Спосіб контролю теплового стану доменної печі

Реферат: Винахід належить до галузі металургії. Спосіб контролю теплового стану доменної печі включає вимірювання значень різниць електричних потенціалів, що характеризують величини ЕРС, які формуються за рахунок процесів, що відбуваються в печі. При цьому одну з контактних клем приладу для вимірювання різниці потенціалів підключають до кожуха печі в районі розташування фурм, а підключення другої контактної клеми приладу виконують до електроізольованої фурми. Причому вимірювання різниць електричних потенціалів здійснюють безперервно на кожній з щонайменше двох фурм, розташованих в діаметрально протилежних секторах по периметру печі. Крім того, порівнюють між собою отримані результати, і за результатами порівняння судять про тепловий стан печі по її периметру і про величину керуючих впливів, необхідних для вирівнювання її ходу. Винахід дозволяє підвищити продуктивність печі і скоротити витрати коксу на виплавку чавуну. UA 109718 C2 (12) UA 109718 C2 UA 109718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до металургії чорних металів, зокрема до способів контролю параметрів доменної плавки, і може бути використаним для контролю і регулювання теплового стану доменної печі при виробництві чавуну. Відомий спосіб контролю теплового стану доменної печі [А.С. № 601310, СРСР, МПК С21В 7/24, Опубл. 17.05.77], що включає реєстрацію зміни падіння електричного потенціалу, сформованого внутрішніми джерелами на кожусі, за часом, причому напруга вимірюється вище і нижче граничних коливань рівня рідкої фази. Недоліком відомого способу є неможливість визначити параметри теплового стану печі і відсутність показників для регулювання і вирівнювання ходу печі в різних секторах шахти печі по її периметру. Найбільш близьким за технічною суттю і результату, що досягається, є спосіб контролю теплового стану доменної печі [А.С. № 998513, СРСР, МПК С21В 7/24, Опубл. 23.02.83], що полягає у вимірюванні падіння ЕРС природних електричних потенціалів, які формуються за рахунок внутрішніх джерел, на кожусі печі в точках, розташованих вище і нижче очікуваних меж коливання рідкої фази між горизонтами чавунної і шлакової льоток, і вимірюванні коливань температури охолоджуючої води. У відомому способі при масштабуванні результатів вимірювань крім падіння напруги на кожусі печі використовують контрольовані моменти фіксації закінчення випуску чавуну для нижнього рівня рідких фаз і зміни напрямку зміни температури охолоджуючої води при досягненні верхнього рівня. Недоліком відомого способу контролю теплового стану доменної печі є те, що його використання не дозволяє судити про тепловий стан доменної печі, а конкретно про нерівномірність протікання фізико-хімічних процесів по периметру печі і, отже, про нерівномірність ходу печі по її периметру. У відомому способі не контролюються показники рівномірності ходу печі, необхідні для регулювання і вирівнювання її ходу по периметру. Крім того, відомий спосіб контролю теплового стану доменної печі і експертна система доменної печі, що його реалізує, в якій використовують як основу для прогнозу управління кількісні математичні моделі та залежності, миттєві матеріальні та теплові баланси, що в умовах такого складного об'єкта, як доменна піч, що має багатовимірні багатопараметричні системи управління, не забезпечує достатньо точного і своєчасного прогнозу. При цьому, для вирішення подібного ряду завдань і для видачі своєчасного прогнозу-поради потрібна установка вельми складної і дорогої обчислювальної техніки типу суперкомп'ютерів, здатних проводити вельми розгалужені обчислення, і при цьому в реальному масштабі часу. Задачею способу контролю теплового стану доменної печі полягає в тому, щоб, за рахунок управління рівномірністю протікання фізико-хімічних процесів по периметру печі шляхом вимірювання та порівняння величин різниць природних електричних потенціалів, що сформувалися в різних зонах печі, забезпечити вирівнювання ходу печі по її периметру, підвищити продуктивності печі і скоротити витрати коксу на виплавку чавуну. Задачею способу контролю теплового стану доменної печі вирішується шляхом вимірювання різниці електричних потенціалів, які формуються в печі за рахунок внутрішніх джерел ЕРС, подальшого порівняння отриманих результатів і коригування теплового стану печі на підставі результатів цього порівняння. Згідно з винаходом, спосіб контролю теплового стану доменної печі включає вимірювання значень різниць електричних потенціалів, що характеризують величини ЕРС, які формуються за рахунок процесів, що відбуваються в печі, для чого одну з контактних клем приладу для вимірювання різниці потенціалів підключають до кожуха печі в районі розташування фурм, при цьому підключення другої контактної клеми приладу виконують до електроізольованої фурми, а вимірювання різниць електричних потенціалів здійснюють безперервно на кожній з щонайменше двох фурм, розташованих в діаметрально протилежних секторах по периметру печі, порівнюють між собою отримані результати, і за результатами порівняння судять про тепловий стан печі по її периметру і про величину керуючих впливів, необхідних для вирівнювання її ходу. Додатково один з варіантів реалізації винаходу включає виконання вимірювання величини різниці електричних потенціалів на чотирьох фурмах, які розташовані рівномірно по периметру печі. Більш високі величини різниці потенціалів, заміряні в конкретній точці периметра печі (між конкретною фурмою і кожухом печі) сигналізують про більшу інтенсивність протікання фізикохімічних процесів у даній зоні периметра печі, і навпаки. 1 UA 109718 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований спосіб контролю теплового стану доменної печі реалізують шляхом прямої реєстрації природних електричних потенціалів, що формуються внутрішніми джерелами ЕРС печі безпосередньо між металевим кожухом печі і фурменими пристроями. Порівнявши значення різниці електричних потенціалів, отримані на різних фурмах, можна виявити зони з більш активним протіканням фізико-хімічних процесів і зони, де інтенсивність цих процесів нижча. Вирівнювання ступеня протікання процесів (а, отже, і ходу печі) по її периметру, можна здійснити, наприклад, шляхом регулювання тиску дуття, або витрати газу, що вдувається крізь фурму. Вирівнювання ходу печі по периметру виразиться у зближенні (аж до однаковості, що можна вважати ідеалом) реєстрованих показань різниці електричних потенціалів по всім фурменим пристроям. Суть винаходу полягає в наступному. Виявлено тісний взаємозв'язок величини електричного потенціалу (ЕП), що реєструється в доменній печі, з інтенсивністю протікання фізико-хімічних процесів в даному секторі печі, в першу чергу - з інтенсивністю горіння коксу. Такий взаємозв'язок дозволяє за величиною різниці між різницями електричних потенціалів, заміряними в різних секторах по периметру печі, судити про рівномірність теплового стану печі. Зниження відмінності між величинами електричних потенціалів, заміряними в різних секторах по периметру печі, означає підвищення рівномірності теплового стану печі, рівномірності протікання фізико-хімічних процесів (у першу чергу процесу горіння коксу) по периметру печі. Збільшення відмінності між величинами електричних потенціалів, заміряними в різних секторах по периметру печі, означає, що фізико-хімічні процеси в печі протікають нерівномірно. Дослідним шляхом виявлено, що різницю електричних потенціалів найдоцільніше вимірювати між кожухом доменної печі та фурменим пристроєм. Фурмені пристрої призначені для вдування в доменну піч гарячого повітря, кисню, пальних газів, порошкоподібних добавок. Вони розташовані (від 8 до 48 шт. в залежності від робочого об'єму печі) по периметру печі, радіально проходять через її футерівку і контактують своїми мідними елементами з високотемпературними вогнищами в горні печі, а також з металевим і шлаковим розплавами, в об'ємах яких протікають хімічні реакції. Фурмені пристрої електрично ізольовані від металевого кожуху печі. Відомо, що для підвищення інтенсивності протікання фізико-хімічних процесів (у першу чергу інтенсивності горіння коксу) в потрібному секторі печі можна, наприклад, підвищити витрату гарячого дуття в цьому секторі печі або збільшити подачу газу. Отже, якщо в ході виплавки чавуну в доменній печі, величини електричних потенціалів, заміряних між металевим кожухом печі і фурменими пристроями, розташованими в різних секторах по периметру печі, істотно розрізняються, слід скорегувати інтенсивність фізикохімічних процесів в окремих секторах периметра печі, наприклад, змінити (збільшити або зменшити) інтенсивність дуття або змінити (збільшити або зменшити) подачу газу через потрібні фурмені пристрої, домагаючись вирівнювання електричних потенціалів, заміряних на всіх фурмених пристроях. Спосіб контролю теплового стану доменної печі реалізують таким чином. На діючій доменній печі попередньо створюють електричну схему для виміру різниці електричних потенціалів. Одне з екранованих підведень вхідного реєструючого пристрою підключають до повітряної фурми. Друге підведення підключають до металевого кожуха печі нижче рівня фурмених пристроїв. Реєстрація електричних сигналів може здійснюватись щонайменше з двох фурмених пристроїв, розташованих в протилежних секторах периметра печі, або з декількох. Раціональна кількість контрольованих фурм - 4, а максимальна - замірювання різниці електричних потенціалів на всіх фурмених пристроях печі. Показання датчиків виводять на монітор вимірювального комплексу, розташований на пульті центрального управління, у вигляді діаграм зміни даних показань по кожній фурмі, підключеній до системи. Отримані відмінності у значеннях реєстрованого сигналу відображають нерівномірність теплового стану печі, тобто нерівномірність інтенсивності протікання фізико-хімічних процесів, в першу чергу інтенсивність горіння коксу, в зоні роботи кожної конкретної фурми. Нерівномірність теплового стану можна регулювати, наприклад, шляхом зміни режиму подачі дуття в дану конкретну фурму. Подачу природного газу через фурму збільшують при зниженні електричного потенціалу, виміряного на даній фурмі або знижують, при підвищенні електричного потенціалу. 2 UA 109718 C2 5 10 15 20 25 Приклад Спосіб контролю теплового режиму роботи доменної печі випробували на доменній печі 3 об'ємом 5000 м металургійного комбінату "ARSELOR-MITTAL Кривий Ріг". Піч обладнана 42 фурменими пристроями, рівномірно розташованими по периметру печі. Контроль та реєстрацію вимірювань електричних потенціалів здійснювали на 4-х фурмених пристроях, розташованих у чотирьох секторах печі, що розташовані по периметру печі через 90°. У зоні чавунної льотки заміри не здійснювали, тому що процеси, що проходять в печі поблизу льотки, спотворюють загальну картину процесу. Одне з екранованих підведень вхідного реєструючого пристрою підключили до контактної клеми, що приварена до металевої труби водяного охолодження повітряної фурми. Друге підведення підключили до контактної клеми, що приварена до металевого кожуха печі нижче рівня фурмених пристроїв, під першим підведенням. Система реєстрації електричних потенціалів фіксувала сигнал, що безперервно з частотою 0,1-1,0 Гц знімали з усіх чотирьох фурм. У ході доменної плавки ці свідчення відображалися на моніторі вимірювального комплексу (ПК), розташованого на пульті центрального управління піччю, у вигляді діаграм зміни різниці потенціалів на кожній фурмі з чотирьох, підключених до системи. Оператор, орієнтуючись на співвідношення миттєвих значень різниць електричних потенціалів, виміряних на різних фурмах, приймав рішення про необхідність коригування теплового режиму в конкретній зоні печі. Для коригування оператор регулював подачу дуття в потрібні фурми (насамперед витрату природного газу) в залежності від відмінностей у значеннях різниць електричних потенціалів, що реєструються в даний момент на дисплеї, домагаючись вирівнювання показань по периметру печі. Після закінчення серії плавок і випуску чавуну були підведені підсумки плавок з використанням способу контролю теплового режиму роботи доменної печі. У результаті використання способу істотно підвищилась рівномірність протікання фізикохімічних процесів (у першу чергу горіння коксу), і по периметру печі і протягом всієї плавки, що привело до зниження витрати коксу на тонну чавуну на 7 % і підвищенню виходу придатного чавуну на 3,6 %. 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 1. Спосіб контролю теплового стану доменної печі, що включає вимірювання значень різниць електричних потенціалів, що характеризують величини ЕРС, які формуються за рахунок процесів, що відбуваються в печі, для чого одну з контактних клем приладу для вимірювання різниці потенціалів підключають до кожуха печі в районі розташування фурм, який відрізняється тим, що підключення другої контактної клеми приладу виконують до електроізольованої фурми, при цьому вимірювання різниць електричних потенціалів здійснюють безперервно на кожній з щонайменше двох фурм, розташованих в діаметрально протилежних секторах по периметру печі, порівнюють між собою отримані результати, і за результатами порівняння судять про тепловий стан печі по її периметру і про величину керуючих впливів, необхідних для вирівнювання її ходу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вимірювання величини різниці електричних потенціалів виконують на чотирьох фурмах, які розташовані рівномірно по периметру печі. 45 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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