значительно меньшей амплитуды. Причем даже при жестком

возбуждении колебаний существует по- крайней мере одна полуволна предпом пажных колебаний. Эта закономерность

по предлагаемому способу развивается помпаж с максимальной амплитудой колебаний. На уровне ЕЖ, соответствующем более закрытому положению дросселя :- на газоочистке, развивается помпаж с меньшей амплитудой колебаний. И на уровне ЗИ,соответствующем крайнему нижнему положению дросселя на газоочистке (или 0,25

0

g п 5

0

5

0

подтверждена исследованиями. Результаты исследований представлены на фиг.З.

Автоколебания (помпаж) возбуждают в тракте следующим образом. При приближении к неустойчивой области работы системы газоотводящий тракт - дымосос прекращают изменять расход отходящих газов, т.е. не изменяют положение регулирующего дросселя. Развитие автоколебаний получают за счет естествен ных (незначительных) колебаний расхода отходящих газов и давления за дымососом. Из развития автоколебаний давления газов за дымососом в указанных условиях возбуждения (фиг.З) видно, что амплитуда предпомпажных колебаний в 4-5 раз меньше амплитуды помпажных колебаний при той же частоте.

Таким образом, площадь сечения байпасного канала, пропорциональную «расходу газов через байпасньй канал, можно сократить согласно предлагаемо му способу также в 4-5 раз. При этом диаметр байпасного канала з еньшается в 2-2,5 раза.

- Картина предполагаемых помпажных явлений (фиг.4) развивается при значениях давления за дымососом ниже «ик Р трех разных положениях регулирующего дросселя на газоочистке, от которого зависит расход отходящих газов и давление за дымососом. По оси ординат .отложено давление за дымосо сом. Линия АБГЕЗ соответствует пони- же1шю давления за дымососом, где на З астке АБГ его можно измерить и гулировать (при этом дроссель на байпасе закрыт). На участке ГЕЗ параметр Давление за дымососом в качестве задания для системы управления дрос- селем на байпасе заменяется параметц Ро Положение дросселя на газоочиет- ке. Уровень давления линии . ББ соответствует заданному давлению для недопущения помпажных явлений по известному способу. На уровне ГД - без противоположного регулирования

Ро Положение дросселя на газоочиет- ке. Уровень давления линии ББ соответствует заданному давлению для недопущения помпажных явлений по известному способу. На уровне ГД без противоположного регулирования

по предлагаемому способу развивается помпаж с максимальной амплитудой колебаний. На уровне ЕЖ, соответствующем более закрытому положению дросселя :- на газоочистке, развивается помпаж с меньшей амплитудой колебаний. И на уровне ЗИ,соответствующем крайнему нижнему положению дросселя на газоочистке (или 0,25

расход газов настолько мал, что автоколебания незначительны. При .любых положениях дросселя на газоочистке, соответствующих давлению ниже Р„уц , на первой же полуволне начинающих развиваться автоколебаний вступает в работу быстродействующая противопом™ пажная система управления дросселем на байпасе и предупреждает развитие айтоколебаний.

Для эффективной работы системы регулирования давления газов за дымососом требуется высокое быстродействие этой системы. Поскольку период автоколебаний в известных трактах 4j-6 с, быстродействие системы с учетом изложенных соображений не более 2i-3 с с тем, чтобы не допустить про НИкновения в основной газоотводящий тракт более чем одной полуволны колебаний, возникающих на дымососе.

Принятые пределы регулирования давления газов за дымососом (1: :0,25) взяты из следующих соображений. Верхний предел Рд,,ц(, является границей устойчивости системы газоотводящий тракт-дымосос и выше этой границы система работает устойчиво, следовательно, не требуется предотвращать автоколебания ввиду их отсутствия. Нижний предел 0,25 f f,, рассчитан исходя из того, что мак- бимальное значение расхода отходящих Разов при минимальной интенсивности продувки (1000 0) для мет- комбинатов 400 тыс .. При этом минимальный расход отходящих газов, выбранный по условиям помпажа, 22010

15

20

25

30

35

ления за дымососом позволяет расширить диапазон регулирования до 1:6. ,

Изобретение позволяет значительно сократить объем байпасного канала, что существенно облегчает разработку проекта размещения его внутри дымососного отделения. При этом сокращается время прохода газов через байпасный канал и уменьшается степень перемещения объемов газа, проходящих как по основному тракту, так и по байпасному каналу, тем самым обеспечивая взры- вобезопасность системы отвода газов.

При работе с байпасным каналом согласно предлагаемому способу увеличивается влагонасыщение газов из-за повьшения их температуры, что также повышает безопасную работу системы и тракта в целом.

Сокращетаде времени прохода газов через байпасный канал позволяет сократить объем разделительного тампона . Сокращение объема разделительно- го тампона уменьшает тепловые нагрузки на котел-охладитель на 2-3%, увеличивает вькод утилизуемого газа на 5% и понижает выбросы окиси углерода в атмосферу.

Система позволяет значительно сократить расход электроэнергии, необходимой для эвакуации газов дымососом. Сокращение электроэнергии 2-3 тыс.кВт за плавку.

Формула изобретения

Способ управления отводом конвертерных газов без дожигания, включаю250 тыc.мVч. Таким образом,ми шмаль- 40 Щ кислородную продувку с установкой вый диапазон регулирования расхода заслонки кессона над горловиной кон- отходящих газов 1:1,5, Для эффектив- вертера, измерение давления под зас- ного отвода газов без дожигания, осо- лонкой кессона, определение давления бенно при утилизации конвертерного газа, требуется широкий, не менее 1:6, диапазон регулирования расхода

45

отходящих газов за дымососом регулирование давления под заслонкой кессона посредством дросселя на газоочистке и регулирование давления отходящих газов за дымососом посредством дросселя, установленного в байотходящих газов. Поскольку существует указанная прямо пропорциональная зависимость между расходом отходящих

5

0

5

0

5

ления за дымососом позволяет расширить диапазон регулирования до 1:6. ,

Изобретение позволяет значительно сократить объем байпасного канала, что существенно облегчает разработку проекта размещения его внутри дымососного отделения. При этом сокращается время прохода газов через байпасный канал и уменьшается степень перемещения объемов газа, проходящих как по основному тракту, так и по байпасному каналу, тем самым обеспечивая взры- вобезопасность системы отвода газов.

При работе с байпасным каналом согласно предлагаемому способу увеличивается влагонасыщение газов из-за повьшения их температуры, что также повышает безопасную работу системы и тракта в целом.

Сокращетаде времени прохода газов через байпасный канал позволяет сократить объем разделительного тампона . Сокращение объема разделительно- го тампона уменьшает тепловые нагрузки на котел-охладитель на 2-3%, увеличивает вькод утилизуемого газа на 5% и понижает выбросы окиси углерода в атмосферу.

Система позволяет значительно сократить расход электроэнергии, необходимой для эвакуации газов дымососом. Сокращение электроэнергии 2-3 тыс.кВт за плавку.

Формула изобретения

Способ управления отводом конвертерных газов без дожигания, включаю0 Щ кислородную продувку с установкой заслонки кессона над горловиной кон- вертера, измерение давления под зас- лонкой кессона, определение давления

Щ кислородную продувку с установкой заслонки кессона над горловиной кон- вертера, измерение давления под зас- лонкой кессона, определение давления

отходящих газов за дымососом регулирование давления под заслонкой кессона посредством дросселя на газоочистке и регулирование давления отходящих газов за дымососом посредством дросселя, установленного в бай

Изобретение относится к черной / металлургии, а именно к получению стали в кислородных конвертерах, н может быть использовано в системах управления отводом конвертерных газов без дожигания. Целью изобретения является повьшение быстродействия и экономичности. Эта цель достигается тем, что при падении давления, измеряемого устройством 18, отходящих газов за дымососом 8 ниже минималвно допустимого значения по условиям пом- пажа (PWUH) поддерживают его в диапазоне (1-0,25) Радин посредством дросе селя 22, установленного в байпасном канале 9. 4 ил. О) Со Ф : о со

газов и давлением газов за дымососом, пасном канале, соединяющем выход дыаналогичный диапазон регулирования требуется и для давления газов за дымососом. Таким образом, нижний предел регулирования давления газов за дьмо- сосом должен составлять 0,25 55 тогда даже при системе газоотводящий тракт - дымосос, имеялдей диапазон регулирования 1:1,5, применение бай- пасного кан,чла с регулированием дав -мососа с его входом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и экономичности путем сокращения размербв байпасногоi канала, потребления электроэнергии дымососом и повьщ ения эффективности регулирования расхода отходящих газов в вшроком диапазоне, измеряют положение дросселя на газоочистке, при

мососа с его входом, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и экономичности путем сокращения размербв байпасногоi канала, потребления электроэнергии дымососом и повьщ ения эффективности регулирования расхода отходящих газов в вшроком диапазоне, измеряют положение дросселя на газоочистке, при

Вод.ст.

1 254 Время f пин

OS 6. 9 . Шг.

11 If IS 21 f«

Время, с

PfMM 8oS.c/n.

Q 3 В 3 1Z /S J8 21 24- 27 30 33 36 39 42 SI S 57 SO BpeMft. с