Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи Советский патент 1993 года по МПК C21B7/24 

Изобретение относится к черной металлургии, к доменному производству и касается контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи.

Цель изобретения - снижение расхода кокса и увеличен ие производительности печи путем повышения точности и достоверности контроля,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ контроля изменения расхода горячего дутья через фурмы доменной печи, принятый за прототип, включающий одновременное измерение общего расхода дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменного прибора, определение тарировоч- ных коэффициентов фурменных приборов, расхода дутья через каждый из них и разбаланса расхода горячего дутья с последующей корректировкой тарировочных коэффициентов при достижении разбалансом расхода определенной величины.

К недостаткам этого способа следует отнести такие: при опрёделёнйй тарировоч- ных коэффициентов не учитывается процессы газодинамики фурменной зоны, которые накладывают ограничения на сбор и интерпретацию исходных данных, при этом время накопления данных должно быть таким, чтобы собранный числовой материал не оказался в узком диапазоне измерения регистрируемых переменных (недостаточно информативным для оценки коэффициентов сопротивления), однако это время не должно быть и велико, поскольку тарировочные коэффициенты фурменных

VI 00

О О Х|

Ю

приборов могут измениться в результате изменения температурно-дутьевого режима, износа футеровки и другое, перепады давления на измерительных участках фурменных приборов должны быть взаимно независимы; предложенные в способе однократные изменения расхода дутья на каждом фурменном приборе не реализуемы, поскольку фурменные приборы на действующих доменных печах не оснащаются устройствами изменения расхода дутья через них, более того, изменение расхода дутья на отдельных фурменных приборах может отрицательно влиять на ход доменного процесса; коэффициенты определяют лишь при значительном увеличении разбаланса горячего дутья, полученного как относительное отклонение измеренного общего расхода дутья от суммы расчетных расходов дутья по всем фурмам, однако возможно колебание значений коэффициентов в результате перераспределения дутья по фурмам, в то вре- мя как общий расход дутья, а следовательно, и разбаланс может оставаться неизменным.

На фиг.1 приведена схема реализация контроля расхода горячего дутья через фурмы 1 доменной печи 2, которая содержит первичный преобразователь 3 для измерения общего расхода горячего дутья, например трубку Вентури, который соединен с дифманометром 4, например, типа ДМ, Этот дифманометр соединен электрически с вторичным прибором 5, например, типа КСД. Отборы 6 и 7 статического давления соединены импульсными трассами с дифма- нометрами 8 и 9, Блок 10-блок накопления измерений. Входы 11 этого блока соединены с дифманометрами 8 и 9, вход 12 - с вторичным прибором . В этом блоке накапливают, например, п (число воздушных фурм) реализаций измерений перепадов давлений на каждом фурменном приборе и общих расходов горячего дутья. После этого они передаются по связям 19, 21, 24 в блоки 17, 20 и 22. Блок 14-блок измерения скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления. Входы 14 этого блока соединены с дифманометрами 8, 9, вход 13 - с вторичным прибором 5. В этом блоке (параллельно с процессом накопления информации в блоке 10) регистрируются скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов. Результаты работы блока 14 по связи 23 передаются блоку 22. Блок 17 - блок вычисления и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья. Вход 18 блока соединен с блоком 26. Вход 19 с блоком 10. Блок 17 предназначен для расчета, корректировки и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья а. При выполнении первой итерации коэффициент

5 а вычисляется на основе априорных данных о классе точности измерительных средств и фактических значений перепадов давлений на измерительных участках фурменных приборов. На последующих итерациях коэффи0 циент разбаланса уменьшается в/3 раз, где 0.. Вычисленные коэффициенты разбаланса передаются блоку 20. Блок 20 - блок решения системы балансовых уравнений. Вход блока 20 соединен с выходом блока 17:

5 вход 21 с блоком 10. Блок 10 реализует формирование и решение системы балансовых уравнений с учетом коэффициента разбаланса, полученного блоком 16. Результаты работы блока 20 являются значения тариро0 вочных коэффициентов фурменных приборов, которые передаются в блок 22 и по связи 28 в блок 27. Блок 22 - блок вычисле- . ния разбаланса расхода горячего дутья. Вход блока соединен с выходом блока 20,

5 вход 23 с блоком 13, вход 24 с блоком 10. В блоке 22 организовано вычисление разбаланса расхода горячего дутья. Результаты работы блока передаются блоку 25. Блок 25 - блок вычисления относительного измене0 ния разбаланса горячего дутья. Вход блока соединен с выходом блока 22. В блоке запоминается информация о разбалансе расхода горячего дутья полученная в предыдущем расчете (блок 22), а также вычисляется отно5 сительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья R на двух последних итерациях. Результат работы блока передается блоку 26.Блок 26 - блок сравнения. Его вход соединен с выходом блока 25. Здесь

0 сравнивается относительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья у с относительной погрешностью измерения общего расхода горячего дутья, предварительно введенной в блок. Резуль5 таты работы блока передаются по связи 16 в блок 10 по связи 18 - в 17. Блок 27 - блок контроля расходов дутья через фурмы. Входы 29 этого блока соединены с блоком 10, вход 28 с блоком 20. В блоке 27 определяют

0 расходы горячего дутья через каждую воздушную фурму доменной печи. Выход 30 блока 27 соединен с многоточечным регистрирующим прибором 31.

П р и м е р. В качестве исходной инфор5 мации взяты данные, полученные с доменной печи № 5 Магнитогорского метком- бината. Обьем печи меткомбината 1370 м3. Она оборудована двадцатью () воздушными фурмами. Относительная погрешность измерений перепадов давления и общего расхода составила 1 и 2% ( и ), соответственно. Массив данных содержит 309 измерений () перепадов давлений (ДР/) на каждом фурменном приборе и соответствующие им значения общего расхода горячего дутья (). Первые двадцать реализаций приведены в таблице 1. В ней приведены корни квадратные из значений перепадов давлений на фурмах. С учетом полученных значений составляют систему балансовых уравнений, которую затем методом трансформации Гаусса приводят к виду:

aiiki+ai2k2+...+aijkj+...+ainkn bi . a2iki+a22k2+...+a2jkj+...+a2nkn b2 /

aiiki+ai2k2+...+aijkj+...+ainkn bi

aniki+an2k2+...+anjkj+...+3nnkn bn j

I/

rfleaij 2 Др f ДР Оф|

l,.2,...,n..

После этого определяют коэффициент разбаланса расхода горячего дутья по формуле

а

h+YlOOOO + Н2-4(32 100 - 4 б2

Е j i

(2)

Он составляет о 15450000. Затем суммируют полученное значение коэффициента разбаланса с диагональными элементами ан системы (1) и решают преобразованную систему относительно тариро- вочных коэффициентов Kj(o), , 2, ...,n (табл.2, итерация 1). После этого определяют обобщенную невязку расхода горячего дутья по формуле

Ј (Д +

н i (Kj

2

(а)Г

а разбаланс расхода горячего дутья R по формуле

R I § ( QPI - QOI )2 - Ј I . И)

i 1

где dpi Kj (о) ТДр} - расчетный рас) 1з ход горячего дутья, нм /мин;

Ym -2 суммарная вариация

i 1

изменения общего расхода горячего дутья, нм3/мин;

-суммарная вариан § 1 j i- 10 ция изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Па0 5;

ОФ1 - скорость изменения общего ра с хо- да горячего дутья, нм /мин ;

15 APJ - скорость изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Па/мин.

Скорости Оф| и Др/ определяют как отношение абсолютного изменения соответ20 ствующих измерений О.ф| и Apj1 к промежутку времени между измерениями. Далее умножают предыдущее значение а на константу 0,1 (,1) и получим 0 1545000. Последовательно прибавляют а к ам систе25 мы (1), определяют kj(o), Ј и R по формулам (3) и (4) (табл.2, итерация 2), затем определяют относительное изменение разбаланса по формуле

У

R-R R

100%.

Сравнивают полученное значение ,5 с . Поскольку у д, проводим следующую

третью итерацию (табл.2, итерация 3), а затем и четвертую (табл. 2, итерация 4). Поскольку после четвертой итерации ,36 , то расход дутья через каждый фурменный прибор определяют по математиче

скому выражению

(о)

,2. .,., п.

где I - номер некоторой реализации измерений.

На этом расчет заканчивают. Получен- ное распределение расходов горячего дутья по фурмам изображено на круговой диаг- рамме (фиг.2).

Практическая реализация изобретения даст возможность оптимизировать использование кинетической, химической и тепловой энергии горячего дутья и дутьевых добавок, что позволит снизить расход кокса на 1-2%, увеличить производительность на 2-3%.

Формула изобретения Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи, включающий одновременное измерение общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках каждого фурменного прибора, определение тариро- вочных коэффициентов каждого фурменного прибора и расхода дутья через каждую фурму, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса и увеличения производительности печи путем повышения точности и достоверности контроля, дополнительно определяют скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, с учетом которых опреде- ляют коэффициент разбаланса расхода горячего дутья, по которому корректируют тарировочные коэффициенты каждого фурИсходн е даьные для расчёта

менного прибора, а расход дутья через каждый фурменный прибор определяют по математическому выражению

( a) )AFV

где QJ - расход дутья через j-ю фурму, им /мин;

Kj( a) - скорректированный тарировоч- ный коэффициент j-ro фурменного прибора, нм3/мин Па0 5;

A PJ - перепад давления на j-м фурменном приборе, Па;

а - коэффициент разбаланса расхода горячего дутья;

п - число фурм доменной печи.

J-1.2, .... п.

Т а 6 л и на 1

Ф«Г /

Р«г. 2.

Изобретение относится к системам контроля и регулирования расхода горячего дутья и дутьевых добавок через фурмы доменной печи. Сущность изобретения: измеряют общий расход горячего дутья и перепады давлений на измерительных участках фурменных приборов, контроль расхода горячего дутья через каждую фурму осуществляют по измерениям перепадов давлений, причем тарировочные коэффициенты фурменных приборов рассчитывают из системы уравнений баланса расхода горячего дутья, скорректированной по коэффициенту разбаланса расхода горячего дутья, предварительно рассчитанному с учетом разбаланса расхода горячего дутья, который зависит от погрешности измерения перепадов давлений и общего расхода горячего дутья, регистрируемых путем измерения их скоростей изменений. 2 ил.