Спосіб управління тепловим режимом доменної плавки

Реферат: Спосіб управління тепловим режимом доменної плавки включає вимірювання показника теплового стану доменної печі, регулювання теплового режиму доменної плавки змінами витрати палива та вологості дуття. Управління тепловим режимом доменної плавки за відхиленнями змінами витрати коксу та вологості дуття здійснюють по величині та знаку відхилення вмісту кремнію в чавуні відносно його заданого значення з використанням оптимальних значень коефіцієнта зворотного зв'язку каналів управління K  Si та Q п  Si , які забезпечують найменше середньоквадратичне відхилення вмісту Si в чавуні від заданого рівня. UA 101030 U (12) UA 101030 U UA 101030 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використана при управлінні тепловим режимом роботи доменної печі. Відомий спосіб управління тепловим режимом доменної печі, що включає управління тепловим режимом доменної плавки по прогнозованих змінах вмісту кремнію в чавуні та використання регулюючого впливу, що здійснюється за рахунок коригування рудного навантаження на кокс (Авт. св. СРСР № 1648985, МКИ 5 С21В 5/00, 1991). Недоліками даного способу є: недостатня точність прогнозування вмісту кремнію в чавуні, що здійснюється лише за рахунок контрольованих збурень (зміни маси та складу завантажуваних шихтових матеріалів), та необхідність прогнозування на довгий проміжок часу через велике транспортне запізнення регулюючих дій, що також суттєво знижує точність прогнозу за рахунок впливу неконтрольованих збурень упродовж цього періоду. Відомий також спосіб управління тепловим станом доменної печі, що включає регулювання температури в горні, яку регулюють зміною витрати природного газу (ПГ) або пиловугільного палива (ПВП), що вдувають у доменну піч, до величини, що компенсує зміну температури у горні доменної печі (Патент України № 33818 МПК, С21В5/00, 2006). Недоліком способу є неоднозначний вплив вдування природного газу на тепловий стан нижньої зони теплообміну, що ускладнює здійснення регулюючого впливу на тепловий режим плавки. Регулювання витратою пиловугільного палива (ПВП) ускладнене відсутністю на більшості підприємств установок для підготовки та вдування ПВП. Також, наведені методи регулювання є неефективними у зв'язку з додатковою необхідністю на підвищених витрат ПГ або ПВП з метою створення потенціального теплового резерву, бо лише в такому випадку є можливість підвищувати температуру в горні доменної печі за рахунок зниження зазначених добавок до дуття. Найближчим аналогом є спосіб управління тепловим режимом доменної плавки, що включає вимірювання температури чавуну і вплив на витрату палива, температуру і вологість дуття, що імпульс впливу на витрату палива, температуру і вологість дуття формують по знаку і по величині відхилення середньо-інтегральної температури чавуну на випусках з доменної печі відносно заданого значення (Патент України № 44538, С21В 7/24, 5/00, 2002). Недоліком відомого способу є відсутність на частині заводів високоякісних багатоканальних пірометрів для вимірювання температури чавуну, а також необхідність похибки ~1 %, заявленої виробником, яка на практиці зазвичай вища. Задачею даної корисної моделі є стабілізація теплового режиму доменної плавки за рахунок формування оптимального керуючого впливу відповідно до показника теплового стану доменної печі, що в результаті дає економію паливних матеріалів та підвищує якість чавуну. Поставлена задача вирішується тим, що в способі управління тепловим режимом доменної плавки, що включає вимірювання показника теплового стану доменної печі, регулювання теплового режиму доменної плавки змінами на витрати палива та вологості дуття, згідно з корисною моделлю, регулюючий вплив формують з використанням оптимальних значень коефіцієнта зворотного зв'язку регулюючих дій з показником нагріву чавуну, причому ці оптимальні значення визначають за результатами попередньої експлуатації конкретної доменної печі. В запропонованому способі управління тепловим режимом доменної плавки здійснюється по відхиленнях показника теплового стану печі, яким визначено вміст Si в чавуні, від заданого рівня з використанням такого значення коефіцієнта зворотного зв'язку регулюючих дій, який відповідає найменшому значенню середньоквадратичного відхилення показника нагріву печі від його заданого рівня. Вміст Si в чавуні постійно контролюється на всіх заводах та має високий 2 коефіцієнт парної кореляції з температурою чавуну (R ~ 0,7) та достатньо чітко відповідає тепловому режиму плавки за умови постійного складу шихтових матеріалів. Як регулюючі дії пропонується використовувати: витрату коксу в подачу та вологість гарячого дуття. Оскільки сучасна доменна плавка ведеться на максимально високому рівні нагріву дуття, тому що лише так досягається максимальний економічний ефект, то управління температурою дуття, в більшості випадків, є недоцільним. Зміною витрати водяної пари, що змінює вологість дуття, реалізується лише регулювання по відхиленнях вмісту кремнію в чавуні від заданого рівня: 55 Qп  (Si пот  Si зад )  1 , (1) де Qп - кількість водяної пари на зволоження дуття, т/год; 1 - коефіцієнт зворотного зв'язку для каналу Si  Qп ; 1 UA 101030 U 5 Si пот - поточне значення вмісту кремнію в чавуні; Si зад - задане значення вмісту кремнію в чавуні. Зміни витрати коксу реалізують, у першу чергу, для регулювання за збуреннями. Для регулювання по відхиленнях вмісту Si в чавуні передбачається зниження витрати коксу при збільшенні витрати пари на зволоження дуття, а у випадку, коли подача пари припиняється, витрата коксу збільшується на величину, пропорційну різниці між заданим та поточним вмістом кремнію в чавуні: К п  К зад  (Si пот  Si зад )   2 , 10 15 20 25 30 35 (2) де К п - поточна витрата коксу в подачу; К зад - задана величина витрати коксу;  2 - коефіцієнт зворотного зв'язку для каналу Si  К п ; Si пот - поточне значення вмісту кремнію в чавуні; Si зад - задане значення вмісту кремнію в чавуні. Спосіб здійснюється наступним чином. В процесі експлуатації доменної печі цілеспрямовано ведеться пошук оптимальних значень коефіцієнта зворотного зв'язку регулюючих змін вологості дуття і витрати коксу з показником нагріву чавуну, наприклад з вмістом Si в чавуні. Для цього виділяються дослідницькі періоди, у продовж яких при визначенні регулюючих дій за формулами (1) і (2) використовують встановлені програмою досліджень значення коефіцієнтів зворотного зв'язку 1 і  2 . Діапазон раціональних значень цих коефіцієнтів визначають в результаті попереднього теоретичного аналізу і практичного досвіду. Для періодів регулювання з різними значеннями коефіцієнтів 1 і  2 розраховують середньоквадратичні відхилення вмісту Si в чавуні від заданого його значення. Оптимальними вважаються ті значення коефіцієнтів 1 і  2 , які забезпечують найменші середньоквадратичні відхилення показнику нагріву чавуну (зазвичай - вмісту Si в чавуні) від його заданого значення. З використанням цих оптимальних для конкретної печі значень коефіцієнтів зворотного зв'язку 1 і  2 і здійснюють у подальшому управління тепловим режимом доменної плавки за відхиленнями. Приклад здійснення способу 3 На доменній печі об'ємом 2002 м у базовому періоді середньорічне значення питомої витрати коксу складало 468,7 кг/т чавуну при середньому значенні вмісту Si в чавуні 0,81 % і середньоквадратичному відхиленні [ Si ] від заданої величини 0,182 %. При цьому регулювання нагріву печі технологи здійснювали, суб'єктивно вибираючи значення коефіцієнтів 1 і  2 . Здійснена програма досліджень з використанням у періодах тривалістю по 10 діб значень 1 в діапазоні від 8,0 т пари/год · % Si до 12,0 т пари/год · % Si і значень  2 в діапазоні від 0,4 т коксу / под · % Si до 1,2 т коксу/под · % Si - виявила наступну залежність середньоквадратичного відхилення вмісту кремнію в чавуні (Si ) від використовуваних при регулюванні нагріву чавуну значень 1 і  2 . 2 UA 101030 U Таблиця 1 Значення показника якості стабілізації нагріву чавуну (Si ) при різних значеннях коефіцієнта 1 № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Значення 1 , т пари/год ·% Si 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11, 5 12,0 Значення Si , % 0,226 0,214 0,196 0,178 0,165 0,168 0,181 0,192 0,208 Таблиця 2 Значення показника якості стабілізації нагріву чавуну (Si ) при різних значеннях коефіцієнта  2 при 1 = 10,0 т пари/год· % Si № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Значення  2 , т коксу / под · % Si 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 Значення Si , % 0,159 0,132 0,124 0,113 0,102 0,087 0,121 0,162 0,194 = 5 При оптимальних значеннях 1 =10,0 т пари/год · % Si і  2 0,9 т коксу/год · % Si здійснювали регулювання нагріву чавуну у продовж року. При цьому вдалося у порівнянні з базовим періодом знизити : Si до 0,091 %; Si середн - до 0,79 % і витрату коксу (з приведенням до однакових умов) - до 467,6 кг/т чавуну. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб управління тепловим режимом доменної плавки, що включає вимірювання показника теплового стану доменної печі, регулювання теплового режиму доменної плавки змінами витрати палива та вологості дуття, який відрізняється тим, що регулювання здійснюють по відхиленнях показника теплового стану доменної печі від заданого рівня з використанням оптимальних значень коефіцієнта зворотного зв'язку регулюючих дій з показником нагріву чавуну, причому ці оптимальні значення визначають за результатами попередньої експлуатації конкретної доменної печі таким чином, щоб при них досягалося найменше значення середньоквадратичного відхилення від заданого рівня показника нагріву чавуну. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3