Спосіб регулювання теплового стану доменної печі

Спосіб регулювання теплового стану доменної печі за даними хімічного складу колошникового газу й шихтових матеріалів шляхом зміни параметрів дуття, який відрізняється тим, що імпульс впливу на зміну вологості або температури дуття формують дискретно через задані інтервали часу за знаком і величиною відхилення вмісту суми (CO + СО2) у складі колошникового газу щодо заданого оптимального її значення з урахуванням зміни вмісту кисню в комбінованому дутті й карбонатів у шихті. (19) (21) u200902129 (22) 06.04.2009 (24) 25.09.2009 (46) 25.09.2009, Бюл.№ 18, 2009 р. (72) НАБОКА ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, ПОЛЯНСЬКИЙ ГЕННАДІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ФОМЕНКО ОЛЕКСАНДР ПАВЛОВИЧ, КРУТАС МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ, ШАРАПОВ МИХАЙЛО ЕГОРОВИЧ (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО ЗАПОРІЗЬКИЙ МЕТАЛУРГІЙНИЙ КОМБІНАТ "ЗАПОРІЖСТАЛЬ" 3 корекцією температури дуття, а також н; враховані показники співвідношення прямого й непрямого відновлення окислів заліза, що істотно впливає на доменний процес і склад колошникового газу. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалення способу регулювання теплового стану доменної печі шляхом одержання нових імпульсів впливів на доменний процес і за рахунок формування оптимальних керуючих впливів стабілізувати тепловий режим доменної плавки, що приведе до зниження витрат коксу й підвищення якості чавуну. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі регулювання теплового стану доменної печі, що включає вимір, та врахування аналізу складу колошникового газу, шихтових матеріалів і впливу на доменний процес шляхом корекції параметрів дуття (зміна вологи або температури); відповідно до винаходу, імпульс впливу формують за знаком і величиною відхилення суми (СО + СО2) колошникового газу, використовуючи її як критерій прямого відновлення, щодо заданого оптимального значення. При цьому враховуються інші фактори, що впливають на склад колошникового газу (зміна параметрів дуття, витрати природного газу й кисню, винос колошникового пилу, зміна складу шихтових матеріалів), і як критерій теплового стану горна доменної печі прийнята середньоінтегральна температура рідкого чавуну на випусках з доменної печі. Між істотними ознаками корисної моделі й технічним результатом, що досягається, є наступний причинно-наслідковий зв'язок. Вибір і обґрунтування способу регулювання теплового стану горна доменної печі обумовлені необхідністю стабілізації процесу доменної плавки й забезпечення оптимального теплового режиму, пов'язаного з раціональною витратою коксу і якістю чавуну. Формування керуючих впливів на доменний процес з метою стабілізації теплового стану горна доменної печі виконується по аналізу складу колошникового газу й шихтових матеріалів. За результатами досліджень, проведених на комбінаті «Запоріжсталь», найбільш достовірним комплексним показником нагріву горна, який відображує тепловий режим доменної плавки за певний проміжок часу, є середньоінтегральна температура рідкого чавуну на випусках з доменної печі. За даними досліджень, проведених нами й іншими авторами, якщо не змінюється вміст кисню в комбінованому дутті, частка прямого відновлення та вмісту карбонату в шихті, то вміст суми (СО + СО2) у колошниковому газі залишається постійним і визначає співвідношення прямого й непрямого відновлення окислів заліза. Якщо в деякому об'ємі шихти в зоні непрямого відновлення внаслідок погіршення розподілу газів на колошнику або внаслідок погіршення відновлюваності залізовмісних матеріалів буде віднято менше кисню, то, безумовно, надлишковий кисень буде віднятий у зоні прямого відновлення з витратою твердого вуглецю й більшої кількості тепла. Про збільшення частки прямого відновлення можна судити заздалегідь по приросту (CO + СО2) у колошниковому газі до того, як матеріали з недо 44149 4 стачею фізичного нагрівання й вуглецю коксу прийдуть на фурми. Ця сума пропорційна ступеню прямого відновлення, а, отже, і ступеню похолодання горна печі й навпаки. Якщо зменшиться сума (CO + СО2) у колошниковому газі, то це означає зменшення частки прямого відновлення окислів заліза, а, отже, через якийсь час (залежно від швидкості сходу шихти) варто очікувати приходу на фурми зайвого коксу й добре нагрітих матеріалів. При використанні суми (CO + СО2) як критерію прямого відновлення, а, отже, і теплового стану горна, необхідно вміти враховувати вплив на (CO + СО2) інших факторів, до яких відносяться: - зміна частки кисню в дутті; - зміна складу карбонатів у шихті; - зміна витрати природного газу; - винос колошникового пилу. При проведеннідосліджень по визначенню взаємозв'язку між тепловим станом горна доменної печі й складом колошникового газу, всі параметри, що характеризують роботу доменної печі, реєструвалися як середньоарифметичне значення через задані інтервали часу за допомогою масспектрометричного комплексу «Гранат». Тепловий стан горна доменної печі характеризувався температурою рідкого чавуну на випусках (середньоінтегральна температура чавуну). У результаті обробки експериментальних даних, що характеризують тепловий стан і хід доменної печі, отримані статичні й динамічні характеристики (параметри) по каналах збурюючих і управляючих впливів на доменний процес. Дослідним шляхом знайдені кількісні залежності між зміною суми (CO + СО2) у колошниковому газі, а також приростом температури й вологості дуття й середньоінтегральною температурою рідкого чавуну на випусках, що характеризує нагрів горна Dti = k1Dt д Dti = k 2D (CO + CO2 ) Dt i = k 3 DW де Dti - приріст середньоінтегральної температури чавуну на випусках, °С; Dt д - приріст температури дуття, °С; D(СО + СО2 ) - приріст суми CO і СО2 у колошниковому газі, %; ( W - приріст вологості дуття, Т/година; k1 = 0,75 °C , k 2 = 45 °C , k 3 = 30,3 °C °C % (T год) - коефіцієнти передачі Дослідженнями також було встановлено, якщo в горн попадає шихта з більшим рудним навантаженням, ніж у попередньому періоді (наприклад, при збільшенні вмісту вологи в коксі, заліза в агломераті, при зменшенні виносу колошникового пилу), то за інших рівних умов відбувається зниження нагрівання доменної печі, вміст СО2 в газі зростає. З іншого боку, збільшення вмісту СО2 в газі при нормальному стані горна є показником подальшого підвищення нагрівання (через повний час). Аналогічні протиріччя спостерігаються й при зниженні вмісту СО2 у газі. Тому, за критерій зміни 5 44149 ступеня прямого відновлення заліза в печі прийнята зміна суми (CO + СО2) колошникового газу. Як показали дослідження, зсув часу між зміною вмісту СО2 у газі й наступною зміною нагріву печі коливається в межах від 2 до 4 годин і становить при зміні ступеня прямого відновлення 2...3 години. На межі зон непрямого й прямого відновлення у випадку попередньої зміни частки непрямого відновлення відповідно до кількості кисню, що залишився в шихті, утворюється більша або менша кількість окису вуглецю, про що просигналізує зміна вмісту (CO + СО2) у колошниковому газі. Сутність корисної моделі полягає в наступному: Відповідно до зміни вмісту (CO + СО2) у колошниковому газі для компенсації зміненої потреби в теплі в зоні прямого відновлення можна змінити температуру або вологість дуття для того, щоб зберегти нагрів горна на колишньому рівні. При постійному складі комбінованого дуття зменшення суми (CO + СО2) у колошниковому газі свідчить про підвищення нагріву. Збільшення вмісту (CO + СО2) у газі свідчить про зниження нагріву печі. При регулюванні теплового стану доменної печі, формування керуючого впливу на тепловий стан горна доменної печі (зміна вологості або температури дуття) здійснюється дискретно в часі за знаком і величиною відхилення сумарного вмісту компонентів (CO + СО2) у колошниковому газі відносно заданого числового значення, що відповідає оптимальному тепловому стану й ходу доменної печі (воно встановлюється експериментально, наприклад 41-42 %). Вплив здійснюють зміною вологості або температури дуття відповідно до рівнянь, наведених нижче: Dt д = -k1D (CO + CO2 ) (1) де Dt д - зміна температури дуття, необхідної для підтримки теплового стану горна доменної Комп’ютерна верстка І.Скворцова 6 печі на заданому рівні при зміні складу колошникового газу, °С; k1 - коефіцієнт передачі (для досліджуваної печі k1 = 0,65 °C ); % CO, CO2 - зміст у колошниковому газі окису вуглецю, вуглекислого газу, % об'ємні. DW = k 2D(CO + CO2 ) (2) де DW - зміна вологості дуття, необхідної для підтримки теплового стану горна доменної печі на заданому рівні при зміні складу колошникового газу, т/год k 2 - коефіцієнт передачі; k 2 = 1,5 (Т год) % Запропонований спосіб був випробуваний на МК «Запоріжсталь», На доменній печі об'ємом 1513 м3 постійно подасться 0,5 тонн/год пару. Регулювання теплового стану горна доменної печі виконувалось зміною температури дуття, або зміною вологості дуття відповідно до рівнянь (1, 2). Вміст СО, СО2 визначався автоматично за допомогою мас-спектрометричного комплексу «Гранат». Всі обчислювальні операції здійснюють в АСУТП ДП-3. Результати у вигляді рекомендації видавалися майстрові доменної печі з виводом на монітор. Запропонований спосіб регулювання теплового стану горна доменної печі дозволяє шляхом своєчасного впливу на доменний процес зміною параметрів дуття (витрат пару або температури дуття) добитися недопущення більше істотного й значного відхилення від оптимального нагрівання горна доменної печі. Даний спосіб керування тепловим режимом доменної плавки показав себе з позитивної сторони. Він простий надійний, ефективний і легко освоюється майстрами доменних печей. Здійснення пропонованого способу стабілізує тепловий режим доменної плавки, що дозволяє знизити витрати коксу й підвищити якість чавуну. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601