К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800174/02 (22) 07,03.90 (46) 15.07.92. Бюл, N.ã 26 (71) Нижнетагильский металлургйческий комбинат им.В.И.Ленина и Уральский политехнический институт им.С.M. Кирова (72) H,А.Спирин, Я.M.Ãîðäîí, Б.А,Марсуверский, В.С.Швыдкий, В.В.Мадисон, А.Ю,Чернавин, Ю. Н,Овчинников; Ю.С.Машков, Б.П,Рыбаков и А,Б,Цветков (53) 621.783 (088.8) (56) Аверин С,И., Минаев A,Ê; Механика жидкости и газа. М.: Металлургия, 1987, с,304, с,181-183. .: Дейч М.Е„ Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика, М.: Энергоатомиздат, 1984, с.384.

Изобретение относится к черной. метал.лургии и может быть использовано для контроля степени зарастания газоотводов доменных печей.

Зарастание газоотводов на ряде доменных печей может быть существенно, Так, йа доменных печах Нижнетагильского метал. лургического комбината, выплавляющих передельный чугун из сырья, содержаЩего

0;1% цинка (в пересчете на ме;аллический), площадь для прохода газов в отдельных участках газоотводов за период между ремонтами уменьшается на 30-407.

В настоящее время единственным методом, используемым в практике для контроля уровня зарастания газоотводов, является визуальный осмотр и прямое измерение внутренних размеров газоотводов во время остановки и выдувки печи. Естественно, что этот метод невозможно использо„„ Ы„„1747496 А1

2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНЙЯ СОСТОЯНИЯ

ГАЗООТВОДА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к черйой металлургии, а именно к способам контроля степени эарастания тазоотводов доменных печей, Сущность изобретения заключается в том, что в каждом выходящем из доменной печи газоотводе измеряют статические давления на двух исследовательских участках, граница между которыми находится на рас-, стоянйи 5-6 внутренних диаметров газоотвода от начала газоотвода со стороны колошника, причем по перепаду давления на втором участке по ходу газа оп ределяют расход газа на данном газоотводе, à по перепаду на йервом участке -и расходу газа находят текущее сечение эквивалентного отверстия газоотвода. 3 ил. вать на работающей печи в силу относительно втысоких значений. давлений, температур в газоотводах, а также токсичности колошникового газа. : ф„

Методы контроля зарастания газоотводов на работающей печи нам неизвестны. р

Наиболее близким к предлагаемому является метод определения внутреннего диаметра участка трубопровода при заданйом О" расходе газа и перепаде статистйческого давление на этом участке, деистеителнно,,а е потери давленйя в трубопроводах склады- а ваются из потерь на трение и местные сопротивления и зависят от расхода газа и гидравлического диаметра газопровода, Поэтому при известных параметрах, в данном случае расходе газа и перепаде статистического давления на участке трубопровода, можно определить средний гидравлический диаметр трубопровода на этом участке.

1747496

20 вестном общей выходе колошникового газа более интенсивными отложениями

2, В известном устройстве для выбора внутреннего диаметра трубопроводов необ:ходимо знать расход газа на этом участке. В реальных условиях работы доменных печей по измерениям перепада давления на этом участке можно определить расход газа через каждый газоотвод. B дальйейшем по известному расходу газа в каждом из газо25 отводов и перепаду давления на участке I в настоящее время отсутствуют методы контроля расхода газа по гаэоотводам в силу оценивается сечениеэквивалентного отвернепригодности для текущего контроля изве-. стия на участке с максимальным зарастанистных методов, В связи с этим возникает задача определения распределения расхоем газоотводов, по которому определяется зарастание каждого газоотвода.

30 Действительйо, известно, что потери да по газоотводам при известном общем выходе колошникового газа, определить по- давления в трубопроводах складываются из следний достаточно точно можно по балан- потерь на трение и потерь на местные сосу, в частности, углерода ..: " Противления .

Цел b изобретения вЂ” Разработка "спосо- ба контроля степени зарастания газоотво- 35 P " 2 Р (д + Х ьы ) =

l=1 дов шахтных слоевых, особенно доменных печей, обеспечивающего непрерывность: 8"С (ф) = С}2()Ро „ контроля путем исключения отмеченных не- . Я 4 с}; 1 273 р доСтатков . -- . 8 } д 2 т р

Поставленная цельдостигаетсятем,что 40 х (l1,â€” +Д Я =ppQO()- вЂ” - В {1а) ,р Ж } 1 273 р для определения степени зарастания газоотвода, оцениваемой как отношение разнй- В 8: (L цы между начальным и текущим сечениями . 2,}4 d эквивалентного отверстия к его начальной L, d ин и ВНУТреННМА диаметр ру величине, производят измерение перепада 45 бопровОда

1 Ф давлениЯ на Участке газоотвода с извест- . 1 вЂ гидравлический коэффициент треным сечением и определяют по нему рас1 ход газа, и Ри этом Дополнительно :" Ч, О вЂ” средняя расходная скорость и пРоизводЯт измеРение перепаДа давлениЯ: „ : rase м . мэ . на Участке газоотвоДа от колошника До rPa- 50 т .,и а а 3 К ту(r e ницы с первым Участком. РаспОложеннОй íà р - давл ни аза в трубопроводах П

РасстоЯнии 5-6 диаметРов газоотвода от ко- вЂ” и тность газа кг/мз лошника по значениЯм РасхоДа газа и пеРе о - индексом.р" àáîçíà÷åíû величины, паду давления:. на втором участке относящиеся к нормальным условиям; газоотвода определяют текущее се «««а- 55 и вЂ”.количество естных сопротивлений; ф вЂ” коэффициент }-го местного сопроНа фиг,1 изображена система ".свечевых" газоотводов доменных печей; на фиг,2

-Узел } на фи 2 на фиг 3- расход газа через см сл. Учитывая, что площадь поперечного газоотвод.

Однако для использования этого мето- Систему "свечевых" газоотводовдоменда с целью контроля степени эарастания ных печей, представленную на фиг,1, можно газоотводов доменных печей необходимо . рассматривать как параллельное соединеучесть следующие обстоятельства: ние трубопроводов. Действительно, все че1. Как показывает практика, газоотводы 5 тыре свечи начинаются из одного

:доменных печей"зараставт по-разному. колошникового пространства 1, в дальнейСложны и неодинаковы конфигурация, т,е. шем происходит их попарное соединение, а профиль поперечногосечения газоотводов, затем поСледних в общий газоотвод (см.

;и степень их зарастания, т.е. профиль попе- фиг.1, 3). Как показывает многолетний опыт речного сечения газоотводов, и степень их 10 эксплуатации, газоотводы зарастают только зарастания по длине. В связи с этйм можно на расстоянии 4-5 диаметров свечевого гаконстатировать, что для выбора технологи-:: зоотвода (участок I), на остальном участке ческого режима работы доменных печей свечевого газоотвода(участок II) отложения важйо знать не только среднюю по всей незначительны, а толщина отложений не длине" газоотвода степень его зарастания 15 превышает1-2см(фиг.2,3),Учитывая незна(средний эквивалентный диаметр или сред- чительное измейение диаметра газоотвода нюю площадь эквивалейтного отверстия), а на участке ll, можно считать постоянным наибольший интерес представляет конт- отношение площадей эквивалентных отверроль степени зарастания на участке с наи- стий газоотводов на этих участках. При из1747496

5 6 сечения трубопровода равна S = Rd, пе- ных печей Rc =ЗЛО; при таких высоких

2ta репишем выражение (1б) в виде: значениях Во гидравлический коэффициент трения не зависит от Во, а следовательно, B = вЂ” 2 2(d + Х 4i) = 2 2a) для всех газоотводов примерно одинаково 2 2 и

5 Q =il. Тогда для любой свечи, например, 2/(kL) + р, (26) первой, можно записать: . д l=1

S1э - 19,265 Q01 площадь эквивалентного отверстия, т.е. та- 1 pk кого отвеРстиЯ без потеРь на тРение и мес- 10 Аналогичные выражения можно записать и тное сопро ивле ие, Расход через которж для остальных свечей. равен расходу в реальном газопроводе. При известных перепадах давления, .Расходе, . - > 19 265 С 1 2 3 4 температуре, давлении и плотности газа, . 1 Р можно определить площадь эквивалентно- 15 . го отверстия, пользуясь выражением типа

Учитывая равенство площадей эквивалентму уравнений: ных отверстий на участке 11, получим систеЯэ = 19,265 Qî . (3)

В дальнейшем будем полагать, что тем- 20. о 2.Р 0 1 Р пература газа TJ в каждом j газопроводе раЗЛИЧНа, НО ПО ДЛИНЕ КаждОГО ИЗ ГаЗОПРО-:: - Ооэ. З р = Оо2 . 1 р водов не изменяется и характеризуется поКаэаНИЯМИ .."СВЕЧЕВЫХ" тЕРМОПаР,: Оо4 .p . = Оо2 .р а k,; 1 k устанавливаемых в газоотводах. Это доиу- 25 или щение вполне правомерно, так как падение температуры газа, связанное с потерей теп- . Qgj = Qp2 вЂ” - -, j = 1...4,, 1 ла через стенки газоотводов, составляет всего 0,2 К на погонный метр длины газоот- " Учитывая, что сумма расходов газа всех гавода. Применительно кусловиям работыдо- 30 зоотводов равна общему выходу колошни- менных печей вследствие малых изменений кового газа Оо, м !с, состава колошникового газа по газоотводам -: . а ф, МсжНО СЧИтатЬ ОдИНаКОВОй И ПЛОтНОСтЬ Гаэа -, Qo = 7 Qoj = Оо1,, 1 Т в газоотводах при нормальных условиях (То

=273 К, р =101,3 кпа), р„ =р . Учитывая 35 можHoопределить Расходraaa aка.дОмиз относительно высокое давление колошнигазоотводов кового газа, можно полагать что статиче- . О О Я ),гл."

oj = о вЂ” яр- вЂ” -у ское давление в каждом.из газоотводов . TI 1 j 1 II 1 равно давлению колошникового газа Pj = рк Таким образом, по измерениям перепада

С целью опРеделениЯ Расхода газа в 40 давления в каждом газоотводе на участке II каждом из газоотводов пРоанализируем из- . Q р, т.е. последнем по ходу движейия газа, менение площади эквивалентных отвер- и температур газа в гэзоотводах TI можно стий на И (последнем) участке газоотвода определить расход газа в j газоотводе по (фиг.3). Анализ выРажениЯ (26) ггоказывает,: выражению (4) что в случае равных по длине участков газо - "5 . Ha I участке, где происходит зарастанИе . отводов и отсУтстви их зарастаниЯ, свче газоотводов, т.е. происходит уменьшение ния эквивалентных отверстий всех эквивалентногодиаметра газоотводов, всогазоотводов на этом Участке Рав ы, т.е. S» ответствии с выражением (26) падает плоЯ2э = ЗЗэ = Заэ. ДЕйСтВИтЕЛЬНО, В ЭТОМ щадЬ ЭКВИВаЛЕНтНОГО ОтВЕРСтИя 4 50 пропорционально примерно бэ, Величину

СЛУЧаЕ ВЕЛИЧИНЫ Ч д1, ф ОДИНаКОВЫ ВО сечения эквивалентного о?верстия для л1

i =1 бой свечи этого участка газоотводов можно всех газоотводах в силу тождественности конструкции газоотводов на доменных пе- определить по фоРмУле(3). ДлЯ этого кРоме . чах, Гидравлический коэффициент трения асхо ов газа, найденых ранее по выражепри одинаковых конструкциях газоотводов нию (4), 5 нию (4), необходимо дополнительно измезависит от критерия рейнольдса рс, значе- Рить перепады статическогО давлениЯ на 1 ния которого в газоотводах могут отличать- Участ е газоотводов т.е. перепады давления межд давлением в ràýîîòâoäàõ на расся из-за различий в расходах газа и. ниямеждудавление в аз о д температурах. Однако в газоотводах домен1747496

7 стохянии 5-бчкалхибров от колоаника-й павле- ренних диаметров газоотвода, Минимальнием под колошником доменной печи . ная длина первого участка составляет 5 ка..Обозначим сечение эквивалентных от- либров газоотвода, Выбор указанного верстий газоотводов на! Участке через S a, нижнего предела обусловлен тем, что а перепады давлений через Л P +4: 5 уменьшение его ниже минимального предела" может привнести к тому, что в данный

$ э - 19,265 Qg), (5) участок может попасть часть газоотвода, где

i+4 Рк . еще происходит его-зарастание. Это привеОтхнощение сечений эквивалентных отвер- дет к тому, что, во-первых, с большой постий(неравномерность зарастания}, можно 10 грешностью будет определяться расход определить следующим образом: . газа по газоотводам вследствие нарушения равейства сечеййя эквивалентных отвер. ех :. Щ стий на II УчаСтке; во-втоРых, невовмежно - 5 . . определить и среднюю степень эарастания

Следовательно, зная общий выход калашни-. 15 газоотводов на Участке, где происходит кового газа О,у, его давление Р», температу- заРастание газоотводов, ру газа в азоотводах Т и зафиксировав .: ВеРхний предел РазмеРов Учас ка f, перепады давлений р и h, p +<, можно равный 6 калибрам газоотвода, обусловлен определить сечение эквивалентных отвер- тем, что пРевышение его приведет к потеРе стий на участке, где происходит зараста- 20 чувствительнос™етода из-за уменьшения ние газоотводов. Зафиксировав их в начале пеРепада давлениЯ на У астке И КРоме того, кампании о >5 (или вычислив теоретиче- ..в Участок I газоотвода будет включена пракски по уравнению (2б) для параметров све- "тически часть газоотвода, где отсу с вует чей) и„ в л„,чине: .:.... зарастание, поэтому полученные результа25 ты не будут характерны для участка, где проу .1 51,/® = (7) исходит отложение.

8 э . - . П р и ме р. В качестве базового обьекта можно судить о степени зарастания l свечи, принята доменная печь М 6 НижнетагильОпределение степени зараСтания газо- . ского металлургического комбината, полезо водов возморжно только при измерении 30 ным объемом 2700 мз, выплавляющая перепадов статичес«ого давления на двух передельный чугун. После выхода печи на участках, расположенных последовательно; нормальный режим работы после задувки начинаяименносдальнейшегопоходугаза печи (в данном случае через 7 сут после участка. Это обусловлено тем, что наиболь- задувки) оценивались сечения эквивалентшая степень зарастания газоотводов до- 35 ных отверстий газоотводов в начале кампаменных печей происходит в начальном нии Sj30. Для этого измерялись температуры, участке от входа газа в газоотвод на рассто- газа в газоотводах, перепады статического янии 4-5 калибров гахзоотвода. Поэтому по давления на двух участках по длине газоотйзмерейиям перепада давления на первом - водов. При общей длине свечевых газоотвопо ходу:газа участке газоотвода становится 40 дов 21 м, длина первого участка была .невоузможнымопрехдехление расхода газаче- выбрана равной 11 м, т.е, при внутреннем рез этот газоотвод Йз-за неизвестных гео- диаметре газоотвода 1850 мм она составля"метрических размеров "внутреннего: ла 5,9 калибра газоотвода. Протяженность отверстия газоотвода. Только по измерени- "; второго участка в этом случае составляла 5,4 ям снчачала перепада статического давления 45 калибра. на втором rlo ходу газа участке гаэоотводта, где нет зарастания,-а геометрические раз- . Результаты измерений приведены в меры всех тазоотводов одийаковы, стано- . таблице. При этом выход колошникового гавится возможным ойределить расход газа за, рассчитанный Ао балансу углерода сочерез"каждый из газоотводов. В дальней- 50 ставлял Qo - 96 мз/с, давление шем по измерениям йерепада статического колошникового газа было равно 243,18 кПа, давления на первом участке и известном уже расходе газа через газоотвод можно определить и сечение эквивалентного от-. верстйя участка с наибольшим зарастанием газоотвода.

Точка измеречния давления, разделяющая участки свечевого газоотвода, должна находиться от входа газа в газоотвод на расстоянии 5-6 начальных (проектных) внута плотность колошникового газа при нормальных условиях принята равной р, = 1,3 кг/мз. В дальнейшем по формуле (4) опреде- . ляется расход газа через каждый газоотвод

Qp . Далее по выражению (5) рассчитывались сечения эквивалентных отверстий S > и их соотношение по формуле (6) в начале кампании

1747496

10. Пример определения степенй. зарастания газоотводов доменной печи

Показатель

Номе газоотво а

Исходный (послераздувочный период) Температура, К

Перепад статического давления., Па; участок I

Участок Ц

Расход газа м /с

Общий расход газа =96 м /с

Сечение эквивалентных отверстий, м

Степень зарастания, доли

684

573 648

673

22,95

109

121

24,75

121

131

24,53

120"132

23,77

2,40

2,41

2,42 0,0 тры после 12 мес

560

0,0

0,0 работы

590

0,0 .

Па раме

685

690

Температура, К

Перепад статического давления,, Па; участок I

Участок il

Расход газа м /с

Общий расход газа =95 м /с

Сечение эквивалентных отверстий, м

Степень зарастания, газоотвода> оли

22,15

24,56

23,45

24,84

2,20

2,06

1,90

2,04

0 208

0 152

0,157

0,087

В процессе работы доменйой печи в мо- ния теплового и восстановительного потенмент времени, определяемый требования- циала газового потока сократить расход .ми технологии, оценивалась степень топлива на единицу продукции и повысить зарастания газоотводов. В качестве приме- производительность печей. ра в таблице приведены результаты измере- 5 ний через 12 мес работы печи после Формула изобретения задувки; здесь же приведены результаты . Способ определения состояния газоотопределений расходов газа по газоотводам вода доменной печи, включающий измереи результаты расчетов сечений эквивалент- ние перепада давления газа на первом ных отверстий Sjg и степени зарастания га- 10 участке газоотвода с известным сечением и эоотводов а по формуле (7). определение по нему расхода газа, о т л иПоследовательность вычислений этих йара- ч а ю tq и и с я тем, что; с целью onðåäåëåéèÿ метров аналогична тому, как зто выполня- степени зарастания газоотвода, дополни-лось в послезадувочный период, .... - .тельно измеряют перепад давлений газа на

Таким образом, предлагаемый способ 15 втором участке между колошником и точкой, обеспечивает возможность контроля степе-:. отстоящей от колошника на расстоянии 5-6 ни зарастания.газоотводов на работающей диаметров газоотвода, причем первый учапечи. Использование информации о зара- сток расположен за вторым участком по хостании газоотводов позволит технологам ду движения газа по значениям расхода управлять радиальным и секторальным рас- 20 газа и перепаду давления на втором участке пределением материалов в доменных печах: газоотвода определяют текущее сечение гаи эа счет повышения степени использова- зоотвода.

1747496

dPy Si а

Ь р

ОЮ я

Редактор 3.Слиган. Техред М,Моргентал Корректор M,Äeì÷èê

Заказ 24?3 Тираж .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101