SU1188206A1 - Способ регулировани теплового состо ни доменной печи - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ путем одновременного изменени  расходов кислорода дл  обогащени  дуть  и вдуваемого топлива, отличающийс  тем, что, с целью экономии кокса и повьшени  производительности за счет поддержани  теплосодержани  дуть  на максимальном уровне , при похолодании печи создают положительные , а при разогреве - отрицательные приращени  расходов кислорода и вдуваемого топлива в соотношении , обеспечивакнцем получение приращений выхода фурменных газов с теоретической температурой 1000.3500 с . 2. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышеI ни  точности регулировани , расход вдуваемого топлива измен ют пропорW ционально изменени м температуры продуктов плавки с коэффициентом пропорциональности

Description

11 Изобретение относитс  к черной ме таллургии и может быть использовано дл  регулировани  теплового режима доменных печей. Целью изобретени   вл етс  экономи кокса и повышение производительности доменной печи за счет поддержани  теплосодержани  дуть  на максимальном уровне. Способ осуществл ют следующим образом . Тепловое состо ние доменной печи Б соответствии с данным способом регулируют путем одновременного изме нени  расходов кислорода дл  обогаще ни  дуть  и вдуваемого топлива. При похолодании печи создают положительные приращени  расходов кислорода и вдуваемого топлива, а при разогреве отрицательные приращени  этих расходов . Отношение приращений расходов кислорода и вдуваемого топлива подде живают при регулировании теплового состо ни  таким, чтобы оно обеспечивало получение в фурменной зоне печи приращений выхода горновых газов ( СО и Hj) с теоретической температурой горени  (tf ) в пределах 1000 3500°С , Например, при увеличении ука занных расходов така  t должна обеспечиватьс  при сгорании в дополнительном количестве поступившего в фурмен ную зону кислорода дополнительного количества вдуваемого топлива, а так же кокса. С целью повьш ени  точности регулировани  изменение, расхода вдуваемого топлива при этом производ т пропорционально изменени м температу ры продуктов плавки, т.е. на 1 С изменени  температуры продуктов плав ки измен ют расход топлива на (О506 -0515ы)/т, где lu - выход шлака; m -дифференциальный коэффициент замены кокса вдуваемым топливом. При выходе t за нижний предел ( 1000 с) начинает про вл тьс  извест ное двойственное вли ние вдуваемых углеводородных топлив на нагрев печи (кратковременное похолодание или разогрев сразу после увеличени  или уменьшени  расхода вдуваемого топлива с последующим разогревом или похолоданием , соответственно). При выходе t за верхний предел дол  толлива в сумме приращений расходов топливаи кислорода уменьшаетс  настолько, что его вли ние на теп ловое состо ние печи становитс  со6 измеримым с противоположным вли нием кислорода и цель регулировани  не достигаетс . Выбор теоретической температуры горени  Ct ) в указанных пределах определ етс  параметрами, по которым производитс  контроль теплового состо ни  доменной печи. При контроле последнего с прогнозом, например по параметрам, рассчитываемым по составу колошникового газа, значени  t должны поддерживатьс  в пределах 1000-1500 С, при контроле температуры фурм-или продуктов плавки - в пределах 1500-2000°С; при знач,ительных отклонени х теплового состо ни  от нормального (подстои шихты из-за гор чего хода, повьш1енное содержание серы в чугуне и т.п.), а также при запаздывании регулирующих воздействий , например при контроле нагрева печи по содержанию кремни , в пределах ZOOO-SOOO C. Коэффициент пропорциональности, равный (0,06+0, 15 ы ) (размернос ть кг кокса/°С-т чугуна) и означающий необходимое изменение расхода кокса дл  компенсации отклонени  температуры продуктов плавки на 1 С, опре делен как отношение их теплоемкостей к среднему тепловому эквиваленту кокса (3650 ккал/кг) при расходе дуть  1150 м/т чугуна, содержании кислорода в дутье 26%, теплоемкости чугуна и шлака 215 и 560ккал/т.°С, соответственно 2J 5+560 uj (0,06+0,15ш) 3650 Пример конкретной реализации способа иллюстрируетс  следующим расчетом. Доменна  печь, работающа  с выходом шлака ы 480 к г/т на дутье с температурой с вдуванием природного газа, имеет производительность 125 т/ч. Природный 5ц 0,55 газ содержит углерода С теплота разложени  природного газа составл ет 800 ккал/м } выход газов при его сгорании в фурменной зоне.(без учета образующейс  СО) Vf около 2 , коэффициент замены кокса природным газом ttj 0,7 кг/м-. Регулирование теплового состо ни .печи производитс  преимущественно по температуре чугуна, а также по содержанию в нем кремни , т.е. с заметным опозданием. В этих услови х .диапазон величины tj при регулировании поданному способу сос тавл ет 2000-2800°С, Соответствующи этому диапазону температур отношени  приращений расходов природного газа и кислорода при регулировании определ ютс  по формуле Vr-t,2,78(5:Q-c7tcHV b 5C 8330-2t to2 где Ср - средн  теплоемкость 2атомных газов в интервале температур 25 - t , которую можно прин ть посто нной и равной 0,36 ккал/м - C -Т теоретическа  температура горени  1 м (кг) вдуваемого топлива и горнового кокса в X м кислорода , °С; 5rQ - расход тепла на диссоциацию углеводородов вдуваемого топли ва до С и Н„, а также на реакции окислени  углерода парами воды и углекислотой, содержащимис  во вду ваемом топлива, ккал/м j tc - температура вдуваемого топлива,°С; Ссц- содержание во вдуваемом топливе углерода свободного и в ви де углеводородов, кг/м ,Tjjj- температура кислорода, ра на  при классическом способе обо гащени  температуре дуть , С. Вьфажение (2) получено путем ре шени  уравнени  баланса тепла в фу менных очагах (3) относительно величины X при допущении, что теплоОг г ёмкость кислорода С р С р 0,36 ккал/м.С. (2x+V,cJ-t 23eOxt60o - x-CcH)f +с„.1„ где 2 - коэффициент, учитьшающий, что из 1 моль Сообразуетс  2 моль COj 2360тепловой эффект образован СО, ккал/м кислорода, 600 - произведение теплоемкост углерода кокса (0,4 ккал/кг- С) на его температуру в фурменной зоне (). С учетом этого отношени  приращений расходов природного газа и к лорода дл  крайних значений величи ны t равны 2.ШОО+2 78-800+16650 55 1 8330-2 ТООО 0,6 2. 3500+2 78. 800+ 1665-0д 55 28330-2 3500+ ТТОО 4,2 мз/мз; а дл  t 2000 - 2800°С, Х 1,3f2,3 В соответствии с предложенным способом дл  повьш1ени  точности регулировани  расход вдуваемого топлива необходимо измен ть с коэффициентом пропорциональности: (0,06+0,15)u)/m. При выходе шлака ш 0,48 т/т и коэффициенте замены кокса природным газом 0,7 кг/м этот коэффициент равен (О,06+0,15-0,48)/ 0,7 0,189. При разогреве печи и отклонении температуры продуктов плавки от заданной на 30°С расход природного газа при регулировании по данному способу уменьшают на величину 0,189 х X 125У-30 709 , а расход кислорода одновременно уменьшают на величину 1,3-709 922 , где 1,3 величина X дл  выбранного значени  tJ 2000°С. В таблице приведены варианты реализации данного способа дл  случа  использовани  в качестве вдуваемого топлива природного газа (,7) и мазута (т 1,2) при выходе шлака Ш 333 кг/т и при различных значени х t , выбираемых в зависимости от параметра контрол  теплового состо ни  печи, как бьшо показано выше. Например, тепловое состо ние печи регулируют по составу колошникового газа, т.е. с прогнозом, а в качестве вдуваемого топлива используют безводный мазут с характеристиками ; содержание водорода 13%, углерода 85% (CCH 0,85), температура 80°С (tp 80) теплоемкость Cj, 0,6 ккал/кгС, теплота разложени  21Q 500 ккал/кг, выход 2 -атомных газов Vf- -- .0,13 1,45 . Теоретическую температуру горени  дополнительного мазута и горнового кокса в атмосфере дополнительного количества кислорода (t ) целесообразно прин ть в этом случае равной 1000-1500°С (в среднем 1250 С). Тогда коэффициент св зи между кислородом и мазутом устанавливают равным

у 1.t 5-1250+2 78 (500-0 61801+1665 0 85 ,

8330 - 2-1250 +1100

При отклонении температуры продуктов плавки от нормальной на каж дые410°С расход мазута измен ют .333)- 10,,,.

4. 4.iiТ 9- - -

на

±115 кг/ч, а расход кислорода на + 0,6-115 ±69 , что и отражено в таблице, С повышением t значени  коэффициентов св зи (х) быстро растут, т.е. резко уменьшаетс  дол  углеводородной добавки в сумме приращений расходов мазута и кислорода и вследствие этого регулирование при t 3500 С становитс  невозможным. При t| 1000 С регулирование становитс  затруднительным из-за низкой доли кислорода, в результате чего начинаетс  временное уменьшение или повышение температуры образующихс  продуктов плавки при увеличении или уменьшении расхода вдуваемого топлива.

Дл  реализации предлагаемого способа регулировани  необходимы технические средства, с помощью которых изменени  расходов вдуваемого топлива.; например природного газа (д ПГ) и технического кислорода ( Л О..,), будут св заны в один комплексный технологический параметр (КТП), ведущим в котором целесообразно выбрать топливо ( ЛИГ), а зависимым - кислород ( йО). Шкала соответствующего задатчика (л ПГ) должна быть симметричной относительно нулевого значени  (ДПГ 0,0). На период освоени  рекомендуетс  оборудовать задатчик двум  шкалами: одну из них - целесообразно отградзгировать в абсолютных значени х приращений расхода природного газа (например, от -3000 до +3000 ), а вторую - в пересчете на расход пара, или на температуру дуть  в соответствии с коэффициентом замены кокса данным топливом. Например, дл природного газа (т 0,7) с учетом того, что расход 1 т пара эквивалентен расходу примерно 0,5 т кокса, втора  шкала должна иметь пределы от -4 до +4 т/ч пара. При регулировании тепловог.о состо ни  печи по данному способу рудную нагрузку измен ют только в случае устойчивого отклонени  расхода природного газа от заданного значени . При этом расход кокса измен ют в сторону, обеспечивающую возврат задатчика ДПГ в положение, близкое к нулю. Например , при интенсивности хода печи 8 подач в час и при длительном (в течение боЛее 8-10 ч) положении задатчика на делении плюс (или минус ) 1500 расход кокса в подачу целесообразно уменьшить (или уве1500-0j .7

личить) на 100 - 150 кг (8 130, где 0,7 - коэффициент замены

кокса природным газом).

В результате освоени  предлагаемого способа регулировани  отпадает необходимость использовать дл  этой цели пар, температуру дуть  и в значительной мере рудную нагрузку. Экономи  кокса за счет работы при максимальном теплосодержании дуть  (без использовани  пара дл  регулировани  теплового состо ни  доменных печей ) в доменном цехе НТМК, выправл ющим 6,7 млн. т чугуна в год и расходующем 5,4 т пара в час составит 23,3 тыс. т в год или в денежном выражении 1 млн. руб. Себестоимость

1 т чугуна снизитс  на - 0,15 руб.

За счет уменьшени  расхода кокса

на 3,4 кг/т чугуна,-или на 0,7%, примерно на столько же, возрастет произвбдительность печей. Дополнительный эффект будет получен за счет расширени  диапазона регулировани , что позволит уменьшить число глубоких расстройств печей и повысить качество чугуна, -что в свою очередь, даст дополнительное уменьшение расхода кокса и повьш1ение производительности печей.

Таким образом, предлагаемый способ регулировани  теплового состо ни  печи обеспечивает значительную экономию кокса при минимальных затратах , св занных лишь с совершенствованием и освоением систем управлени  расходами вдуваемого топлива и кислорода .

Claims (2)

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ . ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ путем одновременного изменения расходов кислорода для обогащения дутья и вдуваемого топлива, отличаю щийся тем, что, с целью экономии кокса и повышения производительности за счет поддержания теплосодержания дутья на максимальном уровне, при похолодании печи создают положительные, а при разогреве - отрицательные приращения расходов кислорода и вдуваемого топлива в соотношении, обеспечивающем получение приращений выхода фурменных газов с теоретической температурой 1000.3500°C.

2. Способ поп.1, отличающийся тем, что, с целью повыше- _л ния точности регулирования, расход § вдуваемого топлива изменяют пропорционально изменениям температуры продуктов плавки с коэффициентом пропорциональности (0,06+0,15ы) /ш, где М - дифференциальный коэффициент замены кокса вдуваемым топливом, ш - выход шлака.