Спосіб оцінки теплового стану доменної печі

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано в системах управления тепловым режимом доменной плавки. Важнейшим условием экономичной работы доменной печи й получения чугуна заданного химсостава является стабильный нагрев печи на заданном тепловом уровне. В реальных условиях поддержание стабильного теплового состояния представляет известные трудности. По ряду, причин нагрев печи может колебаться весьма существенно, при этом снижение нагрева приводит к получению некачественного по содержанию кремния и серы чугуна, а повышение нагрева - к перерасходу кокса. В таких ситуациях требуе тся корректировка теплового состояния изменением расхода кокса или иными мерами. Для эффективного управления нагревом печи необходимо наличие средств контроля, позволяющих своевременно обнаружить изменения теплового состояния процесса. В современной практике основным источником информации для оценки теплового состояния служит химанализ получаемого чугуна, однако при этом корректировка нагрева осуществляется с большим запозданием. Существует возможность более оперативной оценки теплового состояния плавки, в частности по информации о температуре колошникового и периферийного газов, температуре кладки на разных горизонтах шахты и други х участков профиля. Проблема использования указанной информации для оценки теплового состояния плавки состоит в том, что на величину этих показателей помимо теплового состояния влияет ряд других факторов. Так, температура колошникового газа быстро реагирует на изменение нагрева печи и могла бы характеризовать тепловое состояние плавки, однако она весьма чувствительна также и к изменению уровня засыпи и состава (температуры) шихты. Известен способ оценки теплового состояния доменной печи по данным о температуре колошниковых газов, ее усредненном значении за период между загрузкой подач шихты (прототип). При этом в случае если уровень шихты в печи опускается ниже некоторого предела, информация о температуре колошниковых газов не используется (сигнал "блокируется") [1]. Недостаток способа заключается в том, что он не содержит указаний относительно величины температуры колошникового газа, которая могла бы быть использована для оценки теплового состояния процесса в период отклонения уровня засыпи шихты от регламентного и, кроме того, не учитывается то обстоятельство, что температура колошникового газа может изменяться также вследствие колебаний температуры шихты, величина которой в реальных условиях непостоянна и меняется в зависимости от изменения соотношения горячих (агломерат) и холодных (окатыши и др.) компонентов шихты. В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ оценки теплового состояния доменной плавки, который позволил бы исключить погрешности в определении температуры колошникового газа, вызванные изменением уровня шихты при загрузке (в частности при загрузках при пониженном уровне до восстановления его регламентного значения), а также изменением температуры загружаемой в печь шихты, что обеспечит оценку теплового состояния плавки на ранней стадии его изменения, повысит оперативность управления тепловым режимом, а следовательно будет достигнуто получение более стабильного по химсоставу чугуна. Решение задачи достигается тем, что в способе оценки теплового состояния доменной печи по температуре колошникового газа, скорректированной по величине уровня шихты на колошнике при загрузке шихты в печь при заданном уровне засыпи его регламентном значении в качестве характеризующего параметра используют текущее значение температуры колошникового газа, и при загрузке шихты при пониженном уровне (ниже регламентного значения уровня засыпи) в качестве такого параметра используют фиксированное значение температуры колошникового газа, соответствующее моменту изменения уровня засыпи ниже регламентного значения, при этом дополнительно измеряют температуру ши хты в межконусном пространстве загрузочного устройства печи и величину температуры колошникового газа (ее текущее или фиксированное значение) корректируют на величину, пропорциональную изменению температуры шихты. Возможность оценки теплового состояния печи по температуре колошника подтверждается исследованиями, проведенными по двум доменным печам комбината "Запорожсталь". При этом анализировали связь между температурой колошникового газа и содержанием кремния в чугуне, характеризующим уровень нагрева. Для сравнения подбирали интервалы работы печи с разным уровнем нагрева и одинаковыми условиями загрузки, при которых загружаемая в печь шихта имела одинаковую температуру. Продолжительность каждого, такого узкого по нагреву интервала 5 - 12% выпусков. В пределах интервала определяли по диаграмме за каждый час температуру колошника. Причем для отрезков времени, в течение которых выдерживался заданный уровень засыпи, использовали текущее значение температуры колошникового газа, а при загрузке шихты при уровне ниже уровня засыпи использовали фиксированное значение, соответствующее моменту понижения уровня загрузки шихты ниже заданного уровня засыпи. В таблице приведены усредненные значения температуры колошникового газа и содержания кремния (Si) в чугуне для периодов работы печей с разным уровнем нагрева. Для каждого уровня подбирали 2 - 4 периода, мало отличающихся по содержанию и вычисляли средние значения указанных параметров. Как видно из таблицы, более высокой температуре колошникового газа соответствуе т большее содержание кремния в чугуне. На фиг.1,a,b приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - схема взаимосвязи изменения уровня шихты и температуры колошникового газа и формирования характеризующего параметра. Устройство, реализующее предлагаемый способ, включает (фиг.1) термопару 1, измеряющую температур у колошникового газа, датчик-преобразователь 2, преобразующий сигнал от термопары в нормированный сигнал, измеритель уровня шихты 3 с нормирующим преобразователем 4, выходная линия которого подключена к управляющему входу запоминающего устройства 5, к основному входу запоминающего устройства подключена выходная линия преобразователя температуры 2. При отсутствии управляющего сигнала (при загрузке печи при регламентном уровне засыпи) устройство 5 пропускает на выход текущее значение параметра, характеризующего температуру колошникового газа, а при наличии сигнала (при снижении уровня шихты ниже уровня засыпи - его регламентного значения) на выходе запоминающего устройства фиксируется значение температуры колошникового газа, соответствующей моменту перехода уровня через регламентное значение уровня засыпи. Второй выход преобразователя 4 направлен в схему управления загрузкой шихты. Устройство содержит также термопару 6 с нормирующим преобразователем 7 для измерения температуры шихты в межконусном пространстве или бункерах бесконусного загрузочного аппарата. Выход преобразователя 7 соединен с одним из входов блока вычитания 8, осуществляющего определение отклонения температуры шихты от некоторого фиксированного заданного значения и умножение полученной разности на коэффициент определяющий степень коррекции температуры колошниковых газов в зависимости от изменения температуры ши хты. Выход блока 8 соединен с одним из входов блока суммирования 9, другой вход которого соединен с выходом запоминающего блока 5. Выход блока 9 соединен с входом вторичного приборарегистратора 10. Устройство может также содержать блок 11 усреднения температуры шихты по нескольким последним подачам (фиг.1,b). Блок 11 представляет собой логическое устройство, осуществляющее запоминание температуры шихты последних n подач, каждый раз принимая во внимание температуру последней подачи и исключая из расчета температуру наиболее ранней подачи, их суммирование и определение среднего значении температуры. Один из входов блока соединен с выходом преобразователя уровнемера шихты 7, к другому входу подсоединена линия из схемы управления загрузкой шихты, по которой вводится информация об очередной подаче шихты в печь. Способ осуществляется следующим образом. При нормальной стабильной работе доменной печи - загрузке при регламентном уровне засыпи, постоянной их производительности и температуре загружаемой шихты, температура колошникового газа (непосредственно в виде текущего значения или в преобразованном виде - например как среднее значение за период между двумя загрузками шихты) характеризует тепловое состояние доменной печи. При стабильных условиях работы печи характер кривой температуры колошникового газа достаточно стабилен (фиг.2, участок A). В случае снижения уровня шихты вследствие каких-либо отклонений режима, температура колошникового газа повышается, что не отражает реального характера теплового состояния печи. В момент перехода уровня шихты на колошнике ниже регламентного значения уровня засыпи (точка B на фиг.2) преобразователь 4 уровнемера шихты формирует управляющий сигнал, поступающий на запоминающее устройство 5. По этой команде запоминающее устройство 5 фиксирует на своем выходе сигнал, соответствующий последнему значению температуры колошникового газа, в момент перехода уровня шихты ниже регламентного значения уровня засыпи. Такое состояние схемы сохраняется в течение всего времени, пока команда на загрузку шихты подается при уровне шихты ниже уровня засыпи (см. участок C на фиг.2, на этом участке частота загрузки повышается для подъема уровня шихты и лимитируется длительностью операций по набору дозы и разгрузке). В момент наполнения печи, когда команда на очередную загрузку подается по уровню засыпи (точка D на фиг.2) преобразователь 4 уровнемера шихты снимает управляющий сигнал, запоминающее устройство 5 "открывается" и пропускает на выход текущее значение нормированного сигнала, соответствующее текущей температуре колошникового газа. В случае, если температура загружаемой шихты не соответствует некоторому значению принятому за базовое (или "нормальное"), в текущее или фиксированное значение температуры колошникового газа вводится коррекция где отклонение температуры шихты от базового значения, а - коэффициент, характеризующий влияние температуры шихты, и соответственно ее теплосодержания на изменение температуры колошникового газа. Скорректированный таким образом сигнал, характеризующий тепловое состояние процесса, регистрируется прибором 10. Учитывая, что влияние на температуру колошникового газа оказывает не только температура загружаемой шихты, но и ее объем, т.е. количество подач, схемой предусмотрено усреднение температуры шихты за несколько последних подач После каждой новой подачи информация о ее температуре вводится в блок 11, а информация о температуре наиболее ранней подачи из расчета исключается. Количество подач, по которым осуществляется усреднение температуры, определяется конкретными условиями - объемом (производительностью) печи массой шихты в подаче, подбирается в процессе эксплуатации. Предлагаемый способ позволяет оперативно оценивать характер теплового состояния печи и прогнозировать его изменения, особенно при использовании такой оценки в сочетании с информацией по другим параметрам, косвенно характеризующим тепловое состояние, например, с информацией о температуре периферийного газа, температуре кладки в различных участках профиля и т.п.