Спосіб контролю витрати дуття по фурмах доменної печі

Реферат: Спосіб контролю витрати дуття по фурмах доменної печі, що включає контроль тиску дуття в підвідних трубопроводах на кожній фурмі з використанням імпульсних трас, по якому визначають витрату дуття на кожній фурмі, причому контроль тиску дуття ведуть шляхом вимірювання перепадів статичного тиску на рівних по довжині частинах підвідних трубопроводів, а витрату дуття на кожній фурмі визначають по різниці перепадів тиску на кожній фурмі й кільцевому повітропроводі з урахуванням загальної витрати дуття, при цьому в процесі вимірювання перепадів статичного тиску здійснюють продувку азотом імпульсних трас. UA 68734 U (12) UA 68734 U UA 68734 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використана для визначення витрати дуття по фурмах доменної печі. Достовірна інформація про кількість дуття, що подається через кожну повітряну фурму доменної печі, дозволяє організувати оперативний технологічний контроль рівномірності його надходження й здійснювати керування технологічним процесом плавки. Оскільки розподіл дуття по фурмах є одним з факторів організації протитечії в доменній печі, то він значною мірою впливає на питому витрату коксу, продуктивність печі і її кампанію. Відомий спосіб регулювання витрати палива по фурмах доменної печі залежно від витрати дуття на кожній фурмі, вимірюваного тарованим пристроєм, наприклад трубкою Вентурі або за допомогою напірних трубок, які вводять у сопла через вічка фурмених приладів (Авторегулирование распределения воздуха по фурмам доменной печи. "Сталь", 1958 г, № 6, С. 504-505). Контроль витрати дуття ведуть вимірюванням за допомогою манометра перепадів тиску (швидкісного напору) за допомогою коаксіально встановлених двох напірних трубок. Необхідність використання вимірювальної апаратури в умовах високої температури й наявність окисної атмосфери у фурменому приладі (температура гарячого дуття перевищує 1000 °C, а концентрація кисню більше 25 %) приводять до низької точності визначення витрати дуття. Наприклад, вимірювання витрати дуття за допомогою напірних трубок, які вводять у сопла через вічка фурмених приладів, вимагає охолодження їх водою з тиском не менше 6 ат. Для підведення до сопла двох імпульсних трас у ньому виконують отвір із фланцем, у яке вставляють і закріплюють трубку з нержавіючої сталі для вимірювання статичного й динамічного напорів тиску, що значно ускладнює обслуговування обладнання, викликане заміною сопла. Заміна сопла вимагає тривалих операцій по від'єднанню трубки і її приєднанню після заміни, додатковому калібруванню й настроюванню обладнання. Збільшення простою доменних печей із зазначеної причини негативно позначається на техніко-економічних показниках плавки й не дозволяє оперативно контролювати витрату дуття на кожну фурму доменної печі. Реалізація схеми вимірювання тиску на фурменому приладі сполучена зі значними трудовими й тимчасовими витратами. Недоліком використання трубок Вентурі, крім низької стійкості в умовах впливу агресивного середовища, є необхідність створення стабільного аеродинамічного потоку до й після вимірювального пристрою. Даний фактор вимагає штучного подовження тракту подачі дуття до фурми, що в умовах типової конструкції доменної печі неможливо здійснити. Відомий спосіб регулювання витрати газоподібного палива на кожній фурмі. При цьому вимірюють тиск газоподібного палива в підвідних трубопроводах, обчислюють залежно від його тиск дуття і його витрату в кожній фурмі й регулюють витрату газоподібного палива на кожній фурмі залежно від витрати дуття на ній (RU, № 2115741 С1, кл. С21В 7/24, опубл. 20.07.1998 р.). Відомий спосіб не враховує відмінностей у розподілі опорів і інших важливих газодинамічних характеристик, наприклад, у патрубку фурменого приладу, у кільцевому повітропроводі, у схемі розведення й подачі збагаченого дуття в порожнину фурми. Крім того, імпульсні траси, що відрізняються по довжині й відстані до вузла уведення, не дозволяють зробити правильне тарування показань датчиків на працюючій печі, а величина тиску в коліні фурменого приладу залежить не тільки від витрати дуття, але й від температури, вмісту кисню в дутті й ряду геометричних параметрів газового тракту. Реалізація способу супроводжується періодичним відключенням імпульсних трас для їхньої профілактики або заміни, що призводить до повного відключення відповідних систем контролю. При цьому нерівномірний розподіл дуття по фурмах тягне значні відхилення в горінні палива, що вдувають, і коксу, а також у тепловому стані фурмених зон. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі, що заявляється, є спосіб регулювання витрати палива по фурмах доменної печі, що включає вимірювання сумарних витрат дуття й палива, витрат палива по фурмах і змінювання витрати палива по кожній фурмі, при цьому здійснюють визначення тиску дуття в підвідних трубопроводах на кожній фурмі з використанням імпульсних трас, по якому визначають його витрату (Жердев А.В. и др: Автоматический контроль и регулирование дутья по фурмам доменной печи. Сб. Автоматизация доменного производства. - К.: ЦБНТИ, 1966 г. - С. 13-25). Реалізація відомого способу не дозволяє одержувати достовірні показання по витраті дуття безупинно в часі. Це обумовлено тим, що відбувається забивання пилом імпульсних трас, використовуваних для контролю перепадів тиску на кожній фурмі. Влучення пилу у внутрішню порожнину імпульсних трас призводить до спотворювання показань витрати дуття і значним погрішностям у коректуванні витрати паливних добавок, що не забезпечує оперативного контролю витрати дуття на кожну фурму й зміни дуттьових параметрів. 1 UA 68734 U 5 10 15 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу контролю витрати дуття по фурмах доменної печі, у якому за рахунок технологічних особливостей забезпечується можливість запобігання влучення пилу усередину імпульсних трас, що дозволяє одержувати достовірні показання по витраті дуття безупинно в часі, оперативно контролювати витрату дуття на кожну фурму доменної печі й змінювати дуттьові параметри. Поставлена задача вирішується тим, що в способі контролю витрати дуття по фурмах доменної печі, що включає контроль тиску дуття в підвідних трубопроводах на кожній фурмі з використанням імпульсних трас, по якому визначають витрату дуття на кожній фурмі, згідно з корисною моделлю, контроль тиску дуття ведуть шляхом вимірювання перепадів статичного тиску на рівних по довжині частинах підвідних трубопроводів, а витрату дуття на кожній фурмі визначають по різниці перепадів тиску на кожній фурмі й кільцевому повітропроводі з урахуванням загальної витрати дуття, при цьому в процесі вимірювання перепадів статичного тиску здійснюють продувку азотом імпульсних трас. Доцільно витрату дуття на кожній фурмі визначати по наступній залежності:   Vrj    Kj  Pj 2  /   Kj  Pj 2    V ,         3 де Vrj - витрата дуття на j фурму, м /хв.; Kj - коефіцієнт опору імпульсних трас на j фурмі; Pj - різниця перепадів тиску на j фурмі й кільцевому повітропроводі, атн; 3 V - загальна витрата дуття на доменну піч, м /хв. 20 25 30 35 40 Приклад 3 Пропонований спосіб випробували на доменній печі об'ємом 1033 м при тиску в кільцевому повітропроводі гарячого дуття, рівному 2,4 атн. Загальна витрата дуття на доменній печі 3 становила 2100 м /хв., що визначали за допомогою газовідбірного пристрою, установленого на кільцевому повітропроводі доменної печі. На печі встановлено 16 повітряних фурм, діаметром 140 мм. Вдмухували пиловугільне паливо (ПВП) з витратою 10 т/год. на всі повітряні фурми. На рівних по довжині частинах підвідного трубопроводу кожної фурми здійснювали вимірювання перепадів статичного тиску за допомогою газовідбірних пристроїв, установлених у коліні фурменого приладу, які підключені до імпульсних трас. Показання з фурмених приладів надходять по імпульсних трубках на перетворювачі різниці тисків Метран-100-ДД (верхня межа вимірювання 16 кПа). Сигнали з датчиків надходять на аналоговий модуль АСІ-040-00 контролера ККР1. У контролері програма контролю за допомогою функціональних блоків інструментального пакета Concept здійснює первинну обробку, масштабування й перевірку на припустимі межі обмірюваних сигналів, поміщає отримані значення у відповідні регістри пам'яті, призначені для зберігання значень декларованих змінних, і передає значення обмірюваних витрат на персональний комп'ютер (станція візуалізації доменної печі й повітронагрівачів), у якому встановлені програмні модулі системи візуалізації на базі SCADA-Monitor Pro. У системі візуалізації в одному з відеокадрів відображається розподіл гарячого дуття по фурмах у вигляді стовпчикових діаграм. Період відновлення даних становить 1-5 секунд. Періодично в автоматичному режимі з періодичністю 1 раз в 30 хв. здійснювали продувку імпульсних трас азотом. Продувку імпульсних трас також робили при істотних змінах у показаннях приладів для запобігання заростання каналу. Результати вимірюванняперепадів статичного тиску дуття на кожній фурмі представлені в таблиці 1. 45 Таблиця 1 № фурми 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Тиск, атн 2,25 2,23 2,22 2,26 2,21 2,25 2,28 2,29 2,19 2,15 2,2 2,25 2,16 2,19 2,24 2,2 Коефіцієнт опору імпульсних трас дорівнює 1 у зв'язку з однаковою конфігурацією трас і конструкцією засобів вимірювання тиску. Витрата дуття на кожній фурм і представлена в таблиці 2, що визначали по наступній 50 залежності: Vrj    Kj  Pj 2  /   Kj  Pj 2    V .         2 UA 68734 U Таблиця 2 № фурми 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Витрата, 122 129 133 117 137 122 109 104 144 157 140 122 154 144 126 140 3 м /хв. 5 Як видно з наведених даних, витрата дуття на повітряних фурмах 7 і 8 істотно нижче 3 середнього значення 131,25 м /хв. Зниження витрати дуття на зазначених фурмах пов'язане з локальним оповзанням гарнісажу в даній зоні. Для нормалізації газорозподілу в печі витрата ПВП на дані повітряні фурми знижена з 625 кг/год. до 300 кг/год. Після коректування витрати ПВП протягом 3 годин відновилася рівномірна подача дуття по фурмах у відповідності зі значеннями, наведеними в таблиці 3. Таблиця 3 № фурми 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Тиск, атн 2,25 2,23 2,22 2,26 2,21 2,25 2,24 2,21 2,19 2,15 2,2 2,25 2,16 2,19 2,24 2,2 Витрата, 119 126 130 115 134 119 123 134 141 153 137 119 150 141 123 137 3 м /хв. 10 15 20 25 30 35 Після нормалізації розподілу дуття по фурмах відновили витрату ПВП на фурми 7 і 8 до базового значення. Реалізація способу, що заявляється, дозволяє оперативно контролювати витрату дуття на кожну повітряну фурму й залежно від витрати дуття коректувати витрату паливних добавок. Використовувана система служить сигналізатором стану каналу фурми при його перекритті у випадку оповзання гарнісажу або затягування шлаком. Одержувана інформація дозволяє оперативно регулювати теоретичну температуру горіння, змінювати температурно-дуттьові параметри для вирівнювання поля температур по перетину печі. З огляду на особливості підведення дуття в кільцевий повітропровід і відповідно розподілу дуття по фурмах забезпечується можливість підбора оптимального діаметра фурм. Таким чином, використання пропонованого способу дозволяє одержувати достовірні показання по витраті дуття безупинно в часі, оперативно контролювати витрату дуття на кожну фурму доменної печі й змінювати дуттьові параметри. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб контролю витрати дуття по фурмах доменної печі, що включає контроль тиску дуття в підвідних трубопроводах на кожній фурмі з використанням імпульсних трас, по якому визначають витрату дуття на кожній фурмі, який відрізняється тим, що контроль тиску дуття ведуть шляхом вимірювання перепадів статичного тиску на рівних по довжині частинах підвідних трубопроводів, а витрату дуття на кожній фурмі визначають по різниці перепадів тиску на кожній фурмі й кільцевому повітропроводі з урахуванням загальної витрати дуття, при цьому в процесі вимірювання перепадів статичного тиску здійснюють продувку азотом імпульсних трас. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витрату дуття на кожній фурмі визначають по наступній залежності:   Vrj    Kj  Pj 2  /   Kj  Pj 2    V ,         3 40 де Vrj - витрата дуття на j фурму, м /хв.; Kj - коефіцієнт опору імпульсних трас на j фурмі; Pj - різниця перепадів тиску на j фурмі й кільцевому повітропроводі, атн; 3 V - загальна витрата дуття на доменну піч, м /хв. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 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 3