Способ регулирования хода доменной печи Советский патент 1993 года по МПК C21B5/00 C21B7/24 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству и может быть использовано для управления доменной плавкой.

Целью данного изобретения является снижение расхода кокса, увеличение производительности за счет улучшения газопроницаемости столба шихты, ровности хода и поддержания толщины гарнисажа на оптимальном уровне. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем изменение режима загрузки, поддержания заданного общего перепада изменяют давление газа под колошником, причем увеличение давления осуществляет ся на величину 4,5-10%, от заданного значения, а уменьшение - на величину 3-4% и дополнительно с изменением давления газа на колошнике осуществляют изменение расхода дутья на 1-2% от номинального

значения с обратным по отклонению знаком.

Положительный эффект используемого способа заключается в том, что движущийся в печи газовый поток обладает значительной подъемной силой по отношению к опускающейся шихте. Величина этой силы численно равна потерям напора. При этом подъемная сила газового потока (по данным Стефановича М.А.)уравновешивает около половины веса столба шихты. Отсюда Рг А Р. АР 0,5 Рш, где Рг. А Р, Рш соответственно подъемная сила газового потока, потери напора, вес столба шихты. Средний насыпной вес доменной шихты, включающий кокс, составляет 1.2-1,3 т/м . Вес столба шихты с некоторыми допущениями равен Рш (1,2- 1,3) т/м3 OJ V, где 0,7 - коэффициент, учитывающий объем шихты выше зоны расплава (ориентировочно середины распара); V- объем доменной печи, м .

(Л

С

00

со о

СА)

Сл

Вес столба шихты в текущий момент может колебаться от среднего значения на ±2,5%, вследствие изменения состава шихты, соотношение агломерата и окатышей, содержание железа в шихте, рудиоЛнагрузки и т.д., что влияет на перепад давления. Последний вывод можно представить выражением:

РОТКЛ.. 4.2.+(,Р/К ) откл. Р б4,2 + ( Р/К ) б

где Ре, (Р/К)б - потери напора и рудная нагрузка в базовом периоде;

Роткл., (Р/К)откл. - потери напора и соответствующая величина рудной нагрузки отличные от базовых величин, т.е. при отклонении рудной нагрузки от базовой величины. При расчете зависимости приняты удельный вес кокса 0,5 т/м3, железорудной части - 2 т/м3. Данная зависимость позво- $1яет представить потери напора как функцию активного веса шихты и рассчитывать потери напора при отклонениях рудной нагрузки, а также необходимую рудную нагрузку при заданных перепадах давления. На потери напора, в т.ч. нз общий перепад влияют также колебания фракционного состава шихты, например, ввод и вывод из шихты агломерата с рудного двора, ухудшение качества кокса или количества мелочи в агломерате, а также при периодическом нарастании гарниссажа и его разрушения. В этом случае, указанные зависимости сохраняются при новых значениях. Потери напора и рудной нагрузки.

Как вытекает из представленной интерпретации, колебания подъемной силы газового потока, что связано с потерями напора и общим перепадом давления, существенно влияют на процессы в верхней зоне печи. Так изменяется траектория падения материалов при ссыпании шихты в печь, меняются углы откоса рудной сыпи и кокса, происходят колебания плотности и укладки шихты, на отдельных участках происходит прорыв газов.

Колебания подъемной силы влияют также на нижнюю зону печи. Так, отклонение ее от заданной величины оказывает воздействие на геометрическую форму пластичной зоны, на расположение зоны по высоте печи и поведение коксовой насадки, что может отрицательно повлиять на ход печи и гарни- сажные образования.

Задача, таким образом, состоит в том, чтобы сохранить общий перепад давления и потери напора на заданном (оптимальном)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

уровне, чтобы исключить отрицательные последствия на работу печи различных возмущающих факторов.

Более оперативным, простым в реализации и эффективным следует считать предлагаемый способ, в котором рекомендуется использовать в качестве регулирующего i воздействия давление газа под колошником. Такой прием регулирования устанавливает соответствие между активным весом шихты, его газопроницаемость и скорость газов.

Как было упомянуто, при увеличении общего перепада, в этом случае увеличивают пропорционально давление газа под колошником. Регулирование производят до момента, когда общий перепад отклонился от номинального уровня, соответствующего заданному значению давления газа под колошником, не более чем на 4,5-10% от заданного значения, что является верхней границей изменения давления газа под колошником. Пределы регулирования приняты исходя из опыта работы печи. Меньший предел принят для печей объемом до 2000 м , больший предел - для печей объемом 2000 ми выше в результате статистической обработки данных работы печей разного объема. При уменьшении общего перепада давления уменьшают пропорционально давление газа под колошником. Причем, регулирование общего перепада производят до момента, когда общий перепад отклонился не более, чем на 3-4% уровня, соответствующего заданному значению давления газа под колошником. Это является нижней границей изменения давления газа под колошником. Нижняя граница, до которой допускается уменьшение общего перепада давления и, соответственно, давление газа под колошником, как регулирующего параметра. Эта граница установлена по результатам анализа эффективности применения разработанного способа. Увеличение абсолютного значения этой границы приводит к менее положительным результатам регулирования и применения способа в целом. Меньшая величина предела получена для печей объемом до 2000 м3, большая - для печей 2000 м и выше.

При переходе с одного воздухонагревателя на другой (при заполнении) допускается пиковые отклонения общего перепада давления, которые укладываются в границы регулирования с помощью изменения давления газа под колошником.

В том случае, если в процессе регулирования достигнуты граничные значения давления газа под колошником, а уровень перепада отличается на 1,5-3% от заданного, то изменяют расход дутья на 1-2% от номинального расхода с обратным по отклонению знаком, т.е., если перепад давления выше заданного уровня - расход воздуха уменьшают, если перепад ниже - расход воздуха увеличивают. Таким регулированием достигают заданного уровня перепада давления. По существу, дальнейшие действия по регулированию строго регламентированы. Например, после окончания действия возмущающего фактора (задержка выпуска чугуна, загрузки агломерата с рудного двора и т.д.) перепад давления изменяется в сторону противоположную от предыдущего изменения. Если ранее перепад приходилось снижать, чтобы погасить возмущающий фактор, то здесь, после исключения его, перепад следует повышать и наоборот, Тем самым, и действия по регулированию строго обусловлены и производятся в обратной последовательности, как по характеру действия - сначала регулируем расходом дутья, а потом давлением газа под колошником, так и по знаку воздействия - если ранее увеличивали расход дутья, то теперь следует снижать и наоборот, Изменение расхода дутья на 2% для печей до 2000 м3 и на 1 % для печей 2000 м3 и свыше является достаточным регулирующим воздействием и технически реализуемо на воздуходувной машине.

Регулирование общего перепада давления может осуществляться в автоматическом режиме, При увеличении общего перепада давления автоматически прикрывается клапан дроссельной группы, увеличивая давление газа и сохраняя, тем самым, общий перепад на прежнем уровне. При снижении общего перепада дроссельный клапан открывается, уменьшая давление газа под колошником и сохраняя, тем самым перепад на прежнем уровне. В случае достижения указанных пределов регулирования изменяют расход воздуха по команде на воздуходувную машину.

Пример 1. Способ реализуется на доменной печи объемом 3200 м НЛМК. Печь работает на местном агломерате (70%) и окатышах (30%). Параметры дутья: расход воздуха 5400 м /мин., температура 1125°С, влажность 6 г/м3, концентрация кислорода 32,4%, расход природного газа 140 м3/т чугуна. Общий перепад давления 145 КПА, номинальное давление газа под колошником 200 КПА. При увеличении общего перепада на 20 КПА увеличивают давление газа

под колошником на 20 КПА (на 10%), При увеличении давления газа под колошником общий перепад принимает заданное значение 145 КПА.

П р и м е р 2. Условия те же, что в

примере 1. Общий перепад снижается на 6 КПА и принимает значение 139 КПА. Снижаем давление газа под колошником на 6 КПА (3%). При снижении давления общий пере0 пад принимает заданное значение 145 КПА. Пример 3. Условия те же, что в примере 1. Общий перепад увеличивается на 9 КПА увеличиваем давление газа под колошником на 9 КПА (на 4,5%). При увели- чении давления под колошником общий перепад принимает значение 145,

Пример 4. Способ реализуется на доменной печи объемом 1000 м . Печь работает на местном агломерате (65%) и окатышах (35%). Параметры дутья: расход воздуха 1700 м /мин, температура 1140°С, влажность 7 г/м3, концентрация кислорода 34%,

5 расход природного газа 140 м3/т чугуна. Общий перепад давления поддерживается на уровне 100 КПА, давление газа под колошником 120 КПА. При снижении общего перепада давления на 5 КПА (абсолютное

Q значение Робщ 95 КПА) уменьшают давление газа под колошником на 5 КПА (на 4%). При увеличении давления газа под колошником общий перепад принимает заданное значение 100 КПА.

5П р и м е .р 5. Условия работы печи

аналогичные примерам 1 и 2. Общий перепад давления увеличился на 20 КПА. С целью снижения общего перепада давления, давление газа под колошником увели0 чили на 20 КПа и оно приняло абсолютное значение 220 КПА. Общий перепад давления снизился до 145 КПА, но продолжал расти. Расход воздуха сократили на 1 %( на 60 м3/мин.). После этого общий пере5 пад давления принял заданное значение 145 КПА. При снижении общего перепада давления расход воздуха возвратили на прежний уровень и дальнейшее регулирование производят с помощью изменения дав0 ления газа под колошником.

Пример 6. Условия работы печи аналогичные примеру 4. Общий перепад давления увеличился на 10 КПА и принял значение 110 КПА. Увеличение давления га5 за под колошником на 10 КПА привело к снижению общего перепада до 100 КПА, но он продолжал расти. Для установления заданного значения общего перепада давления снизили расход воздуха на 2% (на 30 м /мин) и общий перепад принял заданное

значение. При снижении общего перепада расход воздуха возвращают на прежний уровень и продолжают регулировать перепад с помощью давления под колошником.

Пример 7. Условия работы печи (аналогичные примерам 1,2. Общий перепад давления снизился на 6 КПА, стал 139 КПА. С целью увеличения перепада давление газа под колошником его снизили на 6 КПА и оно приняло значение 194 КПА. Однако общий перепад давления не принял заданное значение (145 КПА). Для этого увеличиваем расход воздуха на 50 . (1 % от общего расхода дутья). После этого общий перепад принимает заданное значение, Спустя некоторое время общий перепад стал увеличиваться. При увеличении общего перепада возвращаем расход воздуха на прежний уровень (снижаем на 50 м /мин) и дальнейшее регулирование производим с помощью изменения давления газа под колошником.

0

5

0

Формула изобретения

1.Способ регулирования хода доменной печи, включающий загрузку шихты, подачу горячего комбинированного дутья, поддержание заданного общего перепада давления в печи, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при увеличении общего перепада давления на 4.5-10% от заданного значения или уменьшения его на 3-4% пропорционально увеличивают или уменьшают давление газа под колошником.

2.Способ по п. 1, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что при достижении давления газа под колошником граничного значения и отклонении . общего перепада давления на 1Д- 3% от заданного, давление газа под колошником поддерживают на уровне граничного значения и изменяют расход дутья на 1-2% от номинального уровня в сторону, противоположную изменению общего перепада давления, а после снижения общего перепада давления до заданного, расход дутья изменяют до номинального уровня.

Сущность изобретения: способ включает загрузку шихты, подачу горячего комбинированного дутья, а также увеличение или уменьшение давления газа под колошником пропорционально увеличению или уменьшению общего перепада давления на 4,5- 10% или на 3-4% от заданного значения. 1 з.п. ф-лы.