Способ эксплуатации печи, а также устройство для осуществления этого способа

Авторы патента:


Способ эксплуатации печи, а также устройство для осуществления этого способа
Способ эксплуатации печи, а также устройство для осуществления этого способа
Способ эксплуатации печи, а также устройство для осуществления этого способа
Способ эксплуатации печи, а также устройство для осуществления этого способа

 


Владельцы патента RU 2507461:

Л'ЭР ЛИКИД, СОСЬЕТЕ АНОНИМ ПУР Л'ЭТЮД Э Л'ЭКСПЛУАТАСЬОН ДЕ ПРОСЕДЕ ЖОРЖ КЛОД (FR)

Изобретение относится способу и устройству управления расплавлением в печи исходного материала, в частности стального лома. Расплавляют исходный материал посредством нагрева, по меньшей мере, одной горелкой, снабжаемой топливом и окислителем. Осуществляют контроль температуры отходящего газа печи в трубопроводе отходящего газа, по меньшей мере, в одной точке измерения ниже по потоку от зоны дожигания. Подают в стандартном рабочем режиме к горелке номинальный расход топлива и номинальный расход окислителя. Регистрируют изменения температуры отходящего газа через заданные промежутки времени и сравнивают с задаваемым предельным значением. При изменении температуры отходящего газа в единицу времени больше предельного значения горелку на задаваемый срок действия пониженного режима переводят в пониженный рабочий режим, в котором отношение расхода топлива и расхода окислителя уменьшают посредством, по меньшей мере, одной из следующих мер: А) задаваемое скачкообразное понижение расхода топлива до пониженного расхода и В) задаваемое скачкообразное повышение расхода окислителя до повышенного расхода. По истечении времени понижения возвращаются в стандартный рабочий режим. Изобретение направлено на сокращение потребности в используемой энергии. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предметами настоящего изобретения являются способ и устройство для эксплуатации печи, в частности, печи для расплавления металла, такого как, например, стальной лом.

Расплавление металлов относится к энергоемким процессам, при которых для достижения желаемого результата необходимо применять большие количества энергии. Соответствующие способы эксплуатации печи известны, например, из US 6247416. Из-за сильно растущей стоимости энергии и дебатов о выбросах диоксида углерода желательно разработать процесс расплавления металлов, более выгодный в энергетическом отношении.

Исходя из этого, в основу настоящего изобретения положена задача, указать способ эксплуатации печи, при котором сокращена потребность в используемой энергии. Кроме того, должно быть предложено соответствующее устройство для осуществления этого способа.

Эти задачи решаются с помощью признаков независимых пунктов. Зависимые пункты направлены на предпочтительные усовершенствования.

Предлагаемый изобретением способ эксплуатации печи, при котором расплавляется исходный материал, содержащий, по меньшей мере, один металлический элемент, при этом исходный материал нагревается, по меньшей мере, одной горелкой, которая работает с расходом топлива и расходом окислителя, притом температура отходящего газа печи в трубопроводе отходящего газа контролируется, по меньшей мере, в одной точке измерения ниже по потоку от зоны дожигания, при этом в стандартном рабочем режиме к горелке подается номинальный расход топлива и номинальный расход окислителя, при этом изменение температуры отходящего газа через заданные промежутки времени регистрируется и сравнивается с задаваемым предельным значением, отличается тем, что тогда, когда изменение температуры отходящего газа в единицу времени больше предельного значения, горелка на срок действия пониженного режима переводится в пониженный рабочий режим, в котором частный расход топлива к расходу окислителя уменьшается посредством, по меньшей мере, одной из следующих мер:

A) задаваемое скачкообразное понижение расхода топлива до пониженного расхода и

B) задаваемое скачкообразное повышение расхода окислителя до повышенного расхода,

и по истечении срока действия пониженного режима возвращается в стандартный рабочий режим.

Под скачкообразным повышением или понижением расхода понимается быстрое изменение расхода, по меньшей мере, на 3%, предпочтительно, по меньшей мере, на 5%. То есть в случае скачкообразного изменения речь идет о непостоянном изменении, подобном скачку. Изменение температуры отходящего газа контролируется путем контроля температуры отходящего газа в точке измерения. Путем сравнения зарегистрированных температур отходящего газа может быть определено изменение температуры отходящего газа. Горелка предпочтительно выполнена так, что пламя горелки при эксплуатации попадает на исходный материал, и/или покрывает его, и/или касается. Исходный материал включает в себя обычно предназначенный для расплавления металл и при необходимости добавки, такие как, например, уголь и/или углеродосодержащие добавки или соединения. Под зоной дожигания понимается та область, в которой может осуществляться дожигание отходящего газа после выхода из печи. В частности, такая зона дожигания находится ниже по потоку от средства подачи воздуха, расположенного ниже по потоку от печи, и которое, в частности, может быть выполнено в виде воздушного зазора.

Предназначенный для расплавления металл может включать в себя, например, стальной лом или алюминий. Другие добавки в исходном материале представляют собой также загрязнения или обусловленные свойствами предназначенных для расплавления материалов составляющие.

Например, предназначенные для расплавления банки из-под напитков включают загрязнения в форме лакокрасочного покрытия или остатков содержимого. Например, двигатели при расплавлении включают загрязнения в форме смазки или редукторного масла. Многие промышленные товары при расплавлении включают в себя составляющие, компоненты и/или покрытия из полимерных материалов.

При эксплуатации печи возникают рабочие режимы, при которых неожиданно предоставляется в распоряжение большее количество углерода или углеродосодержащего материала для окисления. Это происходит, например, тогда, когда при расплавлении металла в ротационной печи при добавлении угля и/или углеродосодержащих добавок, например, кокса и/или графита, или частей из полимерных материалов, при вращении ротационной печи уголь или углерод в большем количестве приходит в контакт с соответствующим окислителем. При расплавлении, например, банок из-под напитков или других имеющих покрытие или лакокрасочное покрытие металлических предметов при контакте с окисляющим средством или при достижении соответствующей точки воспламенения покрытия или лакокрасочного покрытия происходит окисление соответствующего покрытия или лакокрасочного покрытия. В таких случаях вследствие расхода топлива и расхода окисляющего средства возникает ситуация, в которой образуется относительно большое количество монооксида углерода. Это в дальнейшем будет называться выделением монооксида углерода. Этот монооксид углерода может при дальнейшем контакте с окислителем продолжать окисляться с образованием диоксида углерода. Этот процесс является экзотермическим. При этом выделении монооксида углерода и последующем окислении монооксида углерода с образованием диоксида углерода происходит значительный и быстрый подъем температуры отходящего газа, так как в отходящий газ часто подается окружающий воздух для охлаждения отходящего газа, когда затем рабочие условия печи не изменяются или изменяются только в незначительной степени. Это происходит, например, тогда, когда подача топлива, то есть расход топлива или расход окислителя изменяются только в незначительной степени небольшими шагами. Тогда происходит сильный подъем температуры отходящего газа при вступлении в контакт со свежим воздухом в виде так называемого дожигания, например, на 300°C или больше. Это подъем температуры, который в принципе не может быть использован для расплавления исходного материала, так как он происходит в системе отходящего газа. Впрочем, подъем температуры приводит к более сильной нагрузке на систему отвода газа, в частности ее огнеупорную футеровку.

В соответствии с настоящим изобретением сильный подъем температуры в отходящем газе, который наступает при выделении монооксида углерода, определяется и затем немедленно предпринимается задаваемое скачкообразное понижение расхода топлива до пониженного расхода. Этот пониженный расход значительно отличается от номинального расхода топлива, например, на 10% и более. То есть, происходит скачкообразное уменьшение подачи топлива, в то время как расход окислителя поддерживается постоянным. Так как затем монооксид углерода окисляется, происходит значительное по сравнению с ситуацией с практически постоянным расходом топлива снижение температуры отходящего газа, которая, однако, все еще является высокой из-за окисления при выделении монооксида углерода. Благодаря этому материал трубопровода отходящего газа испытывает меньшую термическую нагрузку и поэтому имеет большую эксплуатационную долговечность.

Альтернативно или дополнительно расход окислителя может быть скачкообразно повышен до задаваемого повышенного расхода. При этом окисление при выделении монооксида углерода происходит уже целенаправленно в печи, так что может быть достигнута более высокая производительность плавки. Благодаря этому процесс плавки становится эффективнее.

В принципе, уменьшение отношения расхода топлива к расходу окислителя скачкообразным образом приводит к более эффективному управлению процессом при одновременно более низкой нагрузке на материал печи.

В качестве топлива применяются, в частности, органические соединения, такие как углеводород, например, природный газ.

В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением способа предельное значение выбирается так, что предельное значение, по меньшей мере, в два раза, предпочтительно, по меньшей мере, в три раза, больше, чем обычные колебания результатов измерений.

Под обычными колебаниями результатов измерений понимается при этом обычный разброс экспериментально определенных значений температуры, а также незначительное, не обусловленное выделением монооксида углерода изменение температуры. С помощью множителя, равного, по меньшей мере, двум, между предельным значением и обычными колебаниями результатов измерений может быть достигнута возможность избежать непреднамеренной и ненужной эксплуатации в пониженном рабочем режиме.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа предельное значение выбирается так, что оно соответствует границе подъема температуры вследствие выделения монооксида углерода в печи.

Это означает, что предельное значение выбирается так, что только при значительных подъемах температуры происходит изменение рабочего режима печи со стандартного рабочего режима на пониженный рабочий режим.

По другому предпочтительному варианту осуществления предельное значение составляет не менее 4 Кельвин/сек.

Особенно предпочтителен вариант осуществления, при котором предельное значение составляет не менее 10 Кельвин/сек. Эти сильные быстрые подъемы температуры могут быть обусловлены практически исключительно выделениями монооксида углерода. Обычные подъемы температуры вследствие цикла нагрева, а также колебания результатов измерений гораздо ниже. Следовательно, предпочтительно установить предельное значение, равное не менее 5 Кельвин/сек, и, в частности, не менее 10 Кельвин/сек, или даже не менее 20 Кельвин/сек, так как таким образом может быть обеспечено надежное распознавание выделения монооксида углерода.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа срок действия пониженного режима выбирается так, что он соответствует продолжительности подъема температуры вследствие выделения монооксида углерода в печи.

У определенной печи как продолжительность, так и высота подъемов температуры вследствие выделения монооксида углерода являются известными или измеряемыми, так как эти печи обычно эксплуатируются с определенным составами исходных материалов, то есть, например, определенными количествами стального лома и определенными количествами подаваемого угля. Поэтому это знание может быть использовано для того, чтобы задавать как предельное значение, так и срок действия пониженного режима, и/или пониженный расход, и/или повышенный расход. Это приводит, в зависимости от печи, к оптимальному сокращению потребности в используемой энергии или соответствующему увеличению эффективности печи.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа срок действия пониженного режима составляет не менее 20 сек.

Обычные выделения монооксида углерода вызывают подъемы температуры, так называемые пики, которые продолжаются не менее 20 сек. Поэтому путем задания срока действия пониженного режима, равного не менее 20 сек, можно особенно предпочтительно добиться сокращения используемой энергии.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа пониженный расход выбран так, что разность номинального расхода топлива и пониженного расхода, умноженная на срок действия пониженного режима, соответствует объему топлива, теплота сгорания которого соответствует средней теплоте сгорания окисления при выделении монооксида углерода с образованием диоксида углерода в печи. Альтернативно или дополнительно повышенный расход выбирается так, что может происходить полное окисление при выделении монооксида углерода.

Под теплотой сгорания при этом понимается то количество энергии, которое выделяется термически при соответствующем процессе. Например, известно, что при окислении 1 м3 монооксида углерода выделяется количество энергии, равное примерно 3,5 кВтч. (киловатт-часов). Так как расход отходящего газа обычно известен или может быть определен путем анализа отходящего газа, и также обычная концентрация монооксида углерода в отходящем газе известна или может быть определена, таким образом может быть рассчитано, сколько монооксида углерода при одном выделении монооксида углерода преобразуется в диоксид углерода. Отсюда можно затем рассчитать, насколько следует сократить использование топлива. Это достигается путем понижения расхода топлива и срока действия пониженного режима. Альтернативно или дополнительно повышенный расход может быть выбран так, чтобы могло происходить полное окисление при выделении монооксида углерода.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа отношение пониженного расхода и номинального расхода топлива находится в диапазоне от 0,3 до 0,9, и/или отношение номинального расхода окислителя и повышенного расхода находится в диапазоне от 0,3 до 0,9. Эти отношения позволяют предпочтительно соответствующим образом использовать термическую энергию окисления при выделении монооксида углерода с образованием диоксида углерода. Еще раз следует указать на то, что при переходе из номинального рабочего режима в пониженный рабочий режим происходит резкое понижение расхода топлива и/или повышение расхода окислителя. Предпочтительным является понижение расхода топлива и/или повышение расхода окислителя на 10-50%.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа окислитель включает, по меньшей мере, следующие вещества:

a) воздух и

b) кислород.

То есть, в качестве окислителя могут применяться чистый кислород или окружающий воздух, а также их смеси. Предпочтительным является окислитель, у которого содержание кислорода составляет до 100%.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа повышенный расход выбран так, что он достаточен для полного окисления при обычном выделении монооксида углерода.

При известных условиях эксплуатации концентрации монооксида углерода при выделении монооксида углерода также обычно являются известными или измеряемыми, так что возможно осуществление регулирования повышенного расхода при известном сроке действия пониженного режима.

По другому предпочтительному варианту осуществления исходный материал включает углерод.

При этом углерод может находиться либо в соединениях в виде лакокрасочного материала, масла, жира, например, в виде смазочного масла, редукторного масла при расплавлении двигателей или им подобных, либо в чистом виде, например, в виде антрацитового угля.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа исходный материал включает, по меньшей мере, один из следующих металлических элементов:

a) железо;

b) алюминий;

c) марганец;

d) олово;

e) цинк; и

f) свинец.

Эти элементы могут выступать в соединениях, в частности, при переработке промышленных товаров, таких как, например, двигатели, батареи или оловянный припой. Особенно предпочтительно предлагаемый изобретением способ может применяться при расплавлении стального лома. При этом в связи с большим количеством энергии, необходимым из-за высокой температуры плавления, с помощью предлагаемого изобретением способа может быть достигнута большая экономия энергии.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа печь представляет собой печь одного из следующих типов:

a) ротационная печь;

b) вагранка;

c) карусельная печь;

d) опрокидывающаяся печь;

e) плавильная печь; и

f) ванная печь.

В частности, предпочтительно применение предлагаемого изобретением способа для эксплуатации ротационной печи, так как благодаря постоянному перемешиванию исходного материала в печи при вращении часто происходят выделения монооксида углерода. У вагранки, например, выделение монооксида углерода происходит, когда после прожигания слоя угля в вагранке осуществляется осадка исходного материала.

По другому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа в стандартном рабочем режиме, по меньшей мере, одна из следующих величин:

a) номинальный расход топлива и

b) номинальный расход окислителя

непрерывно изменяется в зависимости от изменения температуры.

Следовательно, это происходит в тех ситуациях, в которых изменение температуры ниже предельного значения. В таких рабочих режимах происходит изменение, в частности, номинального расхода топлива на очень небольшие значения, не скачкообразно, до пониженного расхода. Таким образом, возможна непрерывная, но не скачкообразная адаптация номинального расхода топлива и/или номинального расхода окислителя.

По другому аспекту настоящего изобретения предлагается устройство для осуществления предлагаемого изобретением способа, включающее средство управления, которое пригодно и предназначено для осуществления предлагаемого изобретением способа, и датчик температуры для регистрации температуры отходящего газа печи.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретением устройства выполнен трубопровод отходящего газа, с помощью которого может отводиться отходящий газ печи, который включает отогнутый участок, при этом датчик температуры выполнен ниже по потоку от отогнутого участка.

Благодаря отогнутому участку трубопровода отходящего газа предотвращается попадание на датчик температуры частей исходного материала, например, больших кусков лома, и возможность его повреждения. Альтернативно или дополнительно трубопровод отходящего газа может также включать участок с подъемом, при этом датчик температуры предпочтительно выполнен в той области, которая находится выше выхода печи, чтобы таким образом обеспечить защиту датчика температуры.

Описанные для предлагаемого изобретением способа детали и преимущества могут применяться и относиться к предлагаемому изобретением устройству и наоборот. Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью прилагаемого чертежа, не ограничиваясь показанными там деталями и примерами осуществления.

Схематично показано:

Фиг.1 - печь, эксплуатируемая по предлагаемому изобретением способу;

Фиг.2 - график изменения температуры и содержания монооксида углерода без применения предлагаемого изобретением способа;

Фиг.3 - фрагмент графика изменения температуры без применения предлагаемого изобретением способа; и

Фиг.4 - фрагмент графика изменения температуры с применением предлагаемого изобретением способа.

На Фиг.1 схематично показан один из примеров осуществления предлагаемого изобретением устройства 1 для эксплуатации печи 2. Печь 2 представляет собой ротационную печь, в которой расплавляется включающий, по меньшей мере, один металлический элемент исходный материал, такой как, например, стальной лом, с добавками, такими как, например, уголь. Печь 2 включает впуск 3 с горелкой 4. С помощью горелки 4 окислитель, такой как, например, кислород, воздух или обогащенный кислородом воздух, и топливо, такое как, например, природный газ вводятся в печь 2. Кроме того, печь 2 включает выпуск 5, через который отходящие газы процессов сгорания и окисления в печи 2 переводятся в трубопровод 6 отходящих газов. Трубопровод 6 отходящих газов включает отогнутый участок 7, который соединен через изогнутый участок 8 с прямым участком 9. С помощью отсасывающего устройства 10 отходящий газ может отсасываться из печи 2 по трубопроводу 6 отходящих газов. При этом в трубопроводе 6 отходящих газов могут быть выполнены средства 11 фильтрации, которые осуществляют фильтрацию и/или, по меньшей мере, частично химическое преобразование отходящего газа. В частности, изогнутый участок 8 трубопровода 6 отходящих газов и внутренняя часть печи 2 (здесь не показана) футерованы огнеупорным материалом 12, чтобы обеспечить усилие сопротивления высокой температуре отходящего газа, металлического расплава и образующегося шлака.

Область 13 впуска прямого участка 9 выполнена расширенной, при этом ее внутренний диаметр больше, чем соответствующий выпуск 5 печи 2. Кроме того, область 13 впуска выполнена на расстоянии 14 от выпуска 5 печи 2. Благодаря этому расстоянию 14, которое служит воздушным зазором, окружающий воздух 15 может подмешиваться в отходящий газ, благодаря чему этот газ охлаждается. С помощью поступающего окружающего воздуха 15 может осуществляться окисление монооксида углерода с образованием диоксида углерода, так что расстояние 14 служит средством подачи воздуха. Это окисление монооксида углерода с образованием диоксида углерода называется дожиганием. Это дожигание может происходить в зоне 27 дожигания, если имеются соответствующие условия реакции.

Устройство 1 включает сенсор 16 температуры для определения температуры отходящего газа печи 2. Этот сенсор 16 температуры выполнен в точке 17 измерения в трубопроводе отходящих газов, а именно, ниже по потоку от зоны 27 дожигания в отогнутом участке 7 трубопровода 6 отходящих газов, то есть ниже по потоку от изогнутого участка 8. Датчик 16 температуры соединен линией 18 передачи данных со средством 19 управления. В средстве 19 управления происходит управление расходом топлива посредством трубопровода 20 топлива и расходом окислителя посредством трубопровода 21 окислителя к горелке 4. Средство 19 управления регистрирует температуру отходящего газа в точке 17 измерения. Эта температура записывается через задаваемые промежутки времени, записанные значения температуры сравниваются друг с другом, и рассчитывается изменение температуры во времени. Точка 17 измерения выполнена ниже по потоку от зоны 27 дожигания трубопровода 6 отходящих газов, в котором может происходить дожигание, если имеются соответствующие условия реакции, в частности, если в отходящем газе имеется монооксид углерода, который может реагировать с кислородом воздуха, который может поступать через расстояние 14, образующее воздушный зазор.

Если изменение температуры превышает задаваемое предельное значение, например, 5°C/сек, то печь 2 переводится в пониженный рабочий режим. Это означает, что расход топлива скачкообразно уменьшается от номинального расхода топлива до пониженного расхода топлива, то есть, пониженный расход топлива, по меньшей мере, на 5% ниже номинального расхода топлива, предпочтительно даже, по меньшей мере, на 10% ниже номинального расхода топлива. Пониженный рабочий режим поддерживается в течение задаваемого срока действия пониженного режима. Во время этого срока действия пониженного режима не предпринимаются никакие другие изменения расхода топлива, этот расход остается постоянным.

Продолжительность и разность между номинальным расходом топлива и пониженным расходом топлива выбраны так, что они соответствуют сокращенной подаче топлива с теплотой сгорания такого порядка величины, которую выделение монооксида углерода в печи 2 привносит во вводимую в печь энергию. Повышение расхода окислителя не является необходимым, так как непосредственный расход окислителя при сокращенной подаче топлива падает, и имеющееся затем в распоряжении средство окисления, такое как, например, кислород, может быть использовано для окисления монооксида углерода с образованием диоксида углерода. Возникающая при этом термическая энергия используется для дальнейшего нагрева исходного материала в печи 2.

Выделения монооксида углерода происходят всегда, когда большие количества углеродосодержащего материала, такого как, например, уголь, приходят в контакт с достаточно большим количеством окислителя и/или достигают соответствующей температуры воспламенения. Это может происходить, например, в ротационной печи тогда, кода стальной лом с углем, таким как, например, антрацитовый уголь, расплавляется, и при вращении печи 2 большие партии угля приходят в контакт с окислителем. Тогда происходит выделение монооксида углерода из не окислившегося до конца углерода. При этом выделении монооксида углерода вследствие контакта с окислителем при соответственно высокой температуре продолжается окисление с образованием диоксида углерода. Этот процесс является экзотермическим. Без возобновления подачи топлива происходит сильный подъем температуры отходящего газа, часто на несколько сотен °C, например, на 350°C и более. Нагрев отходящего газа и, как следствие, также исходного материала в печи и самой печи нежелателен, так как он не является необходимым для расплавления исходного материала и означает высокую термическую нагрузку печи и, в частности, ее внутренних стенок и трубопровода 6 отходящего газа. Благодаря предлагаемому изобретением управлению процессом способа теперь этот подъем температуры значительно уменьшается. Он приводит, с одной стороны, к значительной экономии энергии, при которой экономится топливо, а с другой стороны, к значительному уменьшению термической нагрузки печи 2 и трубопровода 6 отходящего газа. Средства 11 фильтрации также подвергаются меньшему термическому напряжению.

На Фиг.2 показан экспериментально определенный график 22 изменения температуры отходящего газа и экспериментально определенный график 23 изменения содержания монооксида углерода в отходящем газе ротационной печи. Можно видеть, что всегда, когда кривая 23 изменения содержания монооксида углерода повышается, повышается также кривая 22 изменения температуры. Выделение 24 монооксида углерода соответствует соответствующему пику графика 23 изменения содержания монооксида углерода. Экспериментальные измерения показали, что при соответствующем пике графика изменения содержания монооксида углерода практически одновременно наступает соответствующий пик соответствующего графика 22 изменения температуры.

На Фиг.3 схематично показан фрагмент графика 22 изменения температуры, показанного на Фиг.2. График 22 изменения температуры имеет крутой подъем. При сравнении с задаваемым предельным значением 25 констатируется, что изменение 26 температуры больше, чем заданное предельное значение 25. В этом случае печь 2 переводится из стандартного рабочего режима в пониженный рабочий режим, если она уже не находится в пониженном рабочем режиме. По окончании заданного срока действия пониженного режима печь 2 снова эксплуатируется в стандартном рабочем режиме.

На Фиг.4 показан соответствующий график 22 изменения температуры в отходящем газе при применении предлагаемого изобретением способа. Выделения монооксида углерода приводят к значительно меньшему подъему температуры, термическая энергия окисления монооксида углерода с образованием диоксида углерода используется лучшим образом. График 23 изменения содержания монооксида углерода в отходящем газе имеет гораздо меньшие пики.

Предлагаемый изобретением способ и предлагаемое изобретением устройство позволяют предпочтительным образом эксплуатировать печь 2 для расплавления, например, стального лома, с высоким потенциалом экономии энергии по сравнению с известными из уровня техники способами, так как здесь происходит скачкообразное и значительное понижение расхода топлива, всякий раз, когда происходит сильное изменение температуры, позволяющее сделать вывод о выделении и дальнейшем преобразовании значительного количества монооксида углерода. Так, тепло, выделившееся при сжигании монооксида углерода с образованием диоксида углерода, может быть использовано для дальнейшего нагрева исходного материала. Кроме того, предпочтительным образом уменьшаются термические нагрузки печи 2 и трубопровода 6 отходящего газа, и вместе с тем увеличивается эксплуатационная долговечность этих устройств.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

1 Устройство для эксплуатации печи

2 Печь

3 Впуск

4 Горелка

5 Выпуск

6 Трубопровод отходящего газа

7 Отогнутый участок

8 Изогнутый участок

9 Прямой участок

10 Отсасывающее устройство

11 Средства фильтрации

12 Огнеупорный материал

13 Область впуска

14 Расстояние

15 Окружающий воздух

16 Датчик температуры

17 Точка измерения

18 Линия передачи данных

19 Средство управления

20 Трубопровод горючего

21 Трубопровод окислителя

22 График изменения температуры

23 График изменения содержания монооксида углерода

24 Выделение монооксида углерода

25 Предельное значение

26 Изменение температуры

27 Зона дожигания.

1. Способ управления расплавлением исходного материала в печи (2), при котором исходный материал, включающий, по меньшей мере, один металлический элемент, расплавляют посредством нагрева, по меньшей мере, одной горелкой (4), снабжаемой топливом и окислителем, при этом способ включает контроль температуры отходящего газа печи (2) в трубопроводе (6) отходящего газа, по меньшей мере, в одной точке (17) измерения ниже по потоку от зоны дожигания, подачу, в стандартном рабочем режиме, к горелке (4) номинального расхода топлива и номинального расхода окислителя, регистрация изменения (26) температуры отходящего газа через заданные промежутки времени и сравнение с задаваемым предельным значением (25), отличающийся тем, что при изменении (26) температуры отходящего газа в единицу времени больше предельного значения (25) горелку (4) на задаваемый срок действия пониженного режима переводят в пониженный рабочий режим, в котором отношение расхода топлива и расхода окислителя уменьшают посредством, по меньшей мере, одной из следующих мер:
A) задаваемое скачкообразное понижение расхода топлива до пониженного расхода и
B) задаваемое скачкообразное повышение расхода окислителя до повышенного расхода,
и по истечении времени понижения возвращают в стандартный рабочий режим.

2. Способ по п.1, при котором предельное значение (25) выбирают так, что оно, по меньшей мере, на множитель, равный двум, больше, чем обычные колебания результатов измерений.

3. Способ по п.1, в котором предельное значение (25) выбирают так, что оно соответствует границе подъема температуры вследствие выделения монооксида углерода в печи (2).

4. Способ по п.1, в котором предельное значение (25) составляет не менее 4 К/с.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором срок действия пониженного режима выбирают так, что он соответствует продолжительности подъема температуры вследствие выделения монооксида углерода в печи (2).

6. Способ по любому из пп.1-4, в котором срок действия пониженного режима составляет не менее 20 с.

7. Способ по любому из пп.1-4, в котором пониженный расход выбирают так, что разность номинального расхода топлива и пониженного расхода, умноженная на срок действия пониженного режима, соответствует объему топлива, теплота сгорания которого соответствует средней теплоте сгорания при выделении монооксида углерода в печи.

8. Способ по любому из пп.1-4, в котором отношение пониженного расхода и номинального расхода топлива и/или отношение номинального расхода окислителя и повышенного расхода находится в диапазоне от 0,3 до 0,9.

9. Способ по п.6, в котором отношение пониженного расхода и номинального расхода топлива и/или отношение номинального расхода окислителя и повышенного расхода находится в диапазоне от 0,3 до 0,9.

10. Способ по любому из пп.1-4, в котором повышенный расход выбирают так, что он достаточен для полного окисления при обычном выделении монооксида углерода.

11. Способ по любому из пп.1-4, в котором исходный материал включает углерод.

12. Способ по любому из пп.1-4, в котором исходный материал включает, по меньшей мере, один из следующих металлических элементов:
a) железо;
b) алюминий;
c) марганец;
d) олово;
e) цинк; и
f) свинец.

13. Способ по любому из пп.1-4, в котором печь (2) представляет собой печь (2) одного из следующих типов:
a) ротационная печь;
b) вагранка;
c) карусельная печь;
d) опрокидывающаяся печь;
e) плавильная печь; и
f) ванная печь.

14. Способ по любому из пп.1-4, в котором в стандартном рабочем режиме, по меньшей мере, одну из следующих величин:
a) номинальный расход топлива и
b) номинальный расход окислителя
непрерывно изменяют в зависимости от изменения температуры.

15. Способ по п.6, в котором в стандартном рабочем режиме, по меньшей мере, одну из следующих величин:
a) номинальный расход топлива и
b) номинальный расход окислителя
непрерывно изменяют в зависимости от изменения температуры.

16. Способ по п.8, в котором в стандартном рабочем режиме, по меньшей мере, одну из следующих величин:
a) номинальный расход топлива и
b) номинальный расход окислителя
непрерывно изменяют в зависимости от изменения температуры.

17. Способ по п.9, в котором в стандартном рабочем режиме, по меньшей мере, одну из следующих величин:
a) номинальный расход топлива и
b) номинальный расход окислителя
непрерывно изменяют в зависимости от изменения температуры.

18. Устройство (1) для управления расплавлением исходного материала в печи (2), содержащее датчик (16) температуры для определения температуры отходящего газа печи (2) и соединенное с ним средство (19) управления, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью обеспечения управления расплавлением исходных материалов способом по любому из пп.1-17.

19. Устройство (1) по п.18, отличающееся тем, что оно содержит трубопровод (6) отходящего газа, включающий отогнутый участок (7), и датчик (16) температуры выполнен ниже по потоку от отогнутого участка (7).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обработки и определения свойств жидкого или полужидкого металла. Устройство содержит тигель, который, по меньшей мере, частично окружен, по меньшей мере, одной индукционной катушкой, измерительное средство для непосредственного измерения, косвенного измерения и их комбинации, по меньшей мере, одного электрического параметра, выбранного из группы, состоящей из тока, напряжения, потребляемой мощности и частоты, при этом, по меньшей мере, один электрический параметр используется для частичного определения сопротивления нагрузки в области, по меньшей мере, частично окруженной индукционной катушкой, удельного сопротивления материала, температуры материала, доли твердой фазы материала, доли жидкой фазы материала и их комбинации.

Изобретение относится к средствам управления руднотермическими печами, предназначенными, например, для получения ферросплавов. Устройство для управления руднотермической печью содержит трансформатор с переключателем ступеней напряжения, каждая фаза вторичной обмотки которого подключена к электроду, перемещаемому внутри ванны печи с помощью своего привода, подключенного входом к выходу элемента сравнения, вход которого связан с выходом датчика тока электрода, блок задания тока, не менее двух дополнительных датчиков температуры, блок вычисления теплового потока, датчик активной мощности печи, блок деления, датчик напряжения печи, нелинейный элемент, подключенный входом к выходу датчика напряжения, и блок умножения.

Изобретение относится к металлургическому производству. .

Изобретение относится к области охлаждения отработанных печных газов. .

Изобретение относится к черной металлургии. .

Изобретение относится к области управления процессами при обжиге материалов во вращающихся печах с колосниковыми холодильниками и может найти применение в промышленности строительных материалов.

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам получения слоистых слитков импульсно-электрошлаковым переплавом. .

Изобретение относится к способу работы пирометаллургической печи, в частности дуговой печи, при работе которой несколько рабочих параметров удерживают внутри заданных пределов.

Изобретение относится к способу регулирования работы решетчатого охлаждающего устройства для охлаждения горячего сыпучего материала, например цементного клинкера, который перемещается с помощью соответствующего транспортирующего средства от конца загрузки сыпучего материала к концу разгрузки охлажденного материала, в то время как охлаждающая решетка и распределенный на ней слой сыпучего материала пронизывается, по существу, снизу вверх потоками охлаждающего воздуха, которые регулируются посредством устройств регулирования, расположенных под охлаждающей решеткой.
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве и термообработке различных материалов и изделий. В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности и качества нагрева различных материалов и изделий за счет создания равномерного температурного поля в рабочем пространстве печи с исключением скачков давления и мгновенного реагирования изменением последовательности включения горелок на изменение тепловой нагрузки. Указанный технический результат в предложенном изобретении достигается следующим образом. В способе управления импульсной подачей топлива в нагревательных и термических печах с частотно-широтно-импульсной модуляцией двухпозиционной подачи топлива в горелки, согласованной с текущим уровнем тепловой нагрузки, определяют текущий период следования импульсов подачи топлива из соотношения: ΔT=K(T)·q·(1-q)·Tи, где ΔТ - заданная амплитуда колебания температур в рабочем пространстве печи, [°С], К(Т) - коэффициент усиления линейной системы (печи) в зависимости от температуры, [°С/с], q=τи/Ти - относительная длительность импульса (включения горелки), τи - длительность импульса (включения горелки), [с], Ти - текущий период следования импульсов подачи топлива, [с]. Текущую длительность интервала подачи топлива каждой горелки задают, разбивая текущий период следования импульсов подачи топлива на равные интервалы, количество которых равно числу горелок. Последовательность включения горелок осуществляют путем сравнения текущей длительности импульса включения каждой горелки с текущей длительностью интервала подачи топлива каждой горелки и следующих за ним интервалов до окончания текущего периода следования импульсов подачи топлива. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области многокамерных печей для обжига углеродистых блоков. Способ регулирования печи (1) заключается в том, что зона естественного предварительного нагревания разделена на по меньшей мере одну первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором первом расстоянии от устройства нагревания, и одну вторую зону (Z2) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором втором расстоянии от устройства нагревания, причем упомянутое первое расстояние превышает упомянутое второе расстояние, и в котором изменяют потоки газов, циркулирующих в полых перегородках, таким образом, чтобы контролировать газовые потоки (30, 31), проходящие через первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, на основе газовых потоков (31), выходящих из второй зоны (Z2) естественного предварительного нагревания, для того, чтобы регулировать повышение температуры перегородок и анодов в первой зоне (Z1) естественного предварительного нагревания и контролировать положение фронта дегазации. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в регуляторах электрической энергии прецизионного технологического оборудования, например в установках выращивания сапфира. Техническим результатом является снижение пульсаций температуры в зонах регулирования электропечи. Устройство содержит n регуляторов напряжения, подключенных первыми силовыми выводами к выводам для подключения сети, вторыми силовыми выводами к выводам для подключения n нагрузок, формирователь синхроимпульсов, вход которого соединен с выводами для подключения сети, а выходы - с входом распределителя импульсов, а также n формирователей импульсов управления, выполненных на основе реверсивного двоичного счетчика и имеющих импульсные информационные входы, подключенные к выходам распределителя импульсов, импульсные синхронизирующие входы, управляющие входы, управляющие выходы, подключенные через логическую схему к импульсным синхронизирующим входам, причем в качестве логической схемы используется конъюнктор, а в формирователи импульсов управления введены импульсные управляющие информационные выходы, соединенные с управляющими входами регуляторов напряжения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение точности поддержания температуры в печи. Измеряют температуру в печи для получения значений обратной связи температуры в печи. Рассчитывают разность между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи как значение DV1 несоответствия. В соответствии со значениями температуры обратной связи температуры в печи и значением установки температуры в печи рассчитывают разности между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи за единицу времени (градиент). Устанавливают градиент значений изменения температуры в печи как значение DV2 несоответствия. Определяют скорость V перемещения материала в печи из регулятора скорости и получают первое множество выходных компонентов FFV прямой подачи в соответствии со скоростью V. Получают второе множество выходных компонентов FFT прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV1 несоответствия. Выполняют поиск параметров управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления с нечеткой логикой и формируют регулирующий параметр OP1 управления в соответствии с параметром управления PID. Управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования регулирующего параметра OP1 управления с первым множеством компонентов FFV прямой подачи и вторым множеством компонентов FFT прямой подачи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для пирометаллургических установок. Загрузочная область установки закрыта сверху и с боковых сторон колпаком с верхними вытяжными отверстиями, через которые скапливающиеся в колпаке отходящие газы и пыль вытягиваются, шахта для помещения и предварительного нагрева металлического лома имеет в направлении загрузочной области верхний затворный элемент, который выполнен с возможностью открываться для подачи металлического лома в шахту и после закрываться, причем к верхним вытяжным отверстиям колпака подсоединена вытяжная система, выполненная с возможностью управления ее активированием, которое координируют с открытием и закрытием верхнего затворного элемента и/или состоянием загрузки шахты. Изобретение позволяет управлять загрузкой лома и вытяжной системой и предотвращать выход выбросов дыма и пыли в технологическое пространство цеха и окружающую среду. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам получения многослойных стальных слитков импульсно-электрошлаковым переплавом. Осуществляют импульсно-электрошлаковый переплав с изменением частоты импульсов комбинированного расходуемого электрода, выполненного с участками, имеющими различный химический состав в зависимости от требуемого химического состава стали на заданном участке слитка, при этом импульсно-электрошлаковую выплавку нижнего и верхнего слоев слитка осуществляют с модуляцией теплового потока шлаковой и металлической ванн, направленного из шлаковой ванны через фронт кристаллизации в тело слитка, с периодом времени, равным постоянной времени теплового процесса шлаковой ванны, и скважностью, равной двум, при этом осуществляют выплавку среднего слоя слитка на частоте резонансных колебаний поверхности жидкой металлической ванны. Изобретение позволяет повысить качество металла многослойного слитка за счет сокращения протяженности приграничных областей с повышенным градиентом концентраций элементов смежных слоев вдоль оси слитка и снижения в них градиента концентраций элементов по сечению слитка без уменьшения производительности ЭШП, а также улучшить усвоения легирующего элемента и равномерное его распределение по объему среднего слоя и приграничных областей слоев слитка. 2 пр., 6 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии стали с подачей металлизованных окатышей через полые электроды в зону электрических дуг и на поверхность менисков при контакте электрических дуг с жидким металлом под шлаком. Дуговая печь содержит систему загрузки металлизованных окатышей через трубчатые электроды и компьютерную систему управления ходом плавки, которая снабжена выполненными с возможностью подачи сигналов в микроЭВМ датчиком веса лома, датчиком веса сыпучих материалов, датчиком веса металлизованных окатышей, датчиком потребления активной мощности, датчиком потребления мощности, системой контроля температуры металла, датчиками тока и напряжения, программным блоком расчета параметров процесса плавки металлизованных окатышей, при этом микроЭВМ выполнена с возможностью выдачи сигнала в исполнительный механизм системы загрузки металлизованных окатышей. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов плавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи за счет подачи окатышей в зону высоких температур в приэлектродном пространстве дуговой печи в управляемом режиме с помощью компьютерной системы сталеплавильного агрегата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано в конструкциях устройств для контроля параметров процесса литья. С целью гарантии безаварийного функционирования входящей в устройство электронной системы (4) она размещена в модуле (3), который может быть прикреплен к металлургическому сосуду, задвижке его замка, его запорному устройству или механизму замены литниковой трубки. Указанный модуль имеет тепловую изоляцию (8) и снабжен воздушной системой охлаждения (10), которая используется с очищенным охлажденным воздухом и может быть приведена в действие источником энергии (15) отработанного тепла от металлургического сосуда или внешним источником энергии. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области подачи шихты к металлургическим печам. Технический результат - повышение точности отслеживания порций шихты. Способ заключается в определении (101) типа и веса материала первой порции шихты для загрузки на первую станцию (200) загрузки в зависимости от заранее заданного рецепта шихты (100), подаче (102) на первую станцию (200) загрузки первой порции шихты, определении (103) веса первой порции шихты. Выгружают (104) первую порцию (C1) шихты на конвейер (2) непрерывного действия, маркируют (105) первую порцию (C1) шихты с помощью средств (M1, M1', M1'') для идентификации. Устанавливают (106) общие размеры первой порции (C1) шихты, выгруженной на конвейер (2) непрерывного действия. Оценивают (107, 108) скорость продвижения первой порции (C1) шихты вдоль участка (2A) загрузки конвейера (2) непрерывного действия и время прибытия первой порции (C1) шихты на последующую станцию (200n) загрузки при ее наличии для загрузки последующей порции шихты или на участок (2B) предварительного подогрева. Около входа к участку (2A) предварительного подогрева распознают (115) в шихтовом материале, выгруженном на конвейер (2) непрерывного действия, первую порцию (C1) шихты и последующие порции (Cn) шихты при их наличии, впоследствии выгруженные на конвейер (2) непрерывного действия с помощью соответствующих средств (M1, M1', M1'') для идентификации. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх