Способ управления работой доменной печи Советский патент 1990 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в ч астности к доменному производству, и может быть использовано при эксплуатации доменных печей.

Целью изобретения является увеличение производительности печи и срока, службы, холодильников за счет поддержания оптимальной толщины слоя гарнисажа в заплечиках.

Величина теплового потока через холодильники заплечиков характеризует состояние пристенной части внутреннего пространства доменной печи в этой зоне. Для нормальной работы доменной печи необходимо, чтобы на

стенках заплечиков сохранялся слой гарнисажа, предохраняющий холодильники от прямого температурного и истирающего воздействия в рабочем пространстве печи.

Для образования гарнисажа необходима температура ниже . В рабочем пространстве в заплечиках тем- пература составляет примерно , а между гарнисажем и зоной с температурами 1450 С существует проме- жуточный малоподвижный пристенный . слой материалов, в котором происходит понижение температуры с 1450 по 1150°С.

00

сд

Опорой для промежуточного малоподвижного слоя служат заплечики, поэтому контроль тепловых нагрузок именно на холодильниках заплечиков обеспечивает получение оперативной информации об изменениях состояния противотока в печи.

Внутренней границей промежуточно857л

пользования способа составлял 0,95 атм. В соответствии с изобретением управление работой печи осуществляют при 1 выходе средней по зоне величины теплового потока за пределы 11,25 - 13,75 тыс. ккал/м.ч изменением перепада давлений на 0,05 ат.

Динамика контролируемого и управ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при эксплуатации доменных печей. Целью изобретения является повышение производительности печи и увеличение срока службы холодильников за счет поддержания оптимальной толщины слоя гарнисажа в заплечиках. Для этого при отклонении величины теплового потока на холодильниках заплечиков от заданного предела (например, 12,5 тыс. ккал/м^2.ч) более чем на ±10% производят корректировку перепада давлений "горячее дутье - колошниковый газ" соответственно знаку отклонения на 0,05-0,15 ат до достижения величиной теплового потока значения в диапазоне 0,9...1,1 от заданного. Отклонение величины теплового потока определяют на основе контроля перепада температуры и расхода охладителя на холодильниках заплечиков с учетом площади их рабочей поверхности. 2 табл.

го слоя является боковая поверхность Q ляющего параметров за месяц использования способа приведена в табл. 1

зоны потока шихты. Расширение зоны потока приводит в движение материал промежуточного слоя, улучшение газопроницаемости движущегося материала обеспечивает увеличение поступления печных газов и повышение температур в нем до температур рабочего пространства. В результате происходит сокращение или исчезнование промежуточного слоя, которое с некоторым запав дыванием приводит к сокращению или исчезновению слоя гарнисажа. В случае сужения зоны потока увеличиваетс промежуточный, а вслед за ним и граничный слой. Чрезмерное увеличение толщины гарнисажа и промежуточного слоя снижает производительность печи и приводит к другим нарушениям нормального хода процесса. Разрушение слоя, гарнисажа может привести к на- рушению целостности холодильников.

Оптимальной толщине слоя гарнисажа,, составляющей 100-200 мм, соответствует тепловой поток 10 - 15 тыс. ккал/м ч в среднем по зоне

заплечиков. ;

Пример 1. Доменная печь .объемом 1000 м оборудована двухко- нусным засыпным аппаратом и имеет 28 плитовьпс холодильников в заплечиках, площадью 2,56 м каждый. На семи холодильниках равномерно по окружности установлены термометры сопротивления, показания выведены на прибор. Расход воды на холодильниках измеряют периодически, так как он практически постоянный. Ежесменно персонал печи рассчитывает среднюю величину теплового потока в заплечиках по соответствующему среднему перепаду тем- емого параметра - величины теплового

ператур охлаждающей воды в заплечиках и последним измерениям расхода воды. Задают предель величин теплового потока (0,9...1,1) тыс. ккал/м -ч, - при выходе за которые производят управляющее воздействие. Степень форси- ровки печи дутьем определяют перепадом давлений горячее дутье - колошниковый газ, который на начало ис55

потока в заплечиках. Пример показыва ет применение способа для выбора оптимального уровня форсировки печи и поддержания его. В данном случае регулирующее воздействие применялось также минимальное по способу, т.е to,05 атм и в течение -длительного вре мени обеспечивалась укладка величин теплового потока в пределы 10 ляющего параметров за месяц исполь50 5 о

5

40

45

зования способа приведена в табл. 1.

Примененное регулирующее воздействие - изменение перепада давлений горячее дутье - колошниковый газ на 0,05 атм., минимальное, по способу достаточно для того, чтобы при естественном запаздывании на 3-4 сут величина теплового потока в зоне заплечиков вошла в заданные пределы, не выходя за критические пределы 10 - 15 тыс. ккал/м ч ч. При этом режиме толщина слоя гарнисажа на заплечиках оптимизирована, не вызывая осложнений в ходе печи и в системе охлаждения, что обеспечивает стабильную производительную работу доменной печи.

Пример 2. При указанных в примере 1 и табл. 1 параметрах работы печи регулирование начинали по верхнему пределу и за время наблюдений (32 сут) контролируемый параметр ни разу не достиг нижнего заданного предела. В то же время, наибольшее отклонение в сторону высоких значений теплового потока близко к предельному критическому значению. В последующий период работы печи такая особенность отклонений величины теплового потока проявилась еще значительней, что связано с изменением гранулометрического состава шихты или другими неизвестными причинами. Это послужило основанием для повышения степени форси- ровкй печи дутьем, т.е. значение перепада горячее дутье - колошниковый газ установили 1,0 атм, которое стало базовым

а регулировать стали

от 1,0 до 0,95 или от 1,0 до 1,05 атм в соответствии с уровнем контролиру5

потока в заплечиках. Пример показывает применение способа для выбора оптимального уровня форсировки печи и поддержания его. В данном случае регулирующее воздействие применялось также минимальное по способу, т.е to,05 атм и в течение -длительного времени обеспечивалась укладка величин теплового потока в пределы 10 15 тыс. ккал/м. ч, т.е. поддерживался оптимальный слой гарнисажа и стабильная производительная работа доменной печи.

Использование меньших регулирующих изменений перепада давлений горячее дутье - колошниковый газ не обеспечено точностью измерительных приборов и возможностями регулирования воздуходувных машин.

Пример 3. Доменная печь работает .в условиях примеров 1 и 2. В периоде, отраженном в табл. 2, произошло два резких изменения условий образования гарнисажа с началом в четвертые и восемнадцатые сутки. В первом случае регулирующее воздействие было 0,05 атм, что не остановило процесс наращивания гарнисажа: начиная с шестых суток плотность теплового потока опустилась ниже 10 тыс. ккал/м -ч. Общая продолжительность периода до возвращения величины теплового потока в интервал (0,9... 1,1)И2,5 тыс. ккал/м2.ч оказалась 12 сут. При столь продолжительном отклонении от оптимальных условий образования гарнисажа возможны его оползания.

В данном случае в 12-13 сутки наблюдалось оползание и был вьтлавлен чугун низкого качества.

При втором нарушении условий гар- нисажеобразования регулирующее воздействие было усилено: перепад давлений горячее дутье - колошниковый, газ снижен на 0,1 атм, что оказалось достаточным для предотвращения дальнейшего наращивания гарнисажа. Плотность теплового потока ниже 10 тыс. ккал/м -ч не опускалась и оползаний гарнисажа не было. В двадцать .вторые сутки наблюдений (табл.2) снятие регулирующего воздействия .было выполнено частично, т.е. до 0,95 атм. Полное.снятие выполнено на .29 сутки.

Пример 4. На домегЛюй печи объемом 2000 м тепловой поток в заплечиках поддерживали в пределах 11,25-13,75 тыс. ккал/м ч. Регулирование производили по способу изменением перепада давлений горячее дутье - колошниковый газ на ±0,05 атм от 1,45 атм. В связи с недостат ком воздуходувных средств перепад давле- ний горячее дутье - колошниковый газ снизился до 1,35 атм, регулиро-

6048576

вание было приостановлено. Контролируемый параметр - тепловой поток.- через двое суток отклонился от задан- ного предела на 39%, превысив 17,0 тыс , ккал/м. ч.

Данные изменения теплового потока и перепада давлений горячее дутье - колошниковый газ на доменной печи Q объемом 1000 м в период нарастания и оползания гарнисажа по суточным данным приведены в табл. 2.

Таким образом, тепловой поток превысил заданный предел для начала 15 регулирования и уровень, соответствующий верхнему критическому пределу (15 тыс. ккал/м.ч). В последующие четверо суток вышло из строя три плитовых холодильника 1-го и 2-го 20 ряда и пять выступов холодильников 3-го ряда шахты. Регулирование по способу возобновили. Повышение перепада давлений горячее дутье - колошниковый газ было выполнено не за счет 25 повышения давления на фурмах, а путем снижения давления колошникового газа с 1,6 до 1,3 атм. Через двое суток измерений тепловой поток снизился до 13,7 тыс. ккал/м.ч, выход 30 из строя холодильников прекратился. Пример показывает негативные явления, вызванные уменьшением толщины гарнисажного слоя при отступлении от момента начала регулирования по способу: регулирование начато при

40

5

отклонении теплового потока от заданных пределов на +39%, вместо +10% в соответствии с изобретением.

Пример 5. На доменной печи объемом 3200 м, оборудованной датчиками для измерения перепада температуры охлаждающей воды на холодильниках заплечиков, заданы пределы величины теплового потока 12,(0, 9. . . ...1,1) тыс. ккал/м ч. Поддержание теплового потока в этих пределах обеспечивалось при перепаде давлений горячее дутье - колошниковый газ . равном 1,6 атм регулирующими изменениями ±0,05 атм. При ухудшении гранулометрии железорудного сырья для сохранения интенсивности хода печи по количеству дутья повысили перепад давления горячее дутье - колошниковый газ до 1,7-1,8 атм.

Контролируемый параметр через две смены отклонился за заданные для начала регулирования пределы, однако регулирование не было начато. В ре0

зультате через 2 сут после повышения перепада величина теплового потока зашла за нижний критический предел (10 тыс. ккал/м2 ч). Работа в таком режиме в течение .9 сут вызвала расстройство хода печи с оползанием гар- нисажа и смятием фурм. Начатое регулирование снижением перепада давлений до 1,5 атм через трое суток при- вело контролируемый показатель в заданный интервал, после чего восстановили исходное значение перепада 156 атм. Ход печи при регулировании по способу сохранялся ровным, очист- ка печи от избыточного гарнисажа прошла постепенно и не вызвала смятия фурм. Количество дутья восстановилось после восстановления качества железорудного сырья.

Благодаря управлению работой до- {енной печи объемом 1000 м по способу улучшены основные технико-экономические показатели печи. Сравнение работы- без управления и при управле- Нин по способ у свидетельствует, что эффект достигается за счет предотвращения расстройств печи, связанных, с образованием излишнего гарнисажа, сокращения случаев выхода из строя

11,37

11,64 11,92 12,33 12,60 12,88 13,15 13,43 13,70 13,97

14,25 14,52 14,66 14,80 14,66 14,38

холодильников, повьш1ения стабильности работы печи по количеству и качеству чугуна.

Формула изобретения

Способ управления работой доменной печи, включающий загрузку шихты, определение величины теплового потока на основе контроля перепада температуры и расхода охладителя на холодильниках заплечиков, поддержание этой величины в заданных предела 10-15 тыс. ккал/м.ч, контроль и изменение перепада давления горячее , дутье - колошниковый газ, отличающийся тем, что, с целью . увеличения производительности печи и срока службы холодильников за счет поддержания оптимальной толщины слоя гарнисажа в заплечиках, при отклонении величины теплового потока от заданного предела более чем на ±10% , производят корректировку перепада давления горячее дутье - колошниковый газ соответственно знаку отклонения на 0,05-0,15 атм до достижения величиной теплового потока значения в диапазоне 0,9...1,1 от заданного.

.Таблица 1

Начало использования способа

Начало регулирования по верхнему пределу

14,11 13,70 13,28 13,28 13,43 13,56 13,70 13,97

13,97 14,25 13,70 12,60 12,33 11,92 11,92 12,33

11,23 10,14 8,90 8,63 8,77 8,90 9,18 9,59 10,14 10,69 10,82 10,96 11,23 11,51 10,14

7,6 7,8

10,41 10,69

Конец регулирования

Начало регулирования по верхнему пределу

Конец регулирования

Таблица 2

условий гарниса- жеобразования

Ниже

10 тыс. ккал/м - ч

Конец регулирования

Резкое изменение условий гарнисаже- образования

8,6 8,7 8,7 8,8 8,8 9,0 9,2 9.

11,78 11,92 11,92 12,06 12,06 12,33 12,60 12,88

Продолжение табл.2

воздействия

Полное снятие регулирующего воздействия