Способ управления режимом работы рудно-термической электропечи Советский патент 1992 года по МПК F27B3/08 F27B3/28 C22B9/20 F27D19/00 

где U - требуемое значение напряжения печи, В;

Uu - исходное значение напряжения печи. В;

h - текущее значение расстояния от ра- бочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, мм;

hu - исходное значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, мм;

п - показатель степени, равный 0.410,65,

определяют отклонение текущего значения напряжения печи от его требуемого значения, в зависимости от значения которого изменяют напряжение, подаваемое на печь.

На чертеже изображена блок-схема управления, реализующая предлагаемый способ.

Блок печи 1 включает исполнительные механизмы перемещения электродов 2, переключателей ступеней напряжения 3, датчики тока печи 4 и фазового напряжения 5. Выходы датчиков тока 4 и напряжения 5 печи 1 поступают на вход блока 6 измерения фазового сопротивления печи 1, выход которого подают на вход блока 7 измерения и управления перемещения электродов. Выход блока 7 подают на входы исполнительных механизмов 2 перемещения элект- родов. Выходы блоков 6 и 7 подают на вход блока 8 расчета расстояния от торца электрода до металлического слоя, выход которого поступает на вход блока 9 расчета требуемого напряжения. На вход блока 9 подают также выход блока измерения напряжения 10, на вход которого поступает выход датчика 5 напряжения печи 1. Выход блока 9 подают на вход блока 11 управления напряжением, выход . которого поступает на исполнительные механизмы 3 переключателей ступеней напряжения печи 1.

Система работает следующим образом.

В рабочем режиме печи известными способами осуществляется полное по- крытие слоем плавящейся шихты зеркала шлаковой ванны, что обеспечивает стабилизацию температуры шлака в приэлектрод- ной зоне.

При минимальной высоте шлаковой ванны опытным путем устанавливают режим, обеспечивающий оптимальную температуру металла (или штейна), измеряемую на выпуске из печи 1. При этом определяют известными методами фазовое напряжение на электродах, фазовое сопротивление печи на электродах (т.е. напряжение и сопротивление, измеренные между электродом и нулевой точкой; практически - между электродом и заземленным корпусом печи), расстояние От торца электродов до уровня металлического расплава в печи 1, значения которых принимают в качестве исходных.

По ходу плавки за счет роста высоты слоев шлака и металла (штейна) электрическое сопротивление печи 1 уменьшается. При отклонении фазового сопротивления на блоке 6 измерения от исходной (заданной) величины подают сигнал через блок 7 измерения и управления перемещением электродов исполнительным механизмом 2 печи 1 которые перемещают электроды до тех пор, пока фазовое сопротивление не примет исходное значение

При движении электродов на блоке 7 измеряют величину их перемещения, например, с помощью реостатных датчиков и подают полученное значение на вход блока 8, куда одновременно с блока 6 подают также измеренные значения отклбнения фазового сопротивления. На блоке 8 определяют расстояние от торца электрода до металлического слоя по формуле, которая применяется в случае работы печи с погружением электродов в шлаковый расплав, т е.

Ri

„-д,(-.-,)

(2)

где h - текущее значение расстояния от торца электрода до металлического слоя, мм;

Д| - величина перемещения электрода вверх в течение одного хода (между двумя соседними остановками) при регулировании фазового сопротивления печи мм;

R - фазовое сопротивление перед перемещением электрода на бё/шчину ДI, Ом;

Ri - фазовое сопротивление после перемещения электрода на величину ДI, Ом.

Полученное значение h подают на блок 9 на котором производят расчет требуемого напряжения по выражению(1) и сравнивают его с текущим значением напряжения, которое подают с блока 10. При наличии отклонения, превышающего шаг ступеней напряжения печного трансформатора, с блока 9 подают корректирующий сигнал на блок 11, через который приводят в действие переключатель напряжения л ликвидируют отклонение.,

Управление режим ом работы многоэлектродной печи осуществляют в соответствии с приведенной блок-схемой, которую реализуют в части, включающей блоки 4-7 и 2, - отдельно для каждого электрода: в части, включающей блоки 8-10 и 5, - отдельно для одного из электродов каждой группы электродов с автономным управлением напряжением (например, с единым для данной

группы электродов переключателем ступеней напряжения печного трансформатора); в части, включающей блоки 9, 11, 3 - для каждого устройства автономного управления напряжением (переключателя ступеней напряжения). При этом электрическая нагрузка на электродах в пределах данной группы электродов с автономным управле нием напряжением поддерживается симметричной, т.е. исходные значения фазовых сопротивлений ванны печи на электродах указанной группы задаются одинаковыми.

Значение показателя п в формуле (1) в пределах 0,41-0,65 определяется опытным путем для конкретного состава шлака и данного температурного уровня процесса.

При значениях показателя степени, выходящих за указанные пределы, температура расплава в подэлектродной области не остается постоянной практически при любых реальных составах шлака, а увеличивается при п 0,65 и уменьшается при п 0,41, что приводит к нарушению технологического процесса и снижению производительности печи.

В таблице приведены результаты экспериментальных исследований зависимости удельного расхода электроэнергии и производительности печи от способа управления режимом ее работы.

Исследования проведены на прямоугольной шестиэлектродной промышленной электропечи для плавки сульфидных медных концентратов на штейн. Установленная мощность печных трансформаторов 50 МВт. Номинальная мощность печи 33 МВт. Продолжительность испытаний 12 ч. Химический состав продуктов плавки (средний за период испытаний), мас.%: состав шлака - железо 10,72; диоксид кремния 54,72; оксид кальция 11,46; медь см. в таб- лице; состав штейна медь 55,10; свинец 4,67.

Параметры исходных режимов при осуществлении известного (прототипа)и заявляемого способов (столбцы 3 и 9 таблицы) практически одинаковы.

При увеличений высоты шлаковой ванны в процессе плавки (строка 4 таблицы) от 214 до 240 см в прототипе и соответственно с 213 до 257 см в предложенном способе мощность печи в прототипе практически остается постоянной, а в предложенном способе увеличивается от 34,0 до 44,1 МВт (строка 9 таблицы). Производительность печи в предложенном способе также значительно возрастает (с 78.2 до 104,6 т/ч), тогда как в прототипе значение производительности не изменяется (строка 14 таблицы), При этом значения температур шлака и штейна

на выпуске (строки 12 и 13) в предложенном способе не изменяются.

В остальных строках таблицы приведены соответствующие параметры сопоставляемых режимов.

Как следует из таблицы, при управлении режимом работы печи согласно изобретению рабочая мощность печи по сравнению с прототипом (и номинальной мощностью)

увеличилась: максимальная на 28-33%, средняя на 14-18% при практически неизменных значениях температур в рабочем пространстве. При этом по сравнению с прототипом производительность печи увеличилась; максимальная на 31 %, средняя на 16%, удельный расход электроэнергии снизился на 2-4%, повысился электрический КПД и cos p. Содержание меди в отвальном шлаке существенно не изменилось, что обьясняется увеличением подэлектродной отстойной зоны, а также одновременным увеличением производительности печи и объема шлаковой ванны, при котором время пребывания шлака в печи остается практически постоянным.

Предложенный способ управления обеспечивает увеличение производительности печи, снижение удельного расхода электроэнергии, повышение электрического

КПД и cos p.

Формула изобретения Способ управления режимом работы рудно-термической электропечи, включающий регулирование электрического фазового сопротивления перемещением электрода, стабилизацию температуры при- электродной зоны путем регулирования загрузки шихты, изменение напряжения, подаваемого на печь, в зависимости от отклонения электродов от заданного положения, определение исходного и текущего значений напряжения и величины расстояния по вертикали от торца электрода до границы шлаковой ванны, отличающийс я тем, что, с целью увеличения производительности печи за счет повышения качества управления, дополнительно определяют исходное и текущее значения расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, определяют требуемое значение напряжения печи по выражению

U Uu(h/hu)n.

где U - требуемое значение напряжения печи, В;

Uu - исходное значение напряжения печи, В;

h - текущее значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава печи, мм;

hu - исходное значение расстояния от рабочего конца электрода до уровня металлического расплава в печи, мм:

п - показатель степени, равный 0,41- 0,65,

определяют отклонение текущего значения напряжения печи от его требуемого значения, в зависимости от значения которого изменяют напряжение, подаваемого на печь

Зависимость удельного раскола электроэнергии и управления режимом ее работы

производительности печи от способа

950 1056 1080 1106 113 1162 1192

ИЗО 1156 1183 1213 10,3 10,5 10,8 11,1 213 222 229 239

1257 It,4 11,7 2Ьв257

1« Й9 69 73

155

7 76

169 177 7980

0,01.20,0520,0520,052

5525 5553530

345ЗМ35,837,6

0,9600,9700,9710,971

0,9600,97«0,9770,978

1376138 1386138

1230123712J212 1

79,878,28J,087,6

U0,,3«9,2

О,«80/410,390,3(

0,61

AJ