Спосіб управління тепловим режимом доменної плавки

Спосіб управління тепловим режимом доменної плавки, що включає вимірювання температури чавуну і вплив на витрати палива, температуру і вологість дуття, який відрізняється тим, що імпульс впливу на витрати палива, температуру і вологість дуття формують по знаку і по величині відхилення середньоштегральної температури чавуну на випусках з доменної печі відносно заданного значення Винахід відноситься до чорної металургії і може бути використаним для управління доменним процесом ВІДОМІ способи управління тепловим режимом доменної печі шляхом знаходження зміни вмісту кремнію в чавуні і корекції рудного навантаження пропорційно прогнозованим змінам вмісту кремнію від заданих значень (Китаев Б Н , Ярошенко Ю Г , Лазарев Б Л Теплообмен в доменной печи - М Металлургия, 1966 с 240 - 251, заявка Японии № 61 - 257404, кл С21В 5/00 1986, заявка Японии № 55 - 131107, кл С21В 5/00 1980, а с СССР № 1648985, МКИ 5 С21В 5/00, 1991) Недоліком відомих способів є те, що показником теплового стану горна доменної печі приймається вміст кремнію в чавуні, котрий не завжди точно характеризує цей стан, оскільки він залежить ще, як показали дослідження, від шлакового режиму шлаковим режимом, в результаті котрого забезпечується відновлення кремнію в чавуні при менших витратах палива і більш низькій температурі доменної печі В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу керування тепловим режимом доменної плавки шляхом одержання нового імпульсу впливу на тепловий стан горна доменної печі і за рахунок формування оптимального керуючого впливу стабілізувати тепловий режим доменної плавки, що веде до зниження питомих витрат коксу і підвищення якості чавуна Поставлена задача вирішується тим, що в способі керування тепловим режимом доменної плавки, що включає вимірювання температури чавуна і вплив на витрати палива температуру та вологість дуття, згідно винаходу імпульс впливу формують по знаку та величині відхилення середньоштегральної температури чавуна на випуску з доменної печі відносно заданого значення Між суттєвими ознаками винаходу і одержуваним технічним результатом має місце такий причинно-наслідковий зв'язок Вибір і обгрунтування критерію теплового стану доменної печі обумовлені необхідністю стабілізації процесу плавки і забезпечення оптимального теплового режиму, зв'язаними з раціональними витратами коксу При управлінні доменним процесом найважливішим фактором технологічного контролю теплового стану доменної плавки є сукупність параметрів, що характеризую, тепловий стан фурменої зони, а також нагрів і ХІМІЧНИЙ склад рідкого чавуну Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб керування тепловим режимом доменної плавки (а с СССР № 1668402, МКИ 5 С21В 7/24, 1991), вибраний прототипом Відомий спосіб поєднує вимірювання температури чавуну та вплив на витрати палива на температуру і вологість дуття Однак у відомому способі вплив на процес здійснюється з урахуванням вмісту кремнію в чавуні Проведені дослідження на комбінаті "Запоріжсталь" показали, що вміст кремнію в чавуні не завжди узгоджується з тепловим станом горна доменної печі Високому ВМІСТОВІ кремнію в чавуні не завжди відповідає висока температура рідкого чавуна на випусках із доменної печі Це пояснюється коливаннями властивостей шлаків, тобто таким 00 со Ю 44538 та шлаку на випусках Контроль температури в фурмених зонах дозволяє встановити характер сходу шихти, визначити рівень нагріву горна, а також порушення теплового режиму по обводу печі, викликані формуванням настилі, прогоранням фурм, сповзанням гарнісажу За результатами досліджень, проведених на комбінаті "Запоріжсталь" найбільш вірогідним комплексним показником нагріву горна, який висвгглює тепловий режим доменної плавки за певний проміжок часу, є температура рідкого чавуну і шлаку на випуску з доменної печі, оскільки коефіцієнт кореляції залежності вмісту кремнію в чавуні [Si] ВІД середньоінгегральної температури чавуну на випусках з доменної печі дорівнює 0,5 0,55, тобто залежність слабка (див графіки фіг 1) Окрім того, на сучасних доменних печах випуск чавуну займає до 50% добового часу, а на великих печах (до 5000м3) і того більше, у зв'язку з цим приріст температури чавуну між випусками являється оптимальним імпульсом для формування регулюючого впливу при стабілізації температурного режиму доменної плавки Температура чавуну по ходу випуску змінюється на декілька десятків градусів Тому в ролі критерію теплового режиму доменної плавки запропонована середньоштегральна температура рідкого чавуну на випусках з доменної печі, котра визначається з формули 1 Ь / ч -Jtr(t)dt х де t, - серед ньоштегральна температура чавуну, °С, t r - температура чавуна, вимірювана в межах випуску, °С, то -тривалість випуску, хв , a, b - ВІДПОВІДНО час початку та кінця випуску, t - час, хв Сутність винаходу полягає в наступному При керуванні тепловим режимом доменної плавки формування керуючого впливу на тепловий стан горна доменної печі (зміна витрати коксу, температури та вологості дуття) здійснюється по знаку та величині відхилення середньоінтегральної температури чавуну відносно заданого значення середньоінтегральної температури, відповідної оптимальному нагріву горна доменної печі На кожному випуску чавуну з доменної печі виміряють безперервно його температуру на протязі випуску будь-яким відомим методом Далі визначають середньоштегральну температуру чавуну за формулою, що наведена вище Потім розраховують відхилення середньоінтегральної температури відносно заданого значення AT =t l 3 -t, де AT, - відхилення середньоінтегральної температури від заданого значення, °С, t m - задане значення, °С, t, - значення середньоінтегральної температури на випуску з доменної печі, °С І далі за відхиленням ДТ, формують керуючий вплив "згори" (зміна рудного навантаження) або "знизу" (змінатемператури або вологості дуття) Вплив проводять на витрату палива, температуру та вологість дуття в залежності від знаку та величини приросту середньоінтегральної температури ДТ, відносно заданого значення Основний вплив проводиться при керуванні "згори" зміною витрати коксу (рудного навантаження) Оцінюючи зміну теплового стану горна доменної печі за знаком та величиною відхилення середньоінтегральної температури відносно и заданого значення, потрібно аналізувати ці відхилення не тільки на останньому, але и на попередніх двохтрьох випусках, щоб оцінити тенденцію зміни теплового режиму горна доменної печі І в зв'язку з цим проводити керуючий вплив "зверху" або "знизу" за пропорційним законом керування Компенсуючий вплив "зверху" по каналу навантаження-нагрівання горна доменної печі визначається за наступною формулою ^г = ko(t|3~M де Др / k - зміна рудного навантаження (змінення маси коксу в подачі, тобто зміна витрати палива), t m - задане значення середньоінтегральної температури, °С, t, - середньоінтегральна температура, визначена на останньому випуску, °С, ко - коефіцієнт передачі залежності середньоінтегральної температури чавуну від рудного навантаження, ёа еІепб і йа °N Так для доменної печі об'ємом 1513м з урахуванням впливу основних технологічних факторів на продуктивність виробництва та витрату коксу і результатів досліджень цей коефіцієнт дорівнює еа еІепб і йа К п =3,75 °N При впливі "зверху" зміни ходу відновлювальних та теплообмінних процесів в нижній зоні відбиваються на тепловому режимі плавки з затримкою 6 8 годин Тому для забезпечення максимально можливої стабілізації теплового режиму доменної плавки керування "зверху" повинне доповнюватись керуванням "знизу", тобто зміною температури дуття (tfl) або вологості дуття (wfl) використовуючи наступні залежності At fl = k 1 (t i a -t l ) Awfl=k2(tl3-t,) де ki - коефіцієнт передачі залежності середньоінтегральної температури чавуну від темпера°С тури дуття, — , кг коефіцієнт передачі середньоінтегральної температури вологості дуття, ті сйа залежності чавуну від ^— , °N ДІІД - приріст температури дуття, Д\л/Д - приріст вологості дуття, t m - задане значення середньоінтегральної температури Так для доменної печі об'ємом 1513м3 з урахуванням впливу основних технологічних факторів на продуктивність виробництва та витрату коксу, а 44538 оптимальному нагріву горна, прийнято 1440°С Птакож результатів досліджень, вони ВІДПОВІДНО дори відхиленні середньоінтегральної температури рівнюють на ±20°С збільшується або зменшується витрата °С пари на 0,5т/год або ж ЗМІНЮЄТЬСЯ температура дс кі = 1,5 ° = 1,5, уття ВІДПОВІДНО на 30°С При відхиленні середньоінтегральної темперПри керуванні "знизу" усувається транспортне атури на ±30°С використовуються ті самі засоби взапізнення та перехідний процес визначається копливу на доменну піч, і, крім того, зменшується ефіцієнтом передачі та постійною часу даного канабо збільшується витрата коксу на ЮОкг/под алу впливу, що значно збільшує якість перехідного У випадку збільшення середньоінтегральної процесу температури чавуну на 40°С і більше, температура Зі ЗМІНОЮ ВОЛОГОСТІ дуття змінюються витрати дуття зменшується на 60°С або ж витрата пари збтепла в горні на розклад водяної пари, і, як наслідільшується до 1,5т/год ок, змінюється тепловий баланс нижньої частини При зниженні середньоінтегральної темперапечі тури на 40°С витрата коксу на подачу збілДо зниження температури дуття звертаються в ьшується на 100 200кг і подається додатково 4 5 разі підвищеного нагріву горна доменної печі (висскипів коксу Температура дуття при цьому підтрокої середньоштегральної температури чавуну на имується максимально можливою випусках) Це призводить до охолодження Після стабілізації теплового режиму плавки всдоменної печі і тому повинно супроводжуватись тановлюється початковий режим зміною рудного навантаження Запропонований спосіб керування тепловим рПри зниженні середньоштегральної темпежимом доменної плавки дозволяє шляхом вератури потрібно підвищити температуру дуття, часного впливу на доменну піч зміною витрати однак при роботі на високотемпературному дутті зкоксу в подачі або зміною параметрів дуття (витраазвичай резерв нагріву дуття незначний, тому крати пари або температури дуття) більш оперативно ще формувати імпульс впливу зміною вологості двпливати на тепловий стан горна доменної печі уття Цей спосіб керування тепловим режимом домПри канальному, периферійному і тугому ході енної плавки показав себе з позитивного боку Він доменної печі керування тепловим режимом дпростий, ефективний та легко засвоюється майсоменної печі не рекомендується Після впливу "трами доменних печей згори" формування наступного імпульсу впливу Використання запропонованого способу збілвиконується за часом не раніше, ніж після трьох ьшує точність та надійність оцінки теплового стану випусків горна доменної печі і стабілізує тепловий режим Даний спосіб було випробувано на МК доменної плавки, що дозволяє знизити витрати к3 "Запоріжсталь" На доменній печі об'ємом 1513м оксу та підвищити якість чавуну (стабілізація вміпостійно подається в дуття 0,5т/год пари За засту кремнію і зниження вмісту сірки в чавуні) дане значення середньоштегральної температури чавуну на випусках з доменної печі, що відповідає Ь с 12 то tor 1.0 / \ * І5О0 ноо 0 1 2 3 4 V І 7 8 9 Ш Л 12 13 U 15 16 uf>y£:f За іе*.шіггь вміету кремній v чавуні JSi| і сереяньоінтегральної температури чавуну в и вняуекіа з доменної печі ФІГ. ДП "Український інститут промислової власності "(Укрпатент) Україна, 04119, Киів-119, вул сім'ї Хохлових, 15 (044) 456-20-90