Спосіб контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі

1. Спосіб контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі, що включає вимірювання температури фурмених вогнищ (або температури в шахті) і розрахунок теоретичної температури горіння, який відрізняється тим, що вираховують різницю між теоретичною температурою горіння tm  і температурою фурмених 2 3 зміною якої визначають коливання окиснення елементів чавуну. Недоліком цього способу є те, що за інформацією тільки про температуру в шахті не можна визначити коливання окиснення елементів чавуну, оскільки температура в шахті змінюється не тільки від коливання окиснення елементів чавуну, але і від коливання загального теплового стану процесу. Відомий також спосіб контролю окиснення елементів чавуну на фурмах [2]. Спосіб полягає в тому, що через кожні 10 хвилин визначають зміну усереднених за 10 хвилин значень температури tф фурмених вогнищ , теоретичної температури t т горіння , суми (СО+СО2) в колошниковому газі  і температури в шахті Tn . tф  50 C, t т  50 C, Tn  30 C Якщо , а   0,5 % , то вважають, що збільшилося окиснення елементів чавуну на фурмах. Якщо ж tф  50 C, t т  50 C, Tn  30 C,   0,5 % , то вважають, що зменшилося окиснення елементів чавуну на фурмах. Недоліком цього способу є те, що він не дозволяє чітко визначати коливання окиснення елементів чавуну на фурмах за зміною суми (СО+СО2) в колошниковому газі. Наприклад, під час збільшення окиснення елементів чавуну на фурмах виявити зменшення суми (СО+СО2) в колошниковому газі майже не можливо, оскільки через короткий час починається пряме відновлення утворених на фурмах оксидів і починається збільшення суми (СО+СО2). І навпаки, під час зменшення окиснення елементів чавуну на фурмах виявити збільшення суми (СО+СО2) в колошниковому газі також не можливо, оскільки через короткий час почнеться пряме відновлення зменшеної кількості утворених на фурмах оксидів і зменшення суми (СО+СО2). До того ж, цей спосіб не дозволяє визначити міру зміни окиснення елементів чавуну на фурмах. Найбільш близьким за технічною суттю й результатом, що досягається, аналогом технічного рішення, що заявляється, прийнятим за прототип, є відомий спосіб контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі [3]. За цим способом через кожні 10 хвилин визначають зміну усереднених за 10 хвилин значень темпераt тури фурмених вогнищ ф , теоретичної темпераt тури горіння т , суми (СО+СО2) в колошниковому Tn газі  і температури в шахті . Якщо tф  50 C, t т  50 C, Tn  30 C , а   0,5 % , то вважають, що збільшилося окиснення елементів чавуну на фурмах. Якщо ж tф  50 C, t т  50 C, Tn  30 C,   0,5 % , то вважають, що зменшилося окиснення елементів чавуну на фурмах. Міру зміни окиснення заліза визначають за різницею між температурою фур 63485 4 t мених вогнищ ф і теоретичною температурою   t ф  tm t горіння m як . Недоліком цього способу є те, що він, як і попередній спосіб, не дозволяє чітко визначати коливання окиснення елементів чавуну на фурмах за зміною суми (СО+СО2) в колошниковому газі, а також те, що міра зміни окиснення визначається за різницею між температурою фурмених вогнищ і   t ф  tm теоретичною температурою горіння . В реальних умовах доменної плавки дійсна температура, якою є температура фурмених вогнищ, завжди нижча теоретичної температури горіння [4] і різниця між ними не може характеризувати міру окиснення елементів чавуну. Теоретична температура горіння на фурмах tm - це температура, яка може бути під час горіння вуглецю до його оксиду при відсутності теплообміну з оточуючим середовищем. В реальних умовах в значній мірі відбувається теплообмін між газовою фазою і рідкими продуктами плавки і тому дійсна температура завжди нижче теоретичної. Максимальна різниця між теоретичною температурою горіння і температурою оболонки фурмених t  tm  tф t вогнищ ф може бути в межах 250450 °С [4]. Головною причиною зміни різниці між теоретичною і дійсною температурами фурмених вогнищ є окиснення елементів чавуну на фурмах. Так, окиснення 25 % заліза чавуну на фурмах спричиняє підвищенню температури горнових газів на 281 °С [4]. Задачею корисної моделі є розробка способу контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах, що дозволить з достатньою точністю оперативно виявляти початок та кінець зміни окиснення та його величину. Технічний результат, що досягається при використанні корисної моделі, полягає в підвищенні точності прогнозування якості чавуну оперативним персоналом печі та в підвищенні ефективності функціонування автоматизованих систем керування тепловим станом доменної плавки, а також в можливості оптимізації якості чавуну, зменшенні витрат енергоносіїв та збільшенні продуктивності печі. Поставлена задача вирішується тим, що, шляхом постійного вимірювання температури фурмеt T них вогнищ ф , (або температури в шахті печі з ), t розрахунку теоретичної температури горіння m та визначення різниці між теоретичною температурою горіння і температурою фурмених вогнищ t  tm  tф t1  tm  Tз (або ), визначають зміну цієї різниці в порівнянні з попереднім значенням за t  1   tt   tt  1 [або час  1  t1t   t1t  1  ], від'ємне значення якої свідчить про збільшення окиснення, а додатне - про зменшення окиснення елементів чавуну на фур 5 мах, а міру зміни окиснення  z в % визначають за формулою: 30 301 z   z   400 або 400 . Порівняння з прототипом показує, спосіб, що заявляється, відрізняється тим, що спочатку визначають різниці між теоретичною температурою горіння і температурою фурмених вогнищ t  tm  tф (або між теоретичною температурою t1  tm  Tз горіння і температурою в шахті ), а потім визначають зміну цієї різниці в порівнянні з t  1 попереднім значенням за час   tt   tt  1 [або 1  t1t   t1t  1 ]. Від'єм1 свідчить про те, що різниця не значення  між теоретичною температурою горіння і темпераt1 зменшилася турою фурмених вогнищ t внаслідок підвищення температури фурмених вогнищ за рахунок збільшення окиснення елементів 1 свідчавуну на фурмах. Додатне значення  чить про те, що різниця між теоретичною температурою горіння і температурою фурмених вогнищ t t1 збільшилася внаслідок зниження температури фурмених вогнищ за рахунок зменшення окиснення елементів чавуну на фурмах. Міра зміни окиснення  z пропорційна значен1 і визначаються як ню  30 301 z   z   400 або 400 . За прототипом міру зміни окиснення заліза визначають за різницею між температурою фурмеt них вогнищ ф і теоретичною температурою горін  t ф  tm t ня m як , тобто за формулою, яка не відображає зміни окиснення елементів чавуну. Таким чином, у наявності причиннонаслідковий зв'язок між сукупністю істотних відмітних ознак запропонованого способу контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі і технічними результатами, що можливо одержати при використанні корисної моделі в чорній металургії під час керування тепловим режимом доменної плавки. Запропонований спосіб контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі реалізують наступним чином. Вимірюють значення технологічних параметV V рів: витрата дуття д , природного газу пг , пилоV вугільного палива пвп , пари на зволоження дуття Vn V технологічного кисню o ; температура фурмених вогнищ (якщо температура фурмених вогнищ не контролюється, то вимірюють температуру в середині шахти печі за допомогою спеціального 63485 6 зонда Tз , наприклад такого, що наведено в [1]); t температура дуття д , його вологість  та вміст ньому кисню  . З усередненої інформації за 10 хв. визначають t середню температуру фурмених вогнищ ф або T температуру в шахті з ; розраховують теоретичну t температуру горіння m і різницю між теоретичною температура горіння і середньою температурою фурмених вогнищ: t  tm  tф ; (1) При відсутності інформації про температуру фурмених вогнищ визначають різницю між теоретичною температура горіння і температурою в шаT хті з : t1  tm  Tз . (2) Через 20 хв. за кожні 10 хв. визначають приt ріст усереднених за 10 хв. значень t або 1 :   tt   tt  1 ; 1  t1t   t1t  1 . Аналізують значення усереднених за 10 хв.   параметрів  або 1 : а) при наявності інформації про температуру фурмених вогнищ: якщо   30C , то вважають, що збільшилось окиснення елементів чавуну на фурмах; якщо   30C , то вважають, що зменшилось окиснення елементів чавуну на фурмах; б) при відсутності інформації про температуру фурмених вогнищ:   30 C якщо 1 , то вважають, що збільшилось окиснення елементів чавуну на фурмах;   30 C якщо 1 , то вважають, що зменшилось окиснення елементів чавуну на фурмах. Визначають міру зміни окиснення елементів чавуну на фурмах  z (в %): 30 z   400 ; (3) при відсутності інформації про температуру фурмених вогнищ 301 z   400 . (4) Наведені операції алгоритму виконуються також за усередненою інформацією за кожні 20, 30, 60 хв. та за час між випусками чавуну (див. таблицю). Виявлені коливання окиснення елементів чавуну на фурмах видають оператору печі для аналізу та прийняття заходів по їх компенсації та стабілізації якості чавуну. 7 63485 8 Таблиця. Приклади визначення значень , 1, z . t m , °С 2000 2050 2100 2000 1900 1800 2000 2200 2300 tф 1700 1850 1950 2050 2050 2100 2100 2100 2100 300 200 150 -50 -150 -300 -100 100 200 -100 -50 -200 -100 -150 200 200 100 , °С t , °С  , °С Tз , °С 700 850 950 1050 1050 1100 1100 1100 1100 t1 , °С 1300 1200 1150 950 850 700 900 1100 1200 -100 -50 -200 -100 -150 200 200 100 1 , °С z , % Час 7,5 8-00 3,75 15 7,5 11,25 -15 -15 -7,5 8-10 8-20 8-30 8-40 8-50 9-00 9-10 9-20. На 8-му годину: t m  2000C, t ô  1700C, TÇ  700 C, t  2000  1700  300 C t1  2000  700  1300C. На 8 год. 10 хв.: tm  2050 C, tô  1850 C, TÇ  850 C, t  2050  1850  200 C t1  2050  850  1200 C,   200  300  100 C, 1  1200  1300  100 C, zz1  30   100 / 400  7,5 %. На 8 год. 20 хв.: tm  2100 C, tф  1950 C, TЗ  950 C, t  2100  1950  150 C t1  2100  950  1150 C,   150  200  50 C, 1  1150  1200  50 C, zz1  30   50 / 400  3,75 %. На 8 год. 30 хв.: tm  2000 C, tф  2050 C, TЗ  1050 C, t  2000  2050  50 C t1  2000  1050  950 C,   50  150  200 C, 1  950  1150  200 C, zz1  30   200 / 400  15 %. На 8 год. 40 хв.: tm  1900 C, tф  2050 C, TЗ  1050 C, t  1900  2050  150 C t1  1900  1050  850 C,   150   50  100 C, 1  850  950  100 C, zz1  30   100 / 400  7,5 %. Ha 8 год. 50 xв.: tm  1800 C, tф  2100 C, TЗ  1100 C, t  1800  2100  300 C t1  1800  1100  700 C,   300   150  150 C, 1  700  850  150 C, zz1  30   150 / 400  1125 %. , На 9 год. 00 хв.: tm  2000 C, tф  2100 C, TЗ  1100 C, t  2000  2100  100 C t1  2000  1100  900 C,   100   300  200 C, 1  900  700  200 C, zz1  30   200 / 400  15 %. На 9 год. 10 хв.: tm  2200 C, tф  2100 C, TЗ  1100 C, t  2200  2100  100 C t1  2200  1100  1100 C,   100   100  200 C, 1  1100  900  200 C, zz1  30   200 / 400  15 %. На 9 год. 20 хв.: tm  2300 C, tф  2100 C, TЗ  1100 C, t  2300  2100  200 C t1  2300  1100  1200 C,   200  100  100 C, 1  1200  1100  100 C, zz1  30   100 / 400  7,5 %. Впровадження запропонованого способу контролю коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі дозволить стабілізувати якість чавуну, заощадити витрату енергоносіїв на 1-1,2 % та збільшити продуктивність доменних печей на 1-1,2 %. Джерела інформації: 1. Исследование взаимосвязи между температурой в шахте доменной печи и параметрами процесса / Б. П. Довгалюк, А. И. Парфенов Н. М. Ярошенко и др.//Сталь, 1975. - № 12. - С. 10731075. 2. Довгалюк Б. П. Контроль колебания окисления элементов чугуна на фурмах доменной печи.// Творческое наследие Б. И. Китаєва: труды Междунар. Науч. - практ. конф. 11-14 февраля 2009 г. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 282-286. 3. Довгалюк Б. П. Контроль коливання окиснення елементів чавуну на фурмах доменної печі/ Довгалюк Б. П. // Збірник наукових праць Дніпро 9 дзержинського державного технічного університету. Дніпродзержинськ: ДДТУ, 2008. - С. 27-34 4. Ярошевский С. Л., Бачинин А. А. и Попов Н. Н. Анализ взаимосвязи между теоретической тем Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 63485 10 пературой горения и действительными температурами в горне доменной печи.// Металлургия чугуна: сб. трудов ДонНИИЧЕРМЕТ, вип. 8, М.: Металлургия, 1969. - С. 145-155. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601