Способ измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами Советский патент 1992 года по МПК C21C5/30 C21C5/52 

Изобретение относится к металлургическому производству, а именно к управлению процессом плавления металла в электросталеплавильных печах, конверторах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и точности опре- деления тепловых потерь печи с отходящими газами.

На чертеже представлена схема печи с газоходом, поясняющая процессы прохождения и взаимодействия газов на различных ее участках.

На схеме представлена печь 1, газоход 2, патрубок 3 печи, регулятор 4 расхода воздуха, клапан 5, на участке газохода выделена зона 6 реакции окиси углерода с воздухом.

На схеме введены обозначения: Ti - температура газов на выходе из печи; Та - температура внешнего воздуха, подсасываемого в газоход; Т0 - температура газов в газоходе после зоны 6 горения, при отсутствии ввода воздуха с заданным расходом; То - температура газов в газоходе после зоны 6 горения, при вводе воздуха с заданным расходом.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В соответствии с известным способом тепловая мощность отходящих из печи газов определяется из выражения

Т1 Т0-(Т2+ДТВ)

(1)

То Ti-(T2+ATB) где Ро - тепловая мощность отходящих газов в газоходе после участка 6.

Для удобства дальнейших выкладок выражение (1) преобразовывается в следующее:

К,(2)

Ti To-(T2+ATB)

где К

Т0 Ti-(T2+AV)

(3)

Ё

VJ

GJ СП CJ 00

ю

Так как Р0 Рг + Рв,(4)

где Рв - тепловая мощность внешнего воздуха, подсасываемого в газоход с учетом его реакции с СО газов печи.

Из (2) и (3)

Рв-(1-К) Ро (5)

При открытии клапана 5 в начало зоны 6 горения поступает большее количество воздуха. Расход подсасываемого в газоход воздуха увеличивается на заданную регулятором 4 величину AGB. A Ge выбирается равной 10-20% от расхода GB воздуха, подсасываемого в месте стыка патрубка 3 с газоходом 2. В свою очередь, величина GB не превышает 10% от расхода газов, посту- лающих из патрубка печи. Таким образом, изменение расхода воздуха на АСв приводит к изменению расхода газов в газоходе на величину более 1,9%. В практических целях этим изменением можно пренебречь и считать, что при открытии и закрытии клапана 5 мощности Рг, РВ и температура Тч не изменяеются, т.е. расходы газа из печи и подсасываемого воздуха на изменяются. Подача воздуха в зону 6 горения произво- дится воздействием на клапан 5 в постоянном циклическом режиме со скважностью импульсов -1. Длительность импульса определяется достижением сигнала температуры после зоны горения установившегося значения в пределах длительности импульса.

То соответствует режиму подачи импульса воздуха; Т0 - режиму отсутствия подачи воздуха,

В связи с подачей воздуха с расходом AGB в газоходе в зоне б выделяется дополнительная энергия АРВ, составляющая 10- 20% от всей выделяющейся в зоне 6 энергии:

Рв Св АСв Л-2 + ДТв),(6)

Можно записать, исходя из (5)

Рв (1-К1) (Ро + АРВ)-АРВ, (7)

То-(Т2+АТв) . 14 То Ti -(Т2+ДТв

„. И И I о - I 12 т /Л I в j . .,„..

где К -т-. Т1 Ут2+ДТв (8) Т01 - температура газов после зоны 6 при открытом клапане 5. Приравняв правые стороны выражений (5) и (7), получим

(1-К)-Р0 (1-К(Ро+ АРв)-АРв(9) и после преобразований

Ро --(Ю)

Подставив в (1) выражения (6), (3), (8) и (10), получим

Pr CB-AGBT1

Ti -(Т2+ДТв Т0-(Т2+ДТВ)3 То-(Т2+АТв) То-То

(11)

где Св - удельная теплоемкость воздуха,

ккал/кг град;

AGB - заданный расход воздуха, кг/с; Ti - температура газов на выходе из

печи, К;

Т2 - температура внешнего воздуха, К;

То - температура газов в газоходе после зоны горения при отсутствии ввода воздуха с заданным расходом, К;

То1 - температура газов в газоходе после зоны горения при вводе воздуха с заданным расходом, К;

АТв -Ј- , К

Св

А - удельная теплотворноспособность воздуха при реакции с окисью углерода, ккал/кг.

Расчет по выражению (II) производится периодически - один раз за каждый цикл работы клапана 5 на основании двух произведенных за циклы замеров Т01 и Т0.

Таким образом, прием по периодической подаче в начало зоны 6 горения воздуха с заданным расходом позволяет определять тепловую мощность отходящих из печи газов с учетом подсасываемого воздуха и без дополнительного определения мощности газов в газоходе.

Предлагаемый способ отличает высокое быстродействие, простота и точность.

В соответствии с прототипом точность принятой модели процесса сгорания СО не превышает 3%, принимаемые допущения в данном способе определяют ошибку, не превышающую 2%. Таким образом, в целом, оценка ошибки определится так:

e V32+22

3,6 % .

Пример. Осуществление расчета тепловой мощности отходящих из печи газов для ДСП-100И6.

Расчет происходит по формуле (11).

Принимаем Св 0,244 ккал/кг град, AGB - 1,1 кг/с, Ti 1600 К, АТВ 4000 К, Та 300 К, То 1840 К, То1 1910 К, тогда Рг 1300 ккал/с.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в отличие от известных оперативно, просто, надежно и с достаточной точностью определять мощность тепловых потерь с отходящими из печи газами по предлагаемой математической зависимости.

Формула изобретения Способ измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами, включающий измерение температуры газов на выходе из печи, в газоходе после зоны горения и подсасываемого к ним внешнего воздуха, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и точности определения тепловых потерь печи с отходящими газами, дополнительно в начало зоны горения газохода производят

импульсный ввод с заданным расходом воздуха, измеряют температуру То1, газов после зоны горения и определяют тепловую мощность отходящих из печи газов по математическому выражению

Рг

Ti

Ti(T2+STB

То-СТа+ДТв З То-(Т2+АТв) ХTo-Ti

где Св - удельная теплоемкость воздуха, ккал/кг, град;

AGB - заданный расход воздуха, кг/с;

Ti - температура газов на выходе из лечи, К;

Та - температура внешнего воздуха, К; То - температура газов в газоходе после зоны горения при отсутствии ввода воздуха с заданным расходом, К;

То1 - температура газов в газоходе после зоны горения при вводе воздуха с задан- ным расходом, К;

Тв г ,К i

LB

А - удельная теплотворноспособность воздуха при реакции с окисью углерода, ккал/кг.

Изобретение относится к области металлургического производства и предназначено для измерения мощности тепловых потерь с отходящими газами. Способ предусматривает ввод заданного расхода воздуха в газоход измерительного участка в импульсном режиме, измерение температуры газов после зоны горения и определение мощности тепловых потерь по математическому выражению. 1 ил.

Печные газы