Способ контроля целостности элементов охлаждения доменной печи

 

Изобретение относится к производству чугуна в доменных печах и предназначено для контроля целостности элементов охлаждения доменной печи. Цель изобретения - уменьшение времени поиска неисправности за счет вертикальной локализации неисправного элемента охлаждения. Периодически определяют содержание диоксида углерода в периферийном газ е шахты печи не менее чем на двух горизонтах, а затем при появлении сигнала наличия газа в газоловушке поврежденного контура охлаждения, определяют содержанием .в нем диоксида углерода и по формуле Н. С,/()(Ни,/Сщ)х КС,-С) - (). () , где высота расположения неисправного элемента охлаждения относительно оси воздушных фурм, м; С - содержание диоксида углерода в газе из газоло-з вушки дефектного контура, %; - содержание диоксида углерода в газе периферийной зоны шахты верхнего горизонта колошника , %i Сщто же, нижнего горизонта середина шахты ,%;; Н к - высота точки отбора газа верхнего горизонта относительно оси воздушных фурм, м; И 1ц - то же верхнего горизонта, и находят высоту расположения неисправного элемента охлаждения . 2 ил. о (Л 4 4 00 ел со

„„SU„„1447 59 А1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 С 21 В 7/24

Р ешее, )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО HBQEPETEHMRM И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4198585/23-02 (22) 23.02.87 (46) 30.12.88. Бюп. М 48 (71) Кузнецкий металлургический комбцнат им. В.И.Ленина (72) С.В.Коршиков, АеА.Столярр

Д,С.Полянский, В.И.Котухов, В.В,Митин, Л,Б.Иванов и А.М.Брагинский (53) 669.162.22).2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 463712, кл. С 21 В 7/24, 1972.

Андоньев С.М. Испарительное охлаждение металлургических печей. М.:

Металлургия, 1970, с. 94.

Остроухов М.Я, и Шпарбер Л.Я.

Эксплуатация доменной печи, М.: Мет аллур гия, 1975, с. 140. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ элементоВ охлыдения доменноЙ пкчи (57) Изобретение относится к производству чугуна в доменных печах и предназначено для контроля целостности элементов охлаждения доменной печи. Цель изобретения - уменьшение времени поиска неисправности за счет вертикальной локализации неисправного элемента охлаждения. Периодически определяют содержание диоксида углерода в периферийном газе шахты печи не менее чем на двух горизонтах, а затем при появлении сигнала наличия газа в газоловушке поврежденного контура охлаждения, определяют содержанием в нем диоксида углерода и по формуле К = (С /(С„-СД ((Н„,/С,ц)" к(С„-C ) — (Н„/С Ä). (Сщ-С,1)1, где H — высота расположения неисправного элемента охлаждения относительно оси воздушных фурм, м; С 1 — содержание диоксида углерода в газе иэ гаэоло "у вушки дефектного контура, %; С q — а содержание диоксида углерода в газе периферийной ионы шахты верхнего (/) горизонта колошника, %; С,>- то же, нижнего горизонта середина шахты,7;; С

Н вЂ” высота точки отбора газа верхнего горизонта относительно оси воздушных фурм, и; Н,„- то же верхнего @и горизонта, и находят высоту располо- ф жения неисправного элемента охлажде- ф, ния. 2 ил. 3

144785

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах.

Целью изобретения является умень5 шение времени поиска неисправности эа счет вертикальной локализации неисправного элемента охлаждения.

На фиг.1 схематически изображен профиль доменной печи по контуру сис- 10 темы охлаждения, разрез; на фиг.2 характеристика содержания диоксида углерода в периферийном газе.

Содержание диоксида углерода в газе определяют в системе автоматическоro анализатора распределения состава газа по радиусу колошника печи.

При нарушении целостности элемента охлаждения печи, например при 20 поломке или прогаре трубки внутреннего контура холодильника шахты, часть охлаждающей жидкости поступает в рабочее пространство печи„а газ иэ печи попадает в контур охлаждения. 25

Если давление газов в печи выше давления в контуре охлаждения, то периферийный газ из печи под давлением проникает в поврежденную трубку холодильника и поднимается до газоло- 30 вушки. При давлении газов в печи меньшем, чем в контуре охлаждения, процесс попадания газа в контур иной: охлаждающая жидкость при своем движении по трубке холодильника мимо места повреждения увлекает (инжектирует) периферийный газ во внутреннюю полость трубки, но в меньшем количестве по сравнению с первым случаем, IIpH дальнейшем движении охлаждающей 40 жидкости по контуру охлаждения мимо газоловушки часть газа отделяется от жидкости и скапливается в ловушке. Накопление газа продолжается до тех пор, пока. не сработает релейный элемент сигнализации наличия газа, например повышения давления в ловушке, появления в ней водорода, увеличения пульсаций проходящей охлаждающей жидкости и т.п. Это свидетельствует о нарушении газоплотности дан50 ного контура охлаждения, т.е. о появлении в нем дефекта.

На работающей печи при установившемся режиме ее работы распределение

Восстановительных процессов по высо55

re печи имеет определенный характер.

Такой же определенный характер имеют и температурное поле и состав восстановительных газов. При движении горного газа вверх от окислительных зон, расположенных на уровне воздушных фурм, в нем непрерывно увеличивается содержание диоксида углерода с одновременным уменьшением содержания восстановительных газов (водорода и оксида углерода) и азота.

Состав газа по выходу из окислительных зон зависит от состава дутья, расхода и .состава топливных добавок.

Диоксид углерода в газе на уровне воздушных фурм отсутствует при любом составе дутья из-эа развития реакций газификации кокса, а содержание восстановительных компонентов колеблется: 32-38 у оксида углерода

1-10/ у водорода, ooтальное 52-77Х у ° азота. В верхней части шахты доменной печи, где восстановительные процессы прекращаются, состав колошникового газа принимает равновесный характер: среднее содержание диоксида. углерода составляет 12-18 ., оксида углерода — 24-30 водорода — 1-8, остальное — азот, Причем содержание диоксида углерода на периферии и в центре печи минимальное и составляет

5-10, а в рудном гребне максимальное — 20-28 .

Рассматривая газ иэ гаэоловушки дефектного контура охлаждения как пробу газа из печи, отобранную из периферийной зоны рабочего объема на горизонте расположения дефектного элемента контура, можно по известному заранее характеру распределения состава rasa в печи точно локализовать по вертикали место нарушения системы охлаждения.

Для установления характера распределения состава газа на периферии печи необходимо определить его сос- тав, как минимум, в трех точках по высоте, например н крайних точках (внизу - на уровне окиспительных очагов, вверху — на колошнике под защитными сегментами) и в середине (на .границе охлаждаемой эоны шахты}.

При выборе в качестве индентификатора такого компонента состава .газа как диоксид углерода можно умень. шить число контрольных точек по высоте до минимума - двух, так как содержание диоксида углерода в газе на уровне воздушных фурм на границе окислительных очагов точно определено и всегда равно нулю. Такой выбор

1447859

4 позволяет избежать трудностей организации дтбора проб газа из высокотемпературных очагов работающей печи на уровне воздушных фурм, в которых температура достигает порядка

2000 С.

Аппроксимация зависимости состава газа по высоте печи от фурменных очагов (1) осуществлена преобразованным полиномом Лагранжа второй степени по трем известным точкам: где Н вЂ” высота расположения неисп" равного элемента охлаждения относительно оси воздушных фурм, м;

С вЂ” содержание диоксида углеФ рода в газе из газоловушки дефектного контура, ;

С вЂ” содержание диоксида углерода в rазе периферийной зоны шахты верхнего горизонта (колошника), .;

С,„- то же, нижнего горизонта . (середина шахты), ;

Н „ — высота точки отбора газа верхнего горизонта относительно оси воздушных фурм, м, Н вЂ” то же, верхнего горизонта, Ма

В качестве первой (нулевой) точки принято содержание диоксида углерода на уровне воздушных фурм, рав" ное нулю.

Расстояние от оси воздушных фурм в формуле (1) обозначено как функ ция, а состав газа, содержание в нем диоксида углерода — как аргумент

Подставляя формулу (1) периодически определяемые значения содержания диоксида углерода в периферийном газе из середины и верха шахты доменной печи, а также его содержание в газе из газоловушки дефектного контура системы охлаждения, находим высоту расположения поврежденного элемента охлаждения относительно оси воздушных фурм, что однозначно указывает на холодильник, в котором произошло нарушение целостности его трубки. Это позволяет оперативно отключить неисправный элемент, снизить

30 держание диоксида в г as е пр ои зводит10

55 затраты, связанные с его поиском, и ликвидировать поступление в печь, воды иэ неисправного элемента, которое при задержке в принятии мер может привести к тяжелому расстройству хода (эакоэлению) доменной печи, перерасходу кокса и потерям производства.

Использование в способе для определения содержания диоксида углерода в газе из газоловушек системы охлаждения и в периферийном газе из середины и верха шахты печи системы автоматического анализатора распределения состава газа по радиусу колошника позволяет наиболее технологически осуществить способ, органически вписать его в метрологическое обеспечение доменной печи. ъ

Это гарантирует "живучесть" способа в условиях действующего доменного производства.

Способ осуществляется следующим образом.

Периодически, например два раза в смену, определяется содержание диоксида углерода в периферийном газе иэ середины и верха шахты. Сося в системе существующего на печах анализатора распределения состава газа по радиусу колошника, По найденным значениям аппроксимируют зависимость распределения диоксида углерода в периферийном газе по высоте печи от оси воздушных фурм согласно формуле (1).

При появлении сигнала наличия газа в газоловушке какого-либо контура охлаждения, что идентифицирует дефектный контур, пробу газа из газоловушки анализируют на содержание в нем диоксида углерода. Подставляя установленное значение содержания диоксида углерода в формулу (1), на-. ходят расположение неисправного элемента в дефектном контуре охлаждения по высоте печи.

На фиг.I изображен разрез профиля доменной печи по дефектному контуру системы охлаждения, а на фиг.2 — кривая, аппроксимирующая изменение содержания диоксида угле- . рода в периферийном газе по высоте печи с началом координат на оси воэ душных фурм. На фиг.2 — обозначено: точки Ск; С щ, С } — соответставнно содержание диоксида на верхнем

5 14 горизонте (колошник), нижнем горизонте (шахте) и в дефектном контуре системы охлаждения; точки Н, Нщ, Н вЂ” соответственно высоты точ чек отбора газа верхнего и нижнего горизонтов и высота дефектной точки относительно оси воздушных фурм.

Пример. На доменной печи объемом 1310 м, оборудованной системой автоматического анализатора распределения состава газа по рациусу колошника печи в комплекте газоанализатора типа ГАК-1, машины по отбору проб газа по радиусу типа

МПЗА-5,6, системы промежуточных емкостей для проб газа с дистанционно управляемыми клапанами и контроллером, обеспечивающим заданную последовательность и взаимодействие между элементами системы, дополнительно осуществляется отбор проб периферийного газа из середины шахты.

Высота точек отбора газа относительно оси воздушных фурм составляет: верх шахты Н = 19,8 м, середина шахты Н,„ = 13,4 м.

Периодический анализ проб периферийного газа на содержание в нем диоксида углерода дает устойчиво воспроизводимые значения для верхнего горизонта С f, = 7,4, нижнегоСщ= 5 5 .

Подставляя эти значения в формулу (1), можно привести ее до следующего уравнения второй степени с нулевыми значениями в начале системы координат на уровне воздушных фурм:

H> = 1,744 С + 0,126 С, (2) где Н вЂ” высота от уровня воздуш1 ных фурм, м, С вЂ” содержание диоксида угле 9 рода в периферийном газе.

Уравнение (2) представляет собой обратную зависимость содержания диоксида углерода в периферийном газе по высоте доменной. печи.

Доменная печь оборудована системой охлаждения иэ плитовых холодильников с четырьмя залитыми водоохлаждаемыми трубами: в шахте печи расположены пять горизонтальных поясов холодильников, в заплечиках - один и в фурменной зоне" — один, 9 каждом поясе расположено по 36 холодильников (по удвоенному числу воздчшных

47859 6

30

55 фурм) . Холодильники разных поясов соединены между собой так, что залитые в них водоохлаждаемые трубки образуют 144 вертикальных контура охлаждения, на каждом иэ которых по выходе из холодильников установлены газоловушки с датчиками наличия в них газа.

При появлении сигнала о наличии газа в пятнадцатом вертикальном контуре охлаждения, проходящем 1через четвертый вертикальный ряд холодиль" ников (третья по счету трубка), было установлено, что данный контур имеет дефект.

Определение содержания диоксида углерода в газе из гаэоловушки, дефектного контура дает устойчиво воспроизводимые значения (т.е. с разбегом, не превышающим класс точности газоанализатора ГАК-1), равные С ч — 3,7 . Подставляя это значение в формулу (1) или (2), находим, что высота расположения дефекта относительно оси воздушных фурм составляет

Н = 1,744 3,7 + 0,126 3,7 = — 8,2 м.

Расположение дефекта по высоте печи указывает, что нарушение целостности системы охлаждения локализовано в третьем горизонтальном поясе холодильников шахты, а именно в четвертом холодильнике, в третьей его > трубке.

Таким образом, контроль целостности элементов охлаждения доменной печи, осуществляемый по предлагаемому способу, позволяет точно локализовать расположение дефектного элемента как по вертикальным рядам холодильников и контурам охлаждения, так и по горизонтальным поясам холодильников. Это обусловливает снижение затрат ручного труда персонала печи, обслужива ющего систему охлаждения при поиске нарушения целостности элементов охлаждения, позволяет своевременно принять меры по отключению неисправного элемента и прекратить поступление воды в печь, которая может при" вести к тяжелому расстройству хода доменной печи (эакозлению горна), потере производства и перерасходу кокса.

7 144785÷ Я формула изобретения Н

Н = — -> — - — " (С -С ) (C„,— С,, (С„-C i!C, " С. н, Йъ дР

А*,РАЖУ заила

ОСЬ 4И7дРОа газа нож еориурглг

ООВРжание диоксида р щроа д nd u e d дур

Фиа Г

Фиг./

Способ контроля целостности элементов охлаждения доменной печи, где 11

5 включающий определение наличия газа в газоловушках подъемных трубок и определение дефектного контура охлаждения, отличающийся

С тем,. что, с целью уменьшения времеЧ ни поиска неисправности за счет вертикальной локализации неисправного С к элемента охлаждения, дополнительно определяют содержание диоксида углерода в периферийном газе шахты печи не менее чем на двух горизонтах, определяют содержание диоксида углерода в rase иэ гаэоловушки дефект- Н

k ного контура и находят высоту расположения неисправного элемента контура охлаждения по формуле высота расположения неисправного элемента охлажде". ния относительно оси воздушных фурм, м; содержание диоксида угле рода в rase из газоловушки дефектного контура,%; содержание диоксида углерода в газе периферийной зоны шахты верхнего горизонта (колошника),7.; то же, нижнего горизонта (середина шахты),Х; высота точки отбора гasa верхнего горизонта относительно Оси воздушнЫх фурм, м; то же, нижнего горизонта, м.