Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі

Реферат: Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі включає монтаж теплонавантажених елементів, монтаж засобів збудження циркуляції та монтаж трубопроводів між ними. Теплонавантажені елементи об'єднують в щонайменше один контур охолодження, на засоби примусового збудження циркуляції встановлюють пристрої частотного регулювання, на теплонавантажені елементи встановлюють датчики температури, причому датчики температури і пристрої частотного регулювання комутують з програмно-апаратним комплексом. UA 105036 U (12) UA 105036 U UA 105036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способів контролю та регулювання охолодження металургійних агрегатів та може бути використана у металургії під час випарного, водяного та інших систем охолодження доменних печей та в інших галузях промисловості для охолодження теплонавантажених елементів технологічних агрегатів. Відома «Система охолодження металургійного агрегату» (Патент України № 102226, від 25.06.2013, Бюл. № 12), що містить охолоджувану секцію, яка складається з зон охолодження з охолоджуваними елементами, які з'єднані з підвідними і відвідними колекторами, бак, який розташований вище відвідних колекторів, циркуляційний насос, з'єднаний всмоктувальним магістральним трубопроводом з баком і напірним магістральним трубопроводом з підвідними колекторами зон охолодження, відвідні трубопроводи, які з'єднані з відвідними колекторами кожної зони охолодження, пристрій для поповнення води в системі охолодження, з'єднаний електроавтоматикою з датчиком рівня води в баку, пристрій для створення підвищеного тиску газу в баку та теплообмінник, яка характеризується тим, що система обладнана спільним роздавальним колектором, з'єднаним з напірним магістральним трубопроводом та з підвідними колекторами кожної зони охолодження, а відвідні колектори кожної зони охолодження з'єднані з баком відвідними трубопроводами, виходи яких розташовані вище нормального рівня води в баку. Недоліками є: розподіл зони охолодження на верхню, середню і нижню призводить до ускладнення комунікацій та здорожчання системи, а саме: в декілька разів збільшується кількість підвідних і відвідних трубопроводів та запірної арматури. Відома «Система охолодження фурм доменних печей» (Патент РФ № 102006, від 07.06.2010), яка містить труби з витратомірами для підводу води до фурм, які поєднані з водонапірною баштою, та труби відводу води в оборотну систему, яка характеризується тим, що вона забезпечена індивідуальними підкачувальними насосами для кожної фурми, обладнаними частотними регуляторами роботи. Вказане система також має декілька суттєвих недоліків. Наприклад, в разі виходу із ладу насосів їх можна легко демонтувати, але якщо зіпсування насосів вчасно не буде виявлено, це дуже швидко створить додатковий гідравлічний опір і погіршить роботу системи охолодження в цілому. Автори вказують на те, що важливим фактором є кількість встановлених насосів і що насоси встановлюються на кожну трубку, що в свою чергу є великою технічною перевагою з точки зору регулювання витрати на кожній трубці за допомогою насоса. Однак, на практиці це значно ускладнює роботу всієї системи, збільшує кількість необхідної апаратури, робить її громіздкою, що може вплинути на рентабельність роботи системи охолодження та складність під час моніторингу за приладами. Найбільш близьким аналогом є «Спосіб охолодження доменної печі» (Патент України № 67773, від 12.03.2012, Бюл. № 5), в якому шляхом циркуляції охолоджувача по контурах охолодження через теплонавантажені елементи, де охолодження теплонавантажених елементів верхнього контуру охолодження здійснюють шляхом природної циркуляції охолоджувача з використанням схованої теплоти пароутворення охолоджувача в процесі циркуляції охолоджувача верхнім контуром охолодження через теплонавантажені елементи, а охолодження теплонавантажених елементів нижнього контуру охолодження здійснюють шляхом примусової циркуляції охолоджувача з використанням засобів примусового збудження циркуляції, які встановлюють у підвідній частині нижнього контуру охолодження, при цьому як теплонавантажені елементи верхнього контуру охолодження використовують великоблочні панелі, а як теплонавантажені елементи нижнього контуру охолодження використовують холодильні плити. Недоліками є: використання засобів примусового збудження циркуляції без пристроїв частотного регулювання призводить до необгрунтованого збільшення споживання електроенергії, а також до невиправдано великого відводу тепла з печі, що призводить до підвищення витрати сировини. Автори вважають, що використання теплонавантажених елементів, які виконані у формі великоблочних панелей є низькоефективним, в порівнянні, з чавунними холодильними плитами, оскільки їх стійкість в 1,5 - 2 рази нижча, ніж у чавунних холодильних плит, що приводить до зменшення міжремонтного періоду. Крім того, під час ремонтного періоду при заміні великоблочних панелей, доводиться замінювати і кожух печі, що призводить до збільшення часу ремонтного періоду, і як наслідок, до втрати прибутку. Застосування чавунних холодильних плит у теплонавантажених зонах доменної печі, в порівнянні з мідними холодильними плитами, призводить до зменшення міжремонтного періоду. 1 UA 105036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В основу корисної моделі поставлена задача створення способу контролю та регулювання охолодження доменної печі, який дозволить підвищити ефективність охолодження доменної печі, збільшити міжремонтний період, зменшити капітальні та експлуатаційні витрати шляхом додаткової автоматизації процесу охолодження. Поставлена задача вирішується тим, що удосконалення способу контролю та регулювання охолодження доменної печі включає монтаж теплонавантажених елементів, монтаж засобів збудження циркуляції та монтаж трубопроводів між ними, в якому за рахунок того, що теплонавантажені елементи об'єднують в щонайменше один контур охолодження, на засоби примусового збудження циркуляції встановлюють пристрої частотного регулювання, на теплонавантажені елементи встановлюють датчики температури, причому датчики температури і пристрої частотного регулювання комутують з програмно-апаратним комплексом, вирішується технічна задача контролю охолодження доменної печі шляхом обробки програмно-апаратним комплексом даних, отриманих з датчиків температури, та додатково встановлених датчиків витрат охолоджувача, що дозволяє стежити за стабільною роботою системи охолодження доменної печі, за відсутністю протікань/прогарів та, у разі, виявлення відхилень від встановлених показників інформувати обслуговуючий персонал про некоректну роботу системи охолодження, а технічна задача регулювання охолодження доменної печі вирішується шляхом обробки даних програмно-апаратним комплексом отриманих з датчиків температури, подавання сигналів на пристрої частотного регулювання та, тим самим, корегувати роботу засобів примусового збудження циркуляції, а саме змінювати швидкість циркуляції охолоджувача по контурах охолодження. Внаслідок вирішення цих технічних задач досягають оптимізації охолодження (тепловідведення) доменної печі, автоматизації робочого циклу доменної печі та, як наслідок, збільшення міжремонтного періоду. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі характеризується тим, що на вході та виході трубопроводу для підводу і відводу охолоджувача додатково встановлюють датчики витрат охолоджувача, які комутують з програмно-апаратним комплексом. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі характеризується тим, що встановлюють теплонавантажені елементи, які виготовлені з чавуну і/або міді, і/або сталі. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі характеризується тим, що встановлюють щонайменше два засоби примусового збудження циркуляції: один - робочий, другий - резервний. Як засоби примусового збудження циркуляції використовують циркуляційні насоси або інші пристрої примусового збудження циркуляції. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі характеризується тим, що датчики температури встановлюють або на кожному теплонавантаженому елементі або щонайменше з кроком через один теплонавантажений елемент, причому частоту кроку збільшують в залежності від місця розташування теплонавантаженого елемента у горизонтальному ряду доменної печі, в напрямку знизу до верху. Як теплонавантажені елементи іноді використовують холодильні плити та інші теплонавантажені елементи для системи охолодження. Автори вважають, що використання сталевих холодильних плит є доцільним для встановлення їх у теплонавантажені зони доменної печі, замість мідних у разі, коли бюджет проекту не дозволяє придбати мідні холодильні плити. Таким чином, встановлення сталевих холодильних плит у теплонавантажені зони доменної печі допоможе здешевити витрати на холодильні плити. Крім того, мідні холодильні плити в кілька разів дорожчі чавунних і їх, як правило, виконують з просвердленими каналами для проходження охолоджувача. В цьому випадку, повністю виключається можливість потрапляння повітря між залитої трубкою і тілом мідної холодильної плити, так само виключається можливість прогару трубки в той момент, коли вона заливається в холодильну плиту. У теплонавантажені зони доменної печі бажано встановлювати мідні холодильні плити, тому що температура, яка діє на холодильну плиту, в таких зонах максимальна, а сировина, що знаходиться вже розм'якшена і тому відсутній абразивний знос. Чавунні холодильні плити є більш дешевими і, як правило, складаються із сталевих холодильних трубок, які залиті в чавун. Для встановлення у менш теплонавантажені зони доменної печі оптимальним варіантом є встановлення чавунних холодильних плит тому, що у даній зоні не такі високі температури, але присутній абразивний знос матеріалів холодильних плит, до якого і стійкі чавунні холодильні плити. 2 UA 105036 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Таким чином, використання холодильних плит, що виготовлені із різних матеріалів (чавун, мідь, сталь) та встановлення їх на площині доменної печі в залежності від температурного режиму. Традиційно для охолодження доменної печі у теплонавантажені зони доменної печі встановлюють мідні холодильні плити, а у менш теплонавантажені зони встановлюють чавунні холодильні плити. Традиційно сталеві холодильні плити встановлюють замість мідних, в разі обмеженого бюджету проекту. В нашому випадку, використовують довільне компонування мідних, чавунних, сталевих холодильних плит. Суть корисної моделі «Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі» пояснюється кресленням, де показана схема, яка використовується для реалізації корисної моделі «Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі», де: 1- мідні холодильні плити; 2 - чавунні холодильні плити; 3 - циркуляційні насоси; 4 - колектори для відводу охолоджувача; 5 - колектори для підводу охолоджувача; 6 - пристрої частотного регулювання; 7 - трубопровід; 8 - датчики температури; 9 - барабан - сепаратор; 10 - датчики витрат охолоджувача. Узагальнений приклад здійснення способу. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі здійснюють наступним чином. Здійснюють монтаж холодильних плит, монтаж циркуляційних насосів та монтаж трубопроводів між ними. Холодильні плити об'єднують в щонайменше один контур охолодження, на циркуляційні насоси встановлюють пристрої частотного регулювання, на холодильні плити встановлюють датчики температури, причому датчики температури і пристрої частотного регулювання комутують з програмно-апаратним комплексом. На кресленні схематично показано складові частини (елементи, деталі, вузли), які використані у «способі», що заявляється. Холодильні плити виготовлені з чавуну і/або міді, і/або сталі об'єднують в один контур охолодження, який забезпечений горизонтальними рядами холодильних плит (1, 2). При цьому чавунні холодильні плити (2) виконані, наприклад, з чотирма залитими охолоджуючими трубками і вилиті з високоміцного чавуну марки ВЧ 45, а мідні холодильні плити (1) виконані з чотирма просвердленими каналами і вилиті з міді. У холодильні плити (1,2) вбудовані датчики температури (8), для визначення температури тіла холодильних плит. Датчики температури (8) встановлюють або на кожній холодильній плиті (1,2) або щонайменше з кроком через одну холодильну плиту (1, 2), причому частоту кроку збільшують в залежності від місця розташування холодильної плити (1, 2) у горизонтальному ряду доменної печі, в напрямку знизу до верху, причому датчики температури (8) комутовані з програмноапаратним комплексом, де відбувається обробка сигналів з датчиків температури (8). Кожний контур охолодження для забезпечення примусової циркуляції забезпечений пристроями примусового збудження циркуляції, наприклад, щонайменше двома циркуляційними насосами (3) (один - робочий, другий - резервний) з пристроями частотного регулювання (6), які комутовані з програмно-апаратним комплексом. Циркуляційні насоси (3) об'єднані з барабаном-сепаратором (9) трубопроводом (7), на який можуть бути встановлені додатково датчики витрат охолоджувача (10), які розташовують на вході та виході трубопроводу для підводу і відводу охолоджувача та комутують з програмноапаратним комплексом. Крім того, кожний контур охолодження забезпечений, наприклад, чотирма колекторами (5) для підведення охолоджувача від барабан-сепаратора (9) до холодильних плит (1, 2) і, наприклад, чотирма колекторами (4) для відведення охолоджувача від холодильних плит (1, 2) до барабана-сепаратора (9). «Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі» працює наступним чином. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі, який включає монтаж холодильних плит (1, 2), монтаж циркуляційних насосів (3) та монтаж трубопроводів (7) між ними. Створення циркуляції охолоджувача здійснюють через контур охолодження та холодильні плити (1, 2), на яких встановлюють датчики температури (8) і, які фіксують значення температур на холодильних плитах (1, 2) та подають їх до програмно-апаратного комплексу. Програмно-апаратний комплекс обробляє дані й аналізує температурний стан холодильних плит. В залежності від отриманих значень, програмно-апаратний комплекс подає сигнал про необхідність зменшення, збільшення, або підтримання діючої інтенсивності подачі охолоджувача по контуру охолодження на пристрої частотного регулювання (6), які корегують 3 UA 105036 U 5 10 15 20 25 30 роботу циркуляційних насосів (3) і, які об'єднані з барабаном-сепаратором (9) та трубопроводом (7). Оскільки, кожний контур охолодження забезпечений чотирма колекторами (4) для відведення охолоджувача від холодильних плит (1, 2) до барабана-сепаратора (9) і чотирма колекторами (5) для підведення охолоджувача від барабана-сепаратора (9) до холодильних плит (1, 2) додатково на трубопровід (7) встановлюють датчики витрат охолоджувача (10), які фіксують кількість підведеного та відведеного охолоджувача, отримані дані передаються до програмно-апаратного комплексу. Програмно-апаратний комплекс аналізує отримані із датчиків дані та фіксує виявлення прогарів/протікань. Приклад 1 В доповнення до узагальненого опису прикладу «Способу» можна сказати наступне. Крім ознак, наведених в узагальненому описі «Способу», додатково встановлюють датчики витрат охолоджувача, які призначені для виявлення прогарів/протікань у системі охолодження. Датчики витрат охолоджувача також комутують з програмно-апаратним комплексом, який шляхом обробки сигналів та оцінки різниці значень на вході та виході трубопроводу для підводу і відводу охолоджувача фіксує прогар/протікання. Приклад 2 В доповнення до узагальненого опису прикладу «Способу» можна сказати наступне. Крім ознак, наведених в узагальненому описі «Способу», при здійсненні «Способу» датчики температури встановлюють з кроком через одну холодильну плиту, причому частоту кроку збільшують в залежності від місця розташування холодильної плити у горизонтальному ряду доменної печі, в напрямку знизу до верху. Приклад 3 В доповнення до узагальненого опису прикладу «Способу» можна сказати наступне. Крім ознак, наведених в узагальненому описі «Способу», при здійсненні «Способу» холодильні плити, циркуляційні насоси та трубопроводи об'єднують в один або більше контури охолодження, причому на кожному із них встановлюють циркуляційні насоси, а датчики температури, пристрої частотного регулювання та додатково встановлені датчики витрат охолоджувача комутують з програмно-апаратним комплексом. Система охолодження доменної печі може мати один або більше окремих контурів охолодження. У разі, коли контурів охолодження, наприклад, два, вони охоплюють доменну піч по висоті з двох протилежних сторін. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі, який включає монтаж теплонавантажених елементів, монтаж засобів збудження циркуляції та монтаж трубопроводів між ними, який відрізняється тим, що теплонавантажені елементи об'єднують в щонайменше один контур охолодження, на засоби примусового збудження циркуляції встановлюють пристрої частотного регулювання, на теплонавантажені елементи встановлюють датчики температури, причому датчики температури і пристрої частотного регулювання комутують з програмноапаратним комплексом. 2. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі за п. 1, який відрізняється тим, що на вході та виході трубопроводу для підводу і відводу охолоджувача встановлюють додатково датчики витрат охолоджувача, які комутують з програмно-апаратним комплексом. 3. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі за п. 1, який відрізняється тим, що встановлюють теплонавантажені елементи, які виготовлені з чавуну і/або міді, і/або сталі. 4. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі за п. 1, який відрізняється тим, що встановлюють щонайменше два засоби примусового збудження циркуляції: один - робочий, другий - резервний. 5. Спосіб контролю та регулювання охолодження доменної печі за п. 1, який відрізняється тим, що датчики температури встановлюють або на кожному теплонавантаженому елементі або щонайменше з кроком через один теплонавантажений елемент, причому частоту кроку збільшують в залежності від місця розташування теплонавантаженого елемента у горизонтальному ряду доменної печі, в напрямку знизу до верху. 4 UA 105036 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 5