Способ управления состоянием фурменных зон доменной печи Советский патент 1990 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к управлению рабо- . той фурменных зон доменной печи.

Целью изобретения является снижение удельного расхода кокса и повышение производительности печи путем выравнивания по ее окружности теплового и газодинамического состояний фурменных зон.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ управления состоянием фурменных зон доменной печи.

Схема содержит блоки 1 ,..., 1 h измерения и преобразования сигналов

о температуре 1,...,п фурменных зон, Т;, блоки 2,,...,2П измерения и преобразования сигналов о расходах дутья по 1,...,п фурмам Qo;, блоки 3,...,3ц измерения и преобразования сигналов о расходах углеводородных добавок по 1,...,п фурмам QY; блоки 4,, ,...,4 измерения и преобразования сигналов о расходах пара по 1,. .., п фурмам Gn; блок 5 вычисления Јредней по множеству фурм температуры Т, блок b вычисления среднего по множеству фурм расхода дутья Q, блок 7 вычисления среднего по множеству фурм расхода углеводородных добавок Чт

блок 8 вычисления отклонений &Т; температуры фурменных зон от средней по множеству фурм температуры, блок 9 вычисления показателей газодинамического состояния фурменных зон Кт-, блок 10 определения рекомендуемых изменений расходов дутья по фурмам &Qa|, блок 11 определения рекомендуемый изменений расходов пара по фурмам &G ;, блок 12 определения знаков отклонений &Т с учетом зоны нечувствительности А, наличия Kf- xK g и переключения цепей сигналов в соответствии с таблицей рекомендуемых изменений расходов компонентов комбинированного дутья по фурмам, блок 13 определения рекомендуемых изменений расходов углеводородных добавок по фурмам &QT; блок 14 регулятора расходов дутья по фурмам, блок 15 регулятора расходов углеводородных добавок по фурмам, блок 1Ь регулятора расходов пара по фурмам, блоки 17, ...,17, регулирующих органов дутья по 1,...,п фурмам, блоки 18,,..,,18П регулирующих органов углеводородных добавок по 1,...,п фурмам, блоки 19,...,19П регулирующих органов пара по 1,...,п фурмам,

Выходы каждого из блоков 1 , . . . , 1 измерения и преобразования сигналов о температуре фурменных зон (1,...,п) соединены с входами блока 5 вычисления средней по множеству фурм температуры, блока 8 вычисления отклонений температуры фурменных зон от средней по.множеству фурм температуры и блока 9 вычисления показателей газодинамического состояния фурменных зон. Выходы каждого из блоков 2,„..,2,п измерения и преобразования сигналов о расходах дутья по 1,. .. ,п фурмам соединены с входами блока Ь вычисления среднего по множеству фурм расхода дутья и блока 14 регулятора расходов дутья по фурмам. Выходы каждого из блоков ...,3fl измерения и преобразования сигналов о расходах углеводородных добавок по 1,...,п фурмам соединены с входами блока 7 вычисления среднего по множеству фурм расхода углеводородных добавок и блока 15 регулятора расходов углеводородных добавок по фурмам. Выходы каждого из блоков 4,...,4 измерения и преобразования сигналов о расходах пара п 1,...,п фурмам соединены с входами

0

0

5

0

5

0

5

блока 11 определения рекомендуемых изменений расходов пара по фурмам.

Выход блока 5 вычисления средней по множеству фурм температуры соединен с входами блока 8 вычисления отклонений температуры фурменных зон от средней но множеству фурм температуры. Выход блока 6 вычисления среднего по множеству фурм расхода дутья соединен с входами блока 10 определения рекомендуемых изменений расходов дутья по фурмам и блока 14 регулятора расходов дутья по фурмам. Выход блока 7 вычисления среднего по множеству фурм расхода углеводородных добавок соединен с входами блока 13 определения рекомендуемых изменений расходов углеводородных добавок по фурмам и блока 15 регулятора расходов углеводородных добавок по фурмам.

Выходы блока 8 вычисления отклонений температуры фурменных зон от средней по множеству фурм температуры соединены со входами блока 12 определения знаков отклонений U.T j с учетом зоны нечувствительности А, наличия Kr; KMqkt и переключений цепей сигналов.

Выходы блока 9 вычисления показателей газодинамического состояния фурменных зон соединены с входами блока 12 определения знаков отклонений Д1 с учетом зоны нечувствительности А, наличия К. и переключений цепей сигналов. Выход блока 10 определения рекомендуемых изменений расходов дутья по фурмам соединен с входом блока 14 регулятора расходов дутья по фурмам. Выход блока 11 определения рекомендуемых изменений расходов пара по фурмам соединен с входом блока 16 регулятора расходов пара по фурмам. Выходы блока 12 определения знаков отклонений Ь,Т, с учетом зоны нечувствительности А, наличия Kr| KMtx|cc и переключений цепей сигналов соединены с входами блока 10 определения рекомендуемых изменений расходов дутья по фурмам, блока 11 определения рекомендуемых изменений расходов пара по фурмам и блока 13 определения рекомендуемых изменений расходов углеводородных добавок по фурмам. Выход блока 13 определения рекомендуемых изменений расходов углеводородных добавок по фурмам соединен с входом блока 15 регулятора расходов углеводоРОДНЫХ добавок по

фурмам. Выход блока 14 регулятора расходов дутья по фурмам соединен с входами каждого из блоков 17,..., 17„ регулирующих органов дутья по 1,...,п фурмам. Выход блока 15 регулятора расходов углеводородных добавок по фурмам соединен с входами каждого из блоков 18,,, .. ., 18„ регулирующих органов углеводородных доба вок по 1,...,п фурмам. Выход блока 1 регулятора расходов пара по фурмам соединен с входами каждого из блоков 19О...,19П регулирующих органов пара по 1,...,п фурмам.

Устройство работает следующим образом.

По измеренным и преобразованным в блоках 1 ,,, . . ., 1 п сигналам о темпе

ратуре фурменных зон вычисляются средняя по множеству фурм температура в блоке 5, показатели газодинамического состояния фурменных зон в блоке 9 и отклонения температуры фурменных зон от средней по множеству фурм температуры в блоке 8. По сигналам о расходах дутья и углеводородных добавок, измеренным и преобразованным в блоках ...,2f1 и 3 ,,,..., 3h, вычисляются средние по множеству фурм значения расходов соответственно дутья (в блоке 6) и углеводородных добавок (в блоке 7). В блоке 12 определяются знаки отклонений &Т с учетом зоны нечувствительности А, наличия (Kc. и производятся переключения в цепях сигналов от блоков 8 и 9, идущих к блокам 10 - 13 для определения рекомендуемых изменений расходов дутья, углеводородных добавок и пара по фурмам соответственно.

С учетом указанных переключений, производимых в соответствии с приведенной таблицей рекомендуемых изменений расходов компонентов комбинированного дутья по фурмам, в блоках 10 - 13 формируются управляющие воздействия, направленные на изменения расходов дутья, углеводородных добавок и пара по всем фурмам. Указанные управляющие воздействия коммутатором поочередно от 1 до п подключаются к входам регуляторов расходов соответственно дутья (блок 14), углеводородных добавок (блок 15) и пара (блок t6). К выходам указанных регуляторов поочередно коммутатором подключаются исполнительные механизмы, перемещаю- юие регулирующие органы от 1 до п

1

JQ

зо

82076

фурмы и т.д., которые отрабатывают выданные воздействия, изменяя расходы дутья, углеводородных добавок и с пара по фурмам.

Таким образом, при изменении теплового (&Т;) и (или) газодинамического (К г;) состояний фурменных зон осуществляется выдача управляющих воздействий посредством изменений расходов компонентов комбинированного дутья (дутья, углеводородных добавок и пара) по соответствующим фурмам, т.е. управление состоянием фурменных зон, направленное на выравнивание состояния фурменных зон по окружности печи.

Рекомендуемые изменения расходов компонентов комбинированного дутья при возможных нарушениях теплового 20 и газодинамического состояний фурменных зон приведены в таблице.

15

5

о

В таблице использованы следующие обозначения: Т . температура 1-й фурменной зоны; Т - средняя по множеству фурм температура; Кг; - показатель газодинамического состояния i-й фурменной зоны; A,KMatcc - задан- ные величины; Ov - расход дутья на i-ю фурму; QT. - расход углеводородных добавок на i-ю фурму; - расход пара через i-ю фурму в момент определения показателей состояния фурменных зон; d - константа, | - увеличение расхода; | - уменьшение расхода.

Среднее значение выходного сигнала первичных преобразователей харак-1 теризует температуру фурменных зон, а пульсации выходного сигнала около его среднего значения - их газодинамическое состояние (показателем газодинамического состояния i-й фурменной зоны может служить, например, процентное отношение среднего значения амплитуды пульсаций G(Т ;) к среднему значению температуры М(Т; ) i-й фур- менной зоны:

0 кп 4Ш 100

где а - постоянный коэффициент пропорциональности). Для эффективного управления состоянием фурменных зон при отклонении 5 его от нормального (наличии окружной Неравномерности работы печи) необходимо вырабатывать оперативные управляющие воздействия, оказывающие влия5

0

5

ние на параметры, характеризующие это состояние, т.е. на температуру фурменных зон и пульсации температур (показатель газодинамического состояния) фурменных зон. При этом отклонение состояния i-й фурменной зоны от нормального определяется отклонением (увеличением или уменьшением) температуры фурменной зоны от средней по множеству фурм температуры на заданную величину (дТ.оА, AT; -A) или превышением пульсациями температуры i-й фурменной зоны Кг; заданной величины (К,-;- KMakc) . Вели- чины А и Кмакс определяются эмпирически для конкретной доменной печи.

,Т

при Кг,бКмаксИ

ад ЬРт1

или &Qg;

Этим требованиям лучше всего удовлетворяют управляющие воздействия в виде изменений расходов компонентов комбинированного дутья, т.е. изменений расходов горячего воздуха (дутья), углеводородных добавок и пара на фурмы (кислород дополнительно подается не на всех доменных печах).

Управляющие воздействия по изменению расходов дутья , углеводородных добавок &QTJ и пара &Gn; на 1-й фурме в соответствии с таблицей рекомендуемых изменений расходов компонентов комбинированного дутья по фурмам могут иметь следующий вид:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к управлению работой фурменных зон доменной печи. Цель изобретения - снижение удельного расхода кокса и повышение производительности печи путем выравнивания по ее окружности теплового и газодинамического состояний фурменных зон. С этой целью на заданном интервале времени определяют среднее значение амплитуды пульсаций температуры каждой фурменной зоны около ее среднего значения и изменяют расходы углеводородных добавок, дутья и пара по фурмам в зависимости от средних значений амплитуд пульсаций температуры этих фурменных зон около их средних значений. Причем при увеличении (уменьшении) температуры фурменных зон выше (ниже) средней по множеству фурм температуры на заданную величину соответственно увеличивают (уменьшают) расходы дутья и углеводородных добавок и (или) расход пара на данной фурме. При превышении средними значениями амплитуд пульсаций температуры фурменных зон заданной величины уменьшают расходы дутья и углеводородных добавок и (или) увеличивают расход пара на этой фурме. 1 ил., 1 табл.

v,4 Кмакси Т,Т+А

Q fljM; Qf; &QTj ЈbT, QT или AQn; , и Т; с f-A

r4Kr qr еСЛИ 9Кг: tft UT| ,Qr если jj Кг; | Ь Т; I ;

ъ«К tt . т t «-, I

о w а Кг; КМЙКС

и U }

- Кг;дт, если укт К ; утт|йТ;|

Кт; |Ы;1;

если

,

и Т-А Т; Т+А

А«

Юг; КМ(КС -jjKv.

К.г; КМ01КСИ Т; Т+А

AQiS-jfrKr-.Q,.; ,Kr;,

П -

UQT; - Kr;QT; UGn; + AT;

коэффициенты пропорциональности (модели управления), определяются эмпирически для конкретной доменной печи;

средние по множеству фурм расходы соответственно дутья и углеводородных добавок. предложенного способа тоянием фурменных зон по сравнению с известиспользовать его не

только на тех печах, где применяются совместно природный газ и кислород, но и на тех печах, где дополнительная подача кислорода не применяется, а также приводит к экономии кокса на 1,5% и повышению производительности на t,1% (определено методом экспертных оценок).

Формула изобретения

Способ управления состоянием фурменных зон доменной печи, включающий изменение расходов дутья, пара и углеводородных добавок по фурмам по отклонениям температуры фурменных

зон от заданных значений, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного расхода кокса и повышения производительности печи путем выравнивания по ее окружности теплового и газодинамического состояний фурменных зон, определяют среднее значение амплитуды пульсаций температуры каждой фурменной зоны около ее среднего значения, изменяют расходы дутья и углеводородных добавок по фурмам в зависимости от среднего значения амплитуды пульсаций температуры данной фурменной зоны около ее среднего значения и содержание пара в дутье изменяют по фурмам в зависит; т-А

г, - Кмакс

Пар на i-ю фурму подается в количестве, недостаточном при снятии его для выравнивания теплового состояния

Пар на i-ю фурму подается в количестве, достаточном при снятии его для выравнивания теплового состояния

Qg , 4Q ; const

QT IQT; const

Gn; oGn;i

Q j;JQ&; }

,QT; .QT; 4

(Gh; I ) от Т; +(Gn; 1 ) от Kr; . dG°; +Gn;t

мости от отклонений температуры фурменных зон от заданных значений и от среднего значения амплитуды пульсаций температуры данной фурменной зоны около ее среднего значения, причем при отклонении температуры фурменной зоны от средней по множеству фурм температуры на заданную величину изменяют расходы дутья и углеводородных добавок и(или) расход пара на, данной фурме, при превышении средним значением амплитуды пульсаций температуры фурменной зоны заданной вели- .чины на этой фурме расходы дутья и углеводородных добавок уменьшают, а расход пара увеличивают.

Т-Аё Ц Ј Т+А Т,- Т+А

Qf Qrit (GBlt)

M Qr:

Gnl

S

8

12

rt

/V«

Щ

/18.