Способ контроля и регулирования распределения материалов и газов по сечению доменной печи Советский патент 1991 года по МПК C21B7/24 

(21)4727914/02 (22) 12.06.89 (46)07.10.91. Бюл. №37

(71)Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР

(72)Л.А.Вялый, Е.И.Райх, К.К.Шкодин, В.В.Гайков, В.А.Улахович, А П Котов, А.К.Икконен, Н.М Можаренко и Э.С.Хомяков (53)669.162.012.01(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Мг 1266863, кл. С 21 В 5/00, 1985.

Гиммельфарб А А., Ефименко Г.Г. Автоматическое управление доменным процессом. - М: Металлургия, 1969, с. 247-250. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ГАЗОВ ПО СЕЧЕНИЮ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

(57)Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для контроля и регулирования распределения рудной нагрузки по радиусу доменной печи. Цель - повышение производительности

печи и сокращение удельного расхода кокса на выплавку чугуна путем оптимизации распределения газового потока. Для этого контролируют состав газа по радиусу в верхней части шахты доменной печи и параметры дутья и вычисляют по ним значения отношений количеств газифицированных кислорода и углерода шихты в различных точках радиуса. Путем статистической обработки тех- нико-экономических показателей работы печи и кривых распределения по радиусу указанных отношений находят оптимальные (по минимуму расхода кокса и максимуму производительности печи) значения этих отношений в различных точках радиуса печи. Сравнивают текущие значения отношений количеств газифицированных кислорода и углерода шихты с оптимальными значениями во всех контролируемых точках радиуса Регулирование рудной нагрузки по радиусу производят при отклонениях текущих значений этих отношений от оптимальных на 0,1-0,3. 5 табл.

СП

С

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при управлении ходом доменных печей.

Целью изобретения является увеличение производительности печи и сокращение удельною расхода кокса за счет оптимизации распределения материалов и газового потока по сечению печи и улучшения использования энергии газа.

Сущность изобретения заключается в использовании для контроля распределения рудной нагрузки по сечению доменной печи отношения количества газифицированных кислорода и углерода шихты, вычисляемые в различных точках радиуса доменной печи по результатам измерения состава газа в этих точках в верхней части шахты и по параметрам комбинированного дутья. Для существующих шихтовых и дутьевых условий на каждой конкретной доменной печи путем статистической обработки показателей ее работы при различных системах загрузки находят оптимальное распределение по радиусу отношений (Ош)/(Сш), принимая в качестве критериев оптимизации производительность печи и удельный расход кокса. Конта

00

го

4

о

ю

роль распределения рудной нагрузки по радиусу производят, сравнивая текущие значения указанных отношений по радиусу с оптимальными, а регулирование распределения рудной нагрузки по радиусу осуществляют при отклонении текущих значений отношений (Ош)/(Сш) от оптимальных на 0,1...0,3,

При отклонениях текущих значений отношений (Ош)/(Сш) от оптимальных меньших 0,1 режим ЗЭГОУЗКИ не изменяют, так как такие отклонения могут быть вызваны факторами, не связанными с распределением рудной нагрузки и газового потока по радиусу. При отклонениях, превышающих 0,3, следует принимать комплексные меры по регулированию хода печи в соответствии с технологической инструкцией, предус- матривающие не только коррекцию распределения рудной нагрузки по радиусу, но и изменение дутьевого режима.

Отношение (Ош)|/(Сш) количеств газифицированных кисло рода (Ош)| и углерода (Cuj)i шихты определяют по следующим формулам

(Сш) + CCM-m -D -(С),

где (Сш)) - количество газифицированного углерода шихты в зоне i, кг на 100 м3 сухого газа;

C02i - содержание в сухом газе диоксида углерода в зоне i, %;

COi - содержание в сухом газе оксида углерода в зоне I, %;

(С) - суммарное содержание углерода во вдуваемом в горн топливе, % 100 -C02I -C0i-H2i П| 100 -u) + D-(Nz) где ш - отношение объемов сухого комбинированного дутья и сухого газа в зоне i;

Hat - содержание в сухом газе водорода в зоне i,%;

(о- содержание кислорода в дутье, %;

(N2) - суммарное содержание азота во вдуваемом в горн топливе, %.

D

Vs 100 Vg 100 -Y где D - отношение объемов вдуваемого горн топлива и сухого дутья;

Vs - расход вдуваемого в горн топлив м /мин;

Vg - расход сухого дутья, м /мин; р- объемная доля влаги в дутье, %; У - потери дутья, %

) 2Й4 {2с°21 + СО;-Н20(-Пг 2w+p+2D-(U)

где (Ош)| количество газифицированного кислорода шихты в зоне I, кг на 100 м сухого газа;

H20i - обьемная доля влаги косвенного восстановления в газе в зоне i, % к сухому газу;

(Оа) - суммарное содержание кислорода во вдуваемом в горн топливе, %.

10

H20i

22,4

а (Сш) + ni p+D -(На ) -H2I

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где (На) - суммарное содержание водорода во вдуваемом в горн топливе, %:

а- отношение массовых долей водорода и углерода в коксе.

Для сопоставимости величин (Ош)|/(Сш)| с рудной нагрузкой используют следующие формулы:

, .(Ош)| . PI -А р

V-UIJI

3 - л. и Я ТО

где ft - расчетная рудная нагрузка в зоне I, т/т;

А - коэффициент пропорциональности;

(Сш) - количество газифицированного углерода кокса для печи в целом, кг на 100 м колошникового газа;

(Ош) - количество газифицированного кислорода шихты для печи в целом, кг на 100 м сухого колошникового газа.

р - рудная нагрузка для печи в целом, т/т.

Показатель (Ош)/(Сш)учитывает влияние на состав газа в печи вдувания в горн дополнительного топлива и обогащения дутья кислородом, а также развитие процессов газификации по радиусу печи и характеризует рудную нагрузку в контролируемом кольцевом сечении печи.

П р и м е р. На доменной печи № 5 ЧерМК объемом 5500 м3, оборудованной бесконусным загрузочным устройством с лотковым распределителем шихты путем статистической обработки показателей работы печи, найдено оптимальное распределение отношения (Ош)/(Сш) по радиусу в верхней части шахты, приведенное в табл,1.

Данное оптимальное распределение отношения (Ош)|/(Сш)( соответствует следующим условиям работы печи: содержание кислорода в дутье 23-24%, расход природного газа 30000-32000 м /ч, доля окатышей в шихте 30-35%.

В период 11-25 декабря 1987 г. на печи наблюдали отличающееся от оптимального следующее распределение значений отношения (Ош)/(Сш) по радиусу верхней части

шахты (усредненные за период значения), приведенное в табл.2.

Произошло резкое уменьшение показателя (Oui)i/(Cu))i в осевой зоне печи (на 0,20- 0,25 в точках, отстоящих от кладки на 4,17 и 5,86 м) при некотором увеличении на периферии (на 0,11 у кладки).

В рассмотренном периоде 11-25.12.87 г. на доменной печи применялась циклическая система загрузки, состоящая из 7 по- дач, включающих коксовые (К) и железорудные (Р) порции, загружаемые при разных положениях вращающегося лотка (цифры в скобках): 1. К(8-4), Р (8-5). 2. К (9-5), Р (9-4). 3. К (5-2), Р (9-4). 4. К (9-5), Р (9-5). 5. К (8-5), Р (9-5). 6 К (9-5), Р (8-5). 7. К (7-3). Р (9-5).

Положение лотка соответствует следующим углам рабочей поверхности лотка относительно оси печи: 1. - 5,1°. 2. - 16,8°, 3. - 24,7°, 4. - 29,1°. 5. - 32,0°, 6. - 34,7°, 7. - 37.7и, 8.-39,8. 9.-42,2°.

В связи с тем, что за период 11 - 25.12.87 г. на печи было существенным отличием от оптимального распределения по радиусу показателя (Ош)|/(Сш)и в особенности в осевой зоне, режим загрузки был изменен. Ьыла применена циклическая система, состоящая из 7 подач, включающих коксовые (К) и железорудные (Р) порции, но последние загружались при измененных угловых положениях вращающегося лотка: 1. К(8-4), Р (8-4), 2. К (9-5), Р (8-3). 3. К (5-2). Р (9-4). 4. К (9-5, Р (8-4). 5. К (8-5). Р (9-4). 6. К (9-5), Р (8-4). 7. К (7-3), Р (8-3).

В измененной системе угловые положения лотка были подобраны так, чтобы сместить загрузку железорудных материалов из периферийной в осевую зону. При неизменном количестве позиций лотка для кок- совых порций, при загрузке железорудно части шихты (агломерата и окатышей), было увеличено число позиций в осевой зоне (на 2 позиции.в положении лотка 2 и на 5 позиций в положении 3) и уменьшено число по- зиций на периферии (на 3 позиции в положении лотка 9). В результате получено новое следующее распределение по радиусу показателя (0Ш)|/(СШ)| (среднее за период 26.12.87 - 8.01.88), приведенное в табл 3.

Сравнение полученного распределения отношения (Ош)|/(Сш)1 с оптимальным свидетельствует о том, что произошло улучшение распределения газов и приближение его к оптимальному для данных условий работы печи. В результате повысилось использование химической и тепловой энергиигазов и улучшились технико-экономические показатели плавки

- снизился удельный расход кокса на 1.2 кг/т чугуна и увеличилась производительность доменной печи на 41 т/сут.

Изменение показателей работы д.п.5 ЧерМК при регулировании по отношению (0Ш)|/(СШ)| приведено в табл.4.

При заметном отклонении распределения величины (Ош)|/(Сш)| от оптимального, особенно в осевой зоне печи, распределение С02 по радиусу верхней части шахты, являющееся обычно основанием для регулирования распределения материалов и газов, практически не изменилось. Содержание С02 в осевой зоне в период 11-25.12.87 г. уменьшилось с 0.6 до 0,3%. Такое слабое изменение содержания С02 объясняется высокими температурами газа (до 1200°С), которые постоянно поддерживаются в центральной части в шахте печи.

В табл.5 приведены другие примеры регулирования по показателю (Om)i/(Cui)i Б доменных печах ЧерМК.

Достоинством предлагаемого способа контроля и регулирования распределения материалов и газового потока является более высокая точность контроля и более эффективное регулирование распределения материалов по сечению печи, обеспечивающие высокую производительность доменной печи при минимальном удельном расходе топлива.

Преимущества способа особенно значительны при его применении для ведения доменных печей большого объема, где особые требования предъявляются к загрузке центральной зоны, так как перегрузка этой части печи железорудными материалами может привести к тяжелому расстройству хода печи.

Формула изобретения

Способ контроля и регулирования распределения материалов и газов по сечению доменной печи, включающий контроль состава газа по радиусам в верхней части шахты и параметров дутья, регулирование распределения рудной нагрузки по радиусу колошника, отличающийся тем, что. с целью увеличения производительности доменной печи и снижения удельного расхода кокса за счет улучшения использования энергии газового потока, определяют оптимальные для существующих условий плавки и текущие значения отношений количеств газифицированных кислорода и углерода шихты по радиусу печи, и регулирование распределения рудной нагрузки по радиусу производят при отклонениях текущих значений этих отношений от оптимальных на 0,1-0,3.

Показатели

Производительность (годного), т/сут

Расход кокса (сухого), кг/т чугуна

Расход природного газа, мл/т чугуна

Массовая доля железа в металлоиихте,

г

Выход шлака, гг/т чугуна

Массовая доля кислорода в дутье, 7.

Температура дутья,

с

Давление гачов под коле шником, НПа

Степень использования оксида углерода, Z45,5

Температура колошникового гаэа, С262

Протптэи, 2Тихни ход, X

Числитель - отчетные данные, знаменатель - привелевк

к одинаковым условиям.

Таблица1

Таблица2

ТаблицаЗ

Т а О л и ц з 4

Периода

26.12.87 - 8.01.S3 г.. оптимальное распре деление (rw

11199 11144 444.0 444,1

81,4

58,45

29S

24,4

1229

0,22

46,3

233

0,60 0,30

55001,0-1,10,5-0,6

55001,0-1,1

0,5-0,6

2758 2713 4387

288V 2837 4553

11810

11537

1132ч

11838

11465

11815

Таблица 5

Система злгруэхн АЛШЧЛАКШКЛАК

Изменение состава 1,01 0,6 шихты, режима дутья, режима злгрузки

То же, а также ре- 1,05 0,58 монт засыпного устройства

Продолжение табл.5

4Ю 4J5 42/

420 430 419

450

459

541

450

457

449