Способ регулирования хода доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, конкретно - к способам работы доменных печей. Целью изобретения является повышение производительности и снижение расхода кокса за счет повышения ровности хода доменной печи. За показатель ровности хода печи принимают количество снижений температуры осевой зоны за цикл загрузкиs превышающих 50 С, причем в случае, когда это число меньше или равно количеству порций шихты в цикле, снижают рудную нагрузку в осевой зоне, а если больше, то снижают расход атмосфепного дутья, или уменьшают содержание кислорода в нем с одновременным уменьшением расхода вдуваемых добавок и общей рудной нагрузки. Измененный режим сохраняют до достижения величин снижения температуры осевой зоны меньше 25 С. 1 табл. с «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (!!) (5))5 С 21 В 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕНИЯ

Н А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬГГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4451506/02 (22) 10.05.88 (46) 28.02.91. Бюл. Р 8 (71) Днепропетровский металлургический институт (72) Н.Ш.Гринштейн, К.Г. Носов, А.К.Тараканов, А.И.Таранец, N.Н.Байрака, А.А.Иидловский, В.В.Тарановский, С.З.Немченко, В.В.Бочка и А.В.Супрунов (53) 669 ° 162.267.34(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1158592, кл. С 21 В 3/00, 1985. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ХОДА ДОМЕННОИ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, конкретно — к способам работы доменных печей. Целью изобреИзобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, конкретно — к способам работы доменной печи.

Цель изобретения — повышение производительности и снижение расхода кокса при получении чугуна в домен.ной печи.

Известно, что наилучшие техникоэкономические показатели в работе больших доменных печей достигаются при L-образном распределении газового потока по радиусу колошника. Наличие "отдушины" в осевой части печи— обязательное условие ровности хода печи. 3а осевую "отдушину" принимается участок столба шихты, имеющий в

:горизонтальном сечении круг с цент2 тения является повышение производительности и снижение расхода кокса за счет повышения ровности хода доменной печи. За показатель ровности хода печи принимают количество снижений температуры осевой зоны за цикл загрузки, превышающих 50 С, прио чем в случае, когда это число меньше или равно количеству порций шихты в цикле, снижаю-" рудную нагрузку в осевой зоне, а если больше, то снижают расход атмосферного дутья, или уменьшают содержание кислорода в нем с одновременным уменьшением расхода вдуваемых добавок и общей pvp, ной нагрузки. Измененный режим сохраняют до достижения величин снижения

10 температуры осевой зоны меньше 25 С.

1 табл. ром на оси печи, в пределах которого находится шихта с низкой трудной нагрузкой и наблюдается интенсивный газовый поток. В пределах осевой отдушины выдсляют зону, для которои рудная нагрузка и температура не зависят от радиуса ограничивающей окружности. Эта зона названа осевой зоной. Осевая зона имеет в горизонтальном сечении круг с центром на оси печи и радиусом 0,15 К /К (радиус колошника). На доменной печи !(- 9 комбината "Кривброжсталь" с помощью математической модели определяли рудную нагрузку в пределах осевой зоны. Она оказалась постоянной. Измеряли также температуру поверхности засыпи .в зонах, прилегающих к оси печи и имеющих

1á31095 радиусы ограничивающих окружностей

0,5 и 0,7 м. Произведено 240 замеров с дискретностью 20 с. При интервале варьирования температур 300-б00 С а

5 разница температур в анализируемых зонах не превышала 0 С, а величины средних квадратичных отклонений совпали.

При ровном ходе доменной печи, когда газ-теплоноситель фильтруется через слой равномерно опускающейся шихты, температура в осевой зоне колошника между загрузками порций шихты не может понижаться (в соответ- 15 ствии с вторым законом термодинамики).

Фиксируемые снижения температуры в осевой зоне при ровном ходе печи обусловлены только погрешностями контроля.

Исследования динамики температуры в осевой зоне колошника доменной II2чи Р 9 комбината "Криворожсталь" показали, что в период между выгрузками порций шихты имеют место периодические снижения температуры в осевой зоне, превышающие погрешность измерения. Установлено, что когда такие снижения температуры становятся достаточно больиими, ровность хода печи нарушается. На этой же печи проводилось определение величин снижений температуры в осевой зоне, при которых наступают расстройства хода доменной печи.

Результаты исследований приведены в таблице.

Очевидно, что, когда величины снижений температуры в осевой зоне колошника превышают 50 С, необходио мо принятие действенных мер по пре- 40 дотвращению расстройств хода доменной печи.

Исследования показали, что снижения температур осевой зоны колошника, имеют разную периодичность. Частые 45 снижения температур осевой зоны между выгрузками порций шихты в печи имели место при черезмерной интенсификации процесса. Так как в осевой зоне находится шихта с низкой рудной на-0 грузкой, то черезмерное количество газов приводит к переходу шихты осевой зоны в псевдоожиженное состояние и последующему расстройству хода доменной печи. Псевдоожижение является в этом. случае причиной появления снижений температур в осевой зоне колошника при отсутствии выгрузки шихты. Происходят снижения температуры вследствие попадания в осевую зону менее прогретых порций шихты из смежных участков колошника ° Когда снижения температуры осевой зоны превышали 50 С, т.е. "кипение" приобретало интенсивный характер, наступали расстройства хода печи. В таких случаях для предупреждения расстройств хода при использовании атмосферного дутья уменьшали его расход, а при использовании комбинированного дутья снижали содержание кислорода в дутье с одновременным уменьшением расхода вдуваемых добавок и общей рудной нагрузки, обеспечивающих сохранение теоретической температуры и теплового баланса плавки. В этом случае шихта осевой зоны переходила в устойчивое состояние, а величины снижений температуры становились меньше 25 С. Уменьшение интенсивности плавки для ликвидации снижений температуры осевой зоны колошника при использовании комбинированного дутья производили за счет снижения содержания кислорода в дутье, так как это позволяло сохранить скорость истечения дутья, не нарушая распределение газового потока по радиусу печи, Число снижений температур осевой зоны между выгрузками шихты в печь меньшее или равное количеству порций шихты в цикле имело место при перегрузке осевой зоны рудными материалами. Это обусловлено неравномерным опусканием шихты в центральной части печи при высокой рудной нагрузке в этой зоне "отдушина" осевой зоны засыпается скатыва ощейся по откосу шихтой, что приводит к снижению температуры осевой зоны а более чем на 50 С при отсутствии загрузки (в период прогрева шихты).

Дпя ликвидации таких снижений температуры, выравнивания хода печи умень,шали рудную нагрузку в осевой зоне печи без изменения общей рудной на грузки путем изменения системы за грузки, пока снижения температур осевой зоны не становились меньше

25 С.

Для предлагаемого способа регулирования хода доменной печи были оп,ределены пределы управляющих воздействий, обеспечивающие повышение ровности хода. Определение проводили на доменной печи объемом 5000 мз, Величину изменения общей рудной нагрузки определяли исходя из фактического коэффициента замены кокса природным газом, равного 0,7 кг/м .

Быпо установлено, что при уменьшении содержания кислорода в дутье на величину менее 1Х. и соответственно снижении расхода природного газа (количество фурменного газа снижалось менее, чем на 200 нм /мин), величина снижений температуры осевой эоны межпу загрузками шихты заметно

5 163109 оборудованной бесконусным загрузочным устройством и работавшей со следующими параметрами: расход дутья

7500 нм /мин; температура дутья

1150 С; давление дутья 4,3 МПа; влаж5 ность дутья 1,0Х, содержание кислорода в дутье ЗОХ; расход природного газа 750 нм /мин. Доменную печь загружали шихтой с общей рудной нагрузкой

3,70 т/т, используя следующий порядок загрузки: К 9-6; А 9-7; К 8-5;

А 9-7; К 9-6; А 9-7; К 5-4; А 9-6. уровень засыпи 1,6 м, масса рудной порции 100 т.

l5

При величине снижений температуры осевой зоны между загрузками порций, превышающей 50 С.и числе снижений ее больше количества порций шихты в цикле загрузки, уменьшали содержание кислорода в дутье на 0,5; 1,0;

1,5; 2,0; 2,5Х. Для сохранения на исходном уровне теоретической температуры одновременно уменьшали, расход природного газа соответственно на

30,5; 61,0; 91,5; 122,0; 152,5 нмз /мин, а для сохранения теплового баланса плавки уменьшали общую рудную нагрузку на 0,02, 0,05, 0,08, 0,1 и 0,12 т/т соответственно. При этом количество фурменного газа уменьшалось на 100, 200, 300, 400, 500 нм /мин. Количество фурменного газа рассчитывали по формуле

v !.- 01(1 + (1 — (f) +(f)+ н. Г, где V г — количество фурменного ганмз / „ин

à — расход дутья, нм /мин; (I) — влажность дутья, м /м : ¹0 — содержание кислорода в дутье, мз/м ;

Н вЂ” содержание водорода в природном газе, м /м ;

à — расход природного rasa, №5 нм /мин, 5 6 не менялось. При уменьшении содержания кислорода более чем на 2Х и соот:— ветствующем снижении расхода природного газа (количество фурменного газа уменьшалось на 400 нм /мин). Наряду с ликвидацией снижений температуры осевой зоны происходили существенное снижение интенсивности плавки и перераспределение газового потока.

Наилучшие результаты по эффективности ликвидации снижений температуры в осевои зоне и восстановлению равного хода печи получены при уменьшении содержания кислорода в дутье на 1,5Х и соответствующем снижении расхода природного газа (количество фурменного газа уменьшалось на

300 нм /мин) .

Граничные пределы управляющих воздействий при использовании атмосферного дутья находили из условия необходимости уменьшения количества фурменных газов на ту же величину, что и в случае использования дутья, обогащенного кислородом, т.е. на 200400 нм /мин. Изменение количества фурменных газов при использовании атмосферного дутья определяли из выражения

ДЧ = Д0 (1 i(! -Q) 0,209 +()!j, откуда

1,209 + 0,791ф

Для влажности дутья, равной

0,01 мз /м, граничные пределы регулирующих воздействий при использовании атмосферного дутья составляют

164,3-358,7 нм /мин, Опытная проверка полученных значений Д 0(в период раздувки доменной печи позволила уточнить граничные пределы регулирующих воздействий при использовании атмосферного дутья с учетом возможности регулирования расхода дутья воздуходувной машиной. Эти пределы составили 150-350 нм /мин при лучшем значении 250 нм /мин.

При снижении температуры в осевой зоне между загрузками порций шихты на величину более 50 С и числе та0 ких снижений меньшем или равном количеству порций шихты в цикле в качестве регулируюшрх воздействий были испытаны уменьшения рудной нагрузки в осевой зоне от 0,09 до 0,72 т/т включительно при неизменной общей рудной

1631095 нагрузке. Рудная нагрузка в осевой зоне определялась за цикл подач с помощью математической модели.

Испытания показали, что когда рудную нагрузку в осевой зоне уменьшали на величину меньше 0,21 т/т, характер изменения температуры осевой зоны не менялся, т.е. явление "заваливания" осевой отдушины рудными матерна-,1О лами не устранялось. Снижение рудной нагрузки в осевом зоне на величину больше 0,59 т/т приводило к уменьшению насыпной массы шихты, усилению осевого потока газов, переходу шихты в псевдоожиженное состояние, что усугубляло расстройство хода 0,59 т/т, происходило постепенное уменьшение величины снижений температуры осевой зоны между загрузками шихты до значе- ний, меньших 25 С. Нарушений ровности . хода не происходило. Наилучшие результаты с точки зрения скорости ликвидации аномальных снижений температур и хорошего использования энергии газового потока достигались при уменьшении рудной нагрузки осевой зоны на

0,39 т/т.

Для проверки возможности получения положительного эффекта на доменной печи 1(9 9 комбината "Криворожсталь" проводили испытания предлагаемого способа регулирования хода доменной печи.

Температуру осевой зоны измеряли с дискретностью 20 с при помощи термовизорной системы. Замеры вели мея..ду выгрузками порций шихты: начинали через 20 с после закрытия шихтового затвора и прекращали перед разгруэ-, 4O кой .очередной порции (по сигналу

"Подъем зондов") ° Между выгрузками порций шихты определяли текущую разность температур первого порядка 45

1-(где 6t — текущая разность первого порядка; — текущее и предыдущее 9 Iзначения температуры осе-50 вой зоны соответственно, .

Проверяли справедливость неравенств:

)!!8 01 (!1С(30 С.

: 55

Если оба неравенства выполнялись, включали счетчик и йиксировали количество снижений температуры в осевой зоне на величину больше 50 С sa цикл загрузки. Цикл включал восемь порций загружаемых шихтовых материалов. Когда количество снижений температуры, превращающих 50 С, было от 1 до 8, уменьшали рудную .нагрузку, а когда количество снижений температуры было 9 и более, то уменьшали содержание кислорода в дутье на 1,5 с одновременным уменьшением расхода при.родного газа на 91,5 нм /мин и общей рудной. нагрузки на 0,08 т/т.

Такое изменение параметров комбинированного дутья позволяло теоретическую температуру сохранять практи,чески постоянной (2225,5 С до измеФ нения и 2222,0 С после изменения). ,Уменьшение рудной нагрузки компенсироало недостаток восстановителей и ем самым обеспечило стабильность нагрева нижней зоны печи. Уменьшение содержания кислорода на 1,5Ж и расхода природного газа на 91,5 нм /мин сокращало объем йурменных газов на величину

LV(р,г = f8009 (1 +(1 — 0,01) 0,317 +

+ 0,01Д+ 2,08 -903) " 8009 (1 + (1-0,01) 0,302 + 0,011 + 2,08 811,3

12462, 1-12155, 3=307, 4 нм /мин, !

В случае работы доменной печи на атмосферном дутье для уменьшения объема йурменных газов на 307 нм /мин необходимо было бы количество дутья уменьшить на величину

307

К вЂ”

1,209 + 0,791 "0,01

= 252 нм /мин.

Регулирующие воздействия сохраняли, пока величины снижений температуры осевой зоны не становились меньше 25ОС

Полученный положительный эййект от применения предлагаемого способа регулирования хода доменной печи позволил за счет стабилизации хода и лучшего использования газов увеличить производительность печи на 1,2, снизить расход кокса на 1,8, кг/т.

Формула изобретения

Способ регулирования хода доменной печи, включающий контроль технологических показателей плавки, воздействие на параметры дутья при от1631095

Вероятность последующих нарушений хода печи, Ж

Число последующих нарушений хода печи

Общее число случаев

Величина снижений температуры (At), С

« 50 100

25 < Qt. <50 40,7 (25

19

27

34!

Составитель А. Гудков

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Редактор С. Лисина

Заказ 524 Тираж 387 Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 клонении их от заданных значений, о т .и и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения расхода кокса, измеряют

5 величины снижений температуры поверхности шихтовых материалов в осевой зоне колошника между загрузками порций шихты, фиксируют за цикл загрузки число снижений температуры осевой зоны, превышающих 50 С, причем в случае, когда это число меньше или равно количеству порций шихты в цикле, уменьшают рудную нагрузку в осевой зоне на 0,21-0,59 т/т без изменения общей рудной нагрузки, а когда больше, то при использовании атмос-ферного дутья уменьшают его расход на 150-350 мм /мин, а при использовании комбинированного дутья уменьшают содержание кислорода в нем на 1-27. с одновременным уменьшением расхода вдуваемых добавок и общей рудной нагрузки, обеспечивающих поддержание теоретической температуры горения на постоянном уровне, причем измененный реяаж сохраняют до достижения величин снижения температуры осевой зоны меньше 25 С. о