Спосіб регулювання роботи доменної печі

Винахід належіть до чорної металургії, а саме, до способів регулювання роботи доменної печі. Відомий спосіб регулювання роботи доменної печі, до складу якого входять одночасний контроль концентрації кисню у дутті, витрати дуття, природного газу і пари [Авт. Свід. СРСР №1239148 МКП С21В7/24]. Недоліком зазначеного способу є неможливість регулювання параметрів дуття в залежності від змінювання фактичної концентрації кисню у дутті для підтримування постійної теоретичної температури горіння і, тим самим не дозволяє стабілізувати надходження тепла у доменну піч разом із дуттьом. Щонайбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого винаходу є спосіб, що включає змінювання витрат природного газу за умовами незмінності параметрів дуття у періоди випусків продуктів плавки і у періоди поміж випусками [Патент України №45801 А МКП С21В5/00]. Недоліком зазначеного способу регулювання роботи доменної печі є те, що при змінюванні фактичної концентрації кисню у дутті за умови незмінності параметрів дуття змінюється теоретична температура горіння і, внаслідок цього, швидкість сходу шихтови х матеріалів, що приводить до нестабільності теплового стану печі, погіршенню ходу печі і коливанням хімічного складу продуктів плавки. В основу вина ходу поставлена задача удосконалення способу регулювання роботи доменної печі шляхом змінювання дій на тепловий стан печі, що забезпечить стабілізацію надходження тепла у доменну піч і, внаслідок цього, досягти найбільш рівного ходу, покращення якості чавун у, зниження витрат природного газу і коксу. Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі, що включає змінювання витрат природного газу за умови незалежності параметрів дуття у періоди випусків продуктів плавки і у періоди поміж випусками передбачені отакі відмінності: Витрати природного газу змінюють за фактичною концентрацією кисню у дутті при заданій теоретичній температурі горіння в залежності на 1% кисню у дутті 1,05-1,07% природного газу у дутті. Поміж суттєвими ознаками винаходу та одержаним технічним результатом існує такий причинно-навідний зв'язок. При постійності параметрів дуття змінювання фактичної концентрації кисню у дутті приводить до змінювання теоретичної температури горіння (1% кисню – 53°С теоретичної температури горіння), об'єму горнових газів і швидкості сходу ши хтови х матеріалів і, внаслідок цього до погіршення теплового стану, ходу і те хніко-економічних показників роботи печі. Для компенсації зміни теплового стану печі відповідно способу, який запропоновано, змінюють витрати природного газу, нагрів і розложення котрого у горні печі за реакцією [1] потребує теплових витрат, за фактичною концентрацією кисню у дутті у відповідному співвідношенні, що дозволить CH4+1/2H2+953ккал = CO + 2Н2 [1] стабілізувати теоретичну температуру горіння, об'єм горнових газів і швидкість сходу шихти і приведе до більш рівного ходу печі і покращенню показників її роботи. Для оптимальних змін витрат природного газу при змінюванні фактичної концентрації кисню у дутті на кожен 1 % прийнято базовий період тривалістю три доби і п'ять експериментальних періодів аналогічною тривалістю. Аналіз впливу змін витрат природного газу до дуття на 1,04%, 1,05%, 1,06%, 1,07%, 1,08% на кожен 1% змінювання фактичної концентрації кисню у дутті (таблиця 1) виявляє що найбільш оптимальною є зміна витрат природного газу у межах 1,05-1,07% на кожен 1% змінювання фактичної концентрації кисню в дутті. При цьому досягнуто найбільш рівний хід печі - загальний перепад тиску склав 1,20-1,25атн; стабілізація хімічного складу чавуну - кількість випусків чавуну, що вкладаються у межі 0,6-0,9% за кремнієм дорівнює 50,953,9%; зниження витрат коксу на 2-4кг/т чавуну і збільшення добового виробництва чавуну на 81-132кг/т доб. Спосіб здійснюється таким чином. Регулюють роботу доменної печі шляхом змінювання витрат природного газу на 1,05-1,07% до дуття на кожен 1% змінювання фактичної концентрації кисню у дутті від заданої для підтримки постійної теоретичної температури горіння. Для заданого нагріву і хімічного складу чавуну ви трати і техніко-хімічний склад шихтових матеріалів, витрати, тиск, температуру и вологість дуття на протязі процесу плавки залишаються незмінними. Конкретній приклад Запропонований спосіб регулювання роботи доменної печі випробувано на ВАТ ЗМК "Запоріжсталь". На доменній печі корисним об'ємом 15133м з постійними витратами дуття - 2800м 3/хв і його параметрами: тиск - 2,55атн; температура – 1150°С; вологість - 9,3г/м 3; системою завантаження, техніко - економічного складу та витрат ши хтови х матеріалів, витрат те хнічного кисню зі заданою концентрацією: - у базовий період змінювання витрат природного газу у періоди випусків продуктів плавки та у періоди поміж випусками здійснюють одночасно зі зміною витрат кисню зі заданою його концентрацією у те хнічному кисні за умови постійних параметрів дуття; - у період дослідно-промислових випробувань змінювання витрат природного газу здійснюють за фактичною концентрацією кисню у дутті на кожен 1 %, яка визначається газоаналізатором, у кількості 1,06%до дуття. Витрати природного газу регулюють за допомогою мікропроцесорного регулятора з обліком параметрів дуття виконавчім механізмом (фіг.1“функціональна схема автоматичного регулювання параметрів комбінованого дуття”) за схемою: з пристроїв вводу витрат холодного дуття 1, природного газу 2, заданої концентрації природного газу у дутті 3, концентрації кисню у дутті 4 до мікропроцесорного регулятора 5 надходять відповідні показники, після обробки яких надається для регулювання витрат природного газу на виконаний механізм 6. Автоматична обробка показників у мікропроцесорному регуляторі (фіг.2 “алгоритм автоматичного регулювання параметрів комбінованого дуття”) здійснюється за допомогою алгоритму вводу параметрів дуття 1 (витрат дуття і природного газу, їх співвідношення та концентрації кисню у дутті); алгоритму, що визначає необхідні витрати природного газу 2; алгоритму, що визначає концентрацію кисню у дутті 3; алгоритму розрахункової концентрації кисню у дутті 4; алгоритму корекції витрат природного газу за фактичною концентрацією кисню у дутті 5; алгоритму співвідношення витрат природного газу до дуття 6 та алгоритму виконавчих пристроїв, що регулюють 7. Основні техніко - економічні показники роботи доменної печі приведені у таблиці 2. Внаслідок стабілізації теплового режиму доменної плавки шляхом змінювання витрат природного газу за фактичною концентрацією кисню у дутті, відбулось покращення теплового підготування шихтови х матеріалів та ступінь їх відновлення: - хімічний склад чавуну - збільшилась кількість випусків чавун у, що вкладається у межі 0,6-0,9% за кремнієм на 3,4%; досягнуто більш рівний ход печі - кількість підвисань шихти зменшилась з 2 до 0 (на 100%); зменшилися витрати природного газу на 6,7тис.м 3/доб і витрати коксу на 5кг/т чавуна. Реалізація способу, що запропоновано, дозволить добитися стабілізації теплового стану печі і, внаслідок цього, зменшити витрати природного газу і коксу. Таблиця 1 Показники роботи доменної печі в базовий та дослідний періоди № 1. 2. 3. 4. 5. Показники База Зміна витрат ПГ на 1% змінювання фактичної концентрації кисню в дутті, % Загальній перепад тисків, атн Кількість випусків чавун у, що вкладаються в межі 0,6-0,9% за кремнієм, % Витрати коксу, кг/т Виробництво чавун у, т/доб Витрати дуття Температура дуття Вологість дуття Задана концентрація кисню у дутті 1 2 1,04 1,05 1,28 1,26 49,9 482 2769 Періоди 3 4 5 1,06 1,07 1,08 1,21 1,20 1,25 1,29 50,1 50,9 53,8 52,4 52,0 483 2812 480 2850 478 2901 478 2895 481 2806 2800м 3/хв 1150°С 9,0г/м 3 25,6% Таблиця 2 Показники роботи доменної печі у базовий період і період дослідно - промислових випробувань № 1. 2. 3. 4. 5. 6. Показники Змінювання витрат природного на кожен 1% змінювання фактичної концентрації кисню у дутті, % Кількість випусків чавун у, що вкладаються у межі 0,6-0,9% за кремнієм, % Кількість підвисань шихти, шт. Параметри дуття: витрати, м 3/хв. тиск, атн температура, °С вологість, г/м 3 Витрати коксу, кг/т чавун у Витрати природного газу, тис. М3 /доб. Базовий період Період досліднопромислових випробувань 1,06 50,3 53,7 2 2790 2,55 1150 9,6 481 314,4 2800 2,55 1150 9,6 476 307,7