Способ работы группы доменных печей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для управления работой доменных печей одного цеха. Сущность изобретения: с учетом конструктивных особенностей печей, параметров шихты, дутья и продуктов плавки для каждой доменной печи определяют фактические и оптимальные значения температур продуктов плавки внутри печи на входе их в фурменную зону, сравнивают их между собой и изменяют расходы технологического кислорода и топливных добавок таким образом, что технологический кислород частично или полностью передают с печей с отрицательной разницей между фактическими и оптимальными значениями температур на печи с положительной разницей, а топливные добавки перераспределяют в обратном порядке. Использование изобретения позволяет улучшить показатели работы группы доменных печей. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам управления работой группы доменных печей, работающих на комбинированном дутье.

Известен способ работы группы доменных печей [1], при котором при переводе их на комбинированное дутье его параметры (температура и влажность дутья, содержание в нем кислорода, расход топливных добавок) подбирают таким образом, чтобы величины теоретической температуры горения (T_т) в данном случае были близки к тем значениям, которые были на обычном дутье. При этом при выполнении расчетов для определения параметров комбинированного дутья задаются значениями T_т в пределах 1900 - 2200^oC.

Основным недостатком указанного способа является то, что при определении T_т не учитываются газодинамические, тепло- и массообменные процессы, проходящие в доменной печи. Этим объясняется широкий диапазон, задаваемый для значений T_т (300^oC), и то, что добавляемые в дутье технологический кислород и топливные добавки распределяют по данному способу на все доменные печи равномерно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ работы группы доменных печей [2], в котором для обеспечения максимальной теплоотдачи углерода топлив в нижней (второй) ступени теплообмена доменной печи (от резервной зоны до фурменных очагов) изменяют соотношение расходов технологического кислорода к топливным добавкам таким образом, что технологический кислород частично или полностью передают с печей с температурой дутья выше критической на печи с температурой дутья ниже критической, а топливные добавки перераспределяют в обратном порядке, не отпуская T_т ниже 1700-1850^oC в первом случае и не поднимая ее выше 2300 - 2500^oC - во втором. При этом критическую температуру дутья определяют с учетом теплосодержания газов на границе первой и второй зон теплообмена, разницы температур газа и шихты в этом районе печи и средних теплоемкостей двухатомных газов и паров воды.

Основным недостатком данного способа является то, что при управлении по нему работой группы доменных печей не учитываются конструктивные, сырьевые и эксплуатационные особенности каждой печи, а также газодинамические, тепло- и массообменные процессы, проходящие в фурменных очагах (зона теплообмена 3) и зоне окончательного формирования состава и нагрева продуктов плавки (зона теплообмена 4) каждой из них.

Предлагаемый способ обеспечивает значительное улучшение показателей работы группы доменных печей.

Положительный результат достигается за счет того, что в способе работы группы доменных печей путем изменения отношения расходов технологического кислорода к топливным добавкам, подаваемым в доменные печи с дутьем, в отличие от ближайшего аналога технологический кислород частично или полностью передают с печей с отрицательной разницей между фактическими и оптимальными значениями температур продуктов плавки внутри печи на входе в фурменную зону на печи с положительной разницей, а топливные добавки перераспределяются в обратном порядке, причем при превышении этой разницы сверх 20^oC на каждые 10^oC содержания кислорода в дутье изменяют на 0,35 - 0,45%, а относительный расход природного газа изменяется на 0,25 - 0,35% к дутью.

При этом оптимальные значения температуры материалов на входе в фурменную зону определяют по следующему выражению [3]: t_опт = 0,71 U + 1131^oC, (1) где U - выход шлака (кГ/т чугуна); а фактические значения этих температур по выражению [3] где Si, P, Mn, Ti, V, Cr - содержание кремния, фосфора, марганца, титана, ванадия и хрома в чугуне на выпуске продуктов плавки из печи, %; Vg; tg; Pg, ϕ, ω и Д - расход (м³/мин), температура (0^oC), давление (ати), влажность (г/м³ дутья), содержание в нем кислорода (%) и отношение расхода природного газа к расходу дутья (%); K - удельный расход кокса, кг/т чугуна; S_г - площадь горна, м²; S_ф и N - площадь сечения фурм (м²) и их число (шт.).

Осуществление предлагаемого способа возможно на доменных печах как оборудованных вычислительной технической, так и без нее.

В первом случае очередность операций должна быть следующей.

По информации о химическом составе загружаемой в каждую доменную печь шихты, усредненной за определенные отрезки времени их работы, определяют выход шлака на каждой печи.

По найденным значениям выхода шлака для каждой печи определяют по уравнению (1) оптимальные значения температур продуктов плавки внутри печей на выходе в фурменную зону.

По входным и выходным параметрам плавки, усредненным за эти же отрезки времени, и по конструктивным особенностям печей рассчитывают по уравнению (2) фактические значения температур продуктов плавки внутри каждой печи на входе их в фурменную зону.

По величине и знаку разницы между t_опт и t_ф для каждой печи перераспределяют технологический кислород и природный газ до достижения минимальной разницы между этими температурами для каждой печи.

Усреднение параметров, входящих в уравнение (1) и (2), в этом случае проводят для каждой печи за время, не менее одного "выпуска" - периода работы печи от закрытия до закрытия (или от открытия до открытия) чугунной летки на смежных выпусках. Это связано с использованием для расчетов t_ф данных о составе чугуна, которые могут быть получены только после выдачи плавки из печи.

Во втором случае, т.е. в отсутствии на доменных печах вычислительной техники, работающей в темпе с процессом, реализация способа проводится следующим образом.

По фактическим значениям выданного из печи шлака и выплавленного на ней чугуна за определенный отрезок времени определяют выход шлака для каждой доменной печи.

По найденным значениям выхода шлака определяют с использованием уравнения (1) оптимальные значения температур продуктов плавки внутри печей на входе в фурменную зону для каждой печи.

С использованием информации о работе каждой печи, найденной путем обработки диаграмм контрольно-измерительных приборов, и технических показателей их работы за те же отрезки времени рассчитывают фактические значения температур продуктов плавки внутри каждой печи на входе в фурменную зону.

По величине и знаку разницы между t_опт и t_ф для каждой печи перераспределяют технологический кислород и природный газ до достижения минимальной разницы между этими температурами для каждой печи.

В этом случае усреднение данных о работе каждой печи проводят за период не менее суток, т.к. только тогда будут сглажены отклонения в работе печей, связанные с неполнотой выдачи продуктов плавки на выпусках, с их задержками и т.д.

Реализацию способа рассмотрим на примере работы двух доменных печей, не оборудованных вычислительной техникой. Конструктивные параметры печей, усредненные показатели из работы и результаты расчета представлены в таблице.

В результате расчетов по уравнениям (1) и (2) получено, что разность между фактическими и оптимальными значениями температур продуктов плавки внутри печи на входе их в фурменную зону (Δt) составила:
для печи А: - +53^oC
для печи Б: - -47^oC
Для достижения значений Δt на этих печах, не превышающих 20^oC, необходимо:
- или уменьшить содержание кислорода в дутье на печи Б на 0,4 · 3 = 1,2%, увеличив содержание кислорода в дутье на печи А на ту же величину (0,4 · 3 = 1,2%);
- или уменьшить относительный расход природного газа на печи 2 А на 0,3 · 3 = 0,9%, увеличив его на печи Б на ту же величину (0,3 · 3 = 0,9%).

При этом при выборе величины воздействия на фактические значениям температур продуктов плавки внутри печи на входе в фурменную зону изменением расхода кислорода и природного газа принимали, что на каждые 10^oC Δt нужно изменить ω и D соответственно на
При выборе количества интервалов Δt сверх 20^oC принимали следующее:
- если последнее сверх 20^oC значение Δt меньше 5, то эта разница не принималась за целый интервал;
- если последнее сверх 20^oC значение Δt больше 5, но меньше 10, то эта разница принималась как целый интервал.

В данном случае для обеих печей было принято по три интервала Δt:


В итоге, если управление работой двух доменных печей будет осуществляться перераспределением технологического кислорода, то измененные значения содержания кислорода в дутье для печей А и Б будут 23,6 и 25,6% соответственно, а если перераспределением природного газа, то измененные значения относительного расхода природного газа составят для печей А и Б 4,5 и 9,1% соответственно.

Источники информации
1. А.Н. Рамм. Определение технических показателей доменной плавки. Метод расчета и справочные данные. Методическое руководство. Л., ЛПИ, 1971, с. 45.

2. В. Н. Андронов. Способ работы группы доменных печей. А.С. СССР N 652221, кл. C 21 B 5/00, 1979.

3. В.М.Паршаков и др. Способ теплового регулирования доменной печи. А.С. СССР N 1246603, кл. C 21 B 7/24, 1986.

Формула изобретения

Способ работы группы доменных печей, включающий перераспределение технологического кислорода и топливной добавки между печами и изменение отношения расходов технологического кислорода к топливным добавкам, подаваемым в печи вместе с дутьем, отличающийся тем, что технологический кислород частично или полностью передают с печей с отрицательной разницей между фактическим и оптимальным значениями температур продуктов плавки внутри печи на входе в фурменную зону на печи с положительной разницей, а топливные добавки перераспределяют в обратном порядке, причем при превышении этой разницы сверх 20^oC на каждые 10^oC превышающего значения изменяют содержание кислорода в дутье на 0,35 - 0,45% и расход топливной добавки на 0,25 - 0,35% относительно расхода дутья.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2