Способ регулирования теплового состояния доменной печи Советский патент 1981 года по МПК C21B7/24 

Изобретение относится к черной ме таллургии, в частности к регулированию теплового состояния доменной печи, и может быть использовано в других шахтных печах. Известен способ регулирования доменной печи, в котором расход кокса меняют в темпе с загрузкой в зависимости от удельной продолжительности истечения кокса из весовой воронки, с/т. От снижения расхода кокса и повышения производительности печи полу чен экономический эффект 130 тыс.руб Б год ll. Недостатком этого способа является то, что в нем учитывается только свой ства кокса и только свойства, отражаемые продолжительностью его истечения (влага, крупность). . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату явJIяeтcя способ регулирования теплового состояния доменной пе чи, включающий изменение расхода кокса в темпе загрузки в зависимости от нагрева горна 2. Недостатком известного способа является запаз давание регулирования, что не позволяет стабилизировать нагрев горна, снизить расход кокса и улучшить качество чугуна. Цель изобретения - поддержание баланса прихода и расхода тепла в горне при изменении объемной массы шихты, улучшение качества чугуна и экономии расхода кокса на плавку. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулирования теплового состояния доменной печи увеувеличивают вес кокса на 0,2-10% при уменьшении объема загружаемой шихты на 1% по сравнению с заданны объемом шихты, отнесенном к 1000 нм приведенного кислорода дутья и наоборот. . Возможность регулирования теплового. состояния доменной печи и стабилизации нагрева горна предлагаемым способом подтверждается длительными опытами измерения удельной продолжительности истечения кокса и агломерата (.с/т:) иэ весовой воронки. Оказалось, что при уменьшении продолжительности истечения нагрев горна при проплавке этих материалов .снижается. В противном случае - нагрев горнэ повышается. Эти же исследования установили, что колебания продолжительности истечения кокра и агломерату отражают в изменения их объемной массы. Увеличение продолжительности истечения сви детельствовало об уменьшении объемной массы, уменьшение - об увеличении объемной массы. Было установлено, чт влияние колебаний объемной массы загружаемых материалов на нагрев горна объясняется нарушением баланса тепла доменной печи, возникающем под воздей - твием изменения скорости загрузки Материалов по отношению к скорости по ступления тепла в доменную печь. .Чем меньший объем занимают загружаемые материалы и чем быстрее освобождается объем доменной печи, тем больше скорость загрузки материалов и тем, следовательно, больше будет потребность в тепле, так как эта потребность прямо пропорциональна массе загружаемых материалов. Понятно, что если вследствие увеличения объемной массы загружаемых подач стал меньше, например на 5%, в один и тот же освобождающийся объем доменной печи их будет загружено на 5% больше Естественно, что для подогрева до нормального уровня эти подачи должны за весь период опускания от уровня засыпи до зоны горения получить и тепла на 5% больше. Скорость освобождения объема доменной печи при постоянном расходе природного газа и других топливных добавок к дутью (именно так работают доменные печи) прямо пропорциональна расходу кислорода с дутьем и обратно пропорцио- нальна объемной массе сжигаемого кок са и переплавляемой железорудной ших ты. Таким образом, скорость загрузки материалов в доменную печь и, следовательно, скорость потребления тепла в доменной печи прямо пропорциональна объемной массезагружаемых и обратно пропорциональна объемной мас се переплавляемых материалов. Ско- . рость же прихода тепла в доменную печь при постоянном соотношении добавок к дутью прямо пропорциональна только расходу кислорода с дутьем. На единицу кислорода дутья, таким образом, выделяется одинаковое количество тепла. Взяв отношение массово загрузки материалов в доменную печь к поданному за тот же период кислоро ду дутья, получим отношение потребно ти в тепле к единице полученного теп ла. При увеличении этого отношения следует ожидать снижения нагрева гор на, в противоположном случае - повышения нагрева горна. Именно на этом принципе основан предлагаемый способ регулирования Анализ этого соотнсщ1ения, однако, по казал, что массовую скорость загрузки материалов в доменную печь следует заменить прямо пропорциональным ей объемом загру:1 авмой шихты, причем объем вычисляетЬя исходя из принятия объемной массы каждого компонента шихты постоянным. Указанная замена необходима для того, чтобы изменения массы кокса, производимые мастером из-за влияния на тепловое состояние доменной печи факторов, не учитываемых предлагаемым способом, а также самы изменения массы кокса в подачу согласно способу, не отражались на величине коррекции кокса. Именно этим требованиям удовлетворяет эта ,за1лена, так как изменение массы кокса вызывает прямо пропорциональное изменение как объема загружаемых материалов (числитель), так и времени их срабатывания (знаменатель на одну и ту же величину. Пределы изменения массы кокса на 1% отклонения объема загружаемой шихты от эталонного 0,2-1,0% установлены в основном исходя из опыта Е)аботы доменной печи с регулированием массы кокса предлагаемым способом. В этих опытах на 1% разности между измеренным объемом шихты, отнесенным к 1000 нм кислорода дутья и эталонным объемом,, массу кокса в последующую серию подач изменяли с учетом знака на 0,5%. При возрастании измеренного объема по сравнению с эталонным на 1,0% массу кокса увеличивали на 0,5%, при уменьшении на 1,0% уменьшали на 0,5%. В опытной плавке колебания кремния в чугуне снизилась по дисперсии на 22%, расход кокса снизился на 1,0% производительность печи возросла на 0,4%. Доменная печь в период опыта работала на коксе мокрого тушения и агломерате без отсева мелочи. Поэтому изменение 0,5% раствора кокса на 1,0% изменения объема шихты согласно предлагаемому способу, как опробированное принято в качестве среднего значения. Установлено, при стабилизации железорудной шихты и сильных колебаниях влаги в коксе (случай с хорошим отсейом мелочи от агломерата необходимо на 1% изменения объема шихты, расход кокса изменять на 1% (+1,0% влаги в коксе увеличивает объем загружаемой шихты на 1,0%), при стабилизации кокса и сильных колебаниях гранулометрии железорудной шихты Сслучай работы на коксе сухого тушения необходимо на 1,0% изменения объема Шихты расход кокса изменять меньше,, чем на 0,5% и принять это снижение до 0,2%. Эталонный .объем загружаемой шихты - это среднее значение текущих объемов загружаемой шихты на единицу приведенного кислорода дутья. Он определяется условиями регулирования и при необходимости незначительно изменяется для центровки коррекции кокса около нулевого значения. В случае однозначного отклонения на длительное время коррекций от нулевого значения эталонный объем соответственно изменяют, одновременно перенося постоянную однозначную коррекцию в постоянное задание. Из опыта по регулированию теплового состояния доменной печ путем коррекции кокса предлагаемым способом и по Продолжительности исте чения кокса из весовой воронки рекомендуется суммарные коррекции предлагаемым способом ограничить в начал ный период регулирования пределами i3-5%. Для реализации способа необходима всегда имеющаяся информация о состав шихты, числе загруженных подач, расходе приведенного дутья и содержании в нем кислорода. Из изложенного ясно что способ может быть реализован в повседневной практике с помощью указанного в формуле порядка действия или осуществлен в виде автоматическо системы коррекции в соответствии к приведенным ниже алгоритмам. Способ реализуется следующим образом. Коррекция массы кокса в последующую подачу или серию подач прои водится по формуле

, noc Ъад

--Qr- iiG,,T° H) Qnoc скорректированная масса кокса в последующую подач ууз или серию подач, т, О - заданная масса кокса в по дачу, т; дОц- величина коррекции кокса в подачу, т. )° - |ПОАД 91П где К - изменение расхода кокса на 1% отклонения объема загружа мой шихты от эталонного, %, V(k -. объем загружаемой шихты, приходящийся на единицу при веденного кислорода дутья, м7нм (1000 нмЗ); Vg-r - эталонный объем загружаемой шихты, приходящийся на еди цу кислорода дутья, м /нм {1000 ни). (GgPlyinia 1Уа % бУигв /Ур - 1 - °° QJPS,,. м НОООм Gi Р - скорректированная мас са кокса в предыдущую подачу,, т; соответственно масса .niiB. кокса, агломерата, из вестняка, руды, проче го компонента в подачу, т;

3n ,Ti объемная масса, соответственно, кокса, агломерата, известняка, руды, прочего компонента, г - приведенный средний расход дутья за период загрузки одной додачи, , средняя концентрация кислорода в дутье за период загрузки одной подачи, %,. fc - продолжительность периода загрузки одной подачи, мин, 00. - произведение 1СО1000 пеоехопа от % Оз. к м и от к 1000 м Од ив (3) во (2), а (2) в (1) горитм коррекции кокса .G, 1 -yg WIpniA . -V (M gp ок-ь В случае подсчета коррекции серии ач коррекции за каждую подачу сумуются, а затем определяется средвеличина, которая вводится в посующую равную серию подач. Пример 1. Объект - доменная ь № 1 Ждановского металлургическозавода им. Ильича, полезным объе1033изменение расхода кокса на 1% отклонения объема загружаемой шихты от эталлоного (принимается ) К, % заданная масса кокса в подачу G , т массам кокса в подачу, Gf, ,т Mcicca агломерата в .подачу тпя., Т масса известняка в подачу, m,g, т объемная масса кокса ( принимается) т/м объемная масса агломерата, Уа I т/.м 2,0 объемная масса известнякa,Jf,,,y т/м 2,0 приведенный расход дутья Q, 2300 концентрация кислорода 6,5 в дутье Qa, % продолжительность поб 4,95 дачи загрузки t, мин эталонный объем загружаемой шихтыVgw, м Подставим значения указанных вел ,чин в алгоритм (4) , f 5,5 П,5 ОД . ( 2300-26,5-6 5,т:т|поА| П р и м. е р 2. При тех же услови что в примере 1 время загрузки одн подачи увеличилось до 0,2 мин, а з данная масса кокса в подачу состав ла 5,7 т. Подставим значения в алг ритм (4) ,.Г 5,1 17.5 , 0,g - -||-Нооооо II I -г тI Vo.Rg 2.0 :2,0 / .O.Rg 2.0 .° ,8 т|ПОА 2ЪОО-26,5-6,2 4,95 При автоматической реализации алго ритм величины , m, тВ Ч ,,То,Т задаются вручную, , Oq, t вычисляется системой на ос основании показаний приборов и зависимости оГР от Oft, с учетом отклонения фактических температур и давления дутья на измерительной шайбе от расчетных и вместе с GJJf вводится ав томатически. При этом надо иметь в виду, что неточность в выбореJf Та Гигв Тр T/i практически. не внесет ошибки в коррекцию, поскольку ,, принимается при этих же значениях объ емной массы. Как видно в алгоритме не предусмот рен учет ряда факторов, влияющи с на интенсивность доменной плавки и, еледовательно, на объем 5агружа емой шихты, приходящийся на 1000 нм кислорода дутья - К этим факто Ьам относятся температура дутья, расходприродного газа, железорудная шихта. Поэтому при значительном изменении расхода природного газа, температура дутья, железорудной шигхты (например, переход с агломерата на железную руду или окатыши) временно коррекцию не производят до получения новых данных об установлении эталонного объема загружаемой шихты (например, в течение 2-х смен). Расход кокса не следует корректировать также при неровном сходе шихты (с подстоями, осадками. Очевидно, что изобретение не ограничивается вышеописанным примером реализации, исходя из него могут быть предусмотрены и другие варианты осуществления, не выходящие за рамки формулы изобретения. Предлагаемый способ испытан на доменной печи Ждановского метзавода им. Ильича.. В период испытания коле бани содержания кремния в чугуне снизились на 22% (по дисперсии, расход кокса снизился на 1%, а производительность печи возросла на 0,4%. В расчете на 1 млн. т. чугуна экономи- ческий эффект в доменйоМ производстве составил около 225 тыс. руб. Формула изобретения Способ регулирования теплового состояния доменной печи, включакиДий изменение расхода кокса в темпе с загрузкрй в зависимости от нагрева чугуна, отличающийся тем, что, с целью поддержания баланса прихода и расхода тепла в горне при изменении объемной массы шихты, улучшения качества чугуна и экономии расхода кокса на плавку, увеличивают вес кокса на 0,2-1% при возрастании объема загруженной шихты на 1% по сравнению с заданным объемом шихты, отнесенньлм к 1000. нм приведенного кислорода дутья и наоборот. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.НИР Разработка и.внедрение способа стабилизации рудной нагрузки доменных печей путем корректировки расхода скипового кокса по колебаниям его свойства. Отчет 750 29661, ИНН. № Б 591005 ДонНИИчермет, 1975. 2.Типовая технологическая инструкция. Днепропетровск, 1967.