Способ определения состояния газоотвода доменной печи

СОЮЗ СОВЕТСКИ СОЦИАЛИСТИЧЕС РЕСПУБЛИК.эь"рдл;0"фт к - "т-" -тнп1 к. ттгалФкс ф 1 гд еГ: 1 ЬЬэсП;, "; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР БРЕТЕНИЯ ОПИС К АВТОРСК Е ЕЛЬСТ Изобретение относится к черной. метал- вать на работающей печи в силу относитель.лургии и может быть использовано для кон- но вгысокгих значений. давлений, температур а троля степени зарастания газоотводов в газоотводах, а также токсичности колошдоменных печей Никогвого газа.ф,Зарастание газоотводов на ряде домен-Методы контроля зарастания газоотвоных печей может быть существенно, Так, йа дов на работающей печи нам неизвестны. доменных печах Нижнетагильского метал- Наиболее близким к предлагаемому яв. лургического комбината, выплавляющих пе- ляется метод определения внутреннего диредельный чугун из сь 1 рья, содержащего . аметра участка трубопровода при заданйом О" 0;100 цинка (в пересчете на ме;аллический), расходе газа и перепаде статистйческого плоогадьдлл провода галов вотдельнмкуча- давление на этом участке, деиствительно, )в стках газоотводов.за период междуремон- потери давления в трубопроводах склады- а тами уменьшается на 30-40. ваются из потерь на трение и местные соВ настоящее время единственным ме- противлений и зависят от расхода газа и тодом, используемым в практике для конт- гидравлического диаметра газопровода, Пороля уровня зарастания газоотводов, этому при известных параметрах, в данномявляется визуальный осмотр и прямое изме- случае расходе газа и перепаде статистичерение внутренних размеров газоотводов во . ского давления на участке трубопровода,время остановки и выдувки печи, Естествен- можно определить средний гидравлическийно, что этот метод невозможно использо- диаметртрубопровода на этомучастке.(71) Нижнетагильский металлургйческий комбинат им.В.И.Ленина и Уральский политехнический институт им.С.М. Кирова (72) Й,А.Спирин, Я.М.Гордон, 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(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНЙЯ СОСТОЯНИЯ ГАЗООТВОДА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относится к черйой металлургии, аименно кспособам 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 определяют расход газа наданном газоотводе, а по перепаду на йервом участке -и расходу газа находят текущее сечение эквивалентного отверстия газоотвода. 3 ил.1747496 1Однако для использования этого мето- Систему "свечевых" гаэоотводовдоменда с целью койтроля степени эарастания ных печей, представленную на фиг,1, можногазоотводов доменных печей необходимо рассматривать как параллельное соединеучесть следующие обстоятельства: ние трубопроводов. Действительно, все че 1. Как показывает практика, газоотводы 5 тыре свечи начинаются из одногодоменных печей зарастаЮт по-разному,колошникового проСтранства 1, в дальнейСлажны и неОдинаковы конфигурация, т,е.шем происходит их попарное соединение, апрофиль поперечногосечения газоотводов, затем последних в общий газоотвод (см.;и степень их зарастания, т.е. профиль попе- фиг.1, 3). Как показывает многолетйий опытречного сечения газоотводов, и степень их 10 эксплуатации, газоотводы зарастают толькозарастания по длине, В связи с этим можнойа расстоянии 4-5 диаметров свечевого гаконстатировать, что для выбора технологи-: зоотвода (участок), на остальном участкеческого режима работы доменных .печей свечевого газоотвода (участок И) отложенияважно знать не только среднюю по всей незначительны, а толщина отложений недлййе"газоотвода степень его зарастания 15 превышает 1-2 см(фиг.2,3), Учитывая незна(средний эквивалентный диаметр или сред- чйтельное изменение диаметра газоотводанюю площадь эквивалентного отверстия), а на участке П, можно считать постояннымнаибольший интерес представляет конт- отношение площадей эквивалентных отверроль степени зарастания на участке с наи- стий газоотводоа на этих участках. При изболее интенсивными отложениями;. 20 вестном общей выходе колошникового газа2, В известном устройстве для выбора по измерениям перепада давления на этомвнутреннего диаметра трубопроводов необ- участке можйо определить расход газа че:ходимо знать расход газа на этом участке. В : рез каждый газоотвод. В дальйейшем пореальных условиях работы доменных печей . известному расходу газа в каждом из газов настоящее время отсутствуют методы кон отводов и перепаду давления на участкетроля расхода таза по газоотводам в силу оцениваетсясечениеэквивалентногоотвернепритодйости для текущего контроля иэве-. стия на участке с максимальным зарастанистных методов, В связи с зтиМ возникает ем газоотводов, по которомуопределяетсязадача определения распределения расхо- . зарастание каждого газоотвода.да по газоотводам при известном общем 30 Действйтельно, известно, что потеривыходе колошниковсго газа, определить по- дандения 8 трубопроводах скл,адываются изследний достаточно точно можно по балан-потерь на трение и потерь на местные сосу, в частности, углерода:: противления.Цель изобретенйя - разработка"спосо-ба контроля степени зарастания газоотвоР( +Х ь) =дов шахтных слоевых, особенно доменныхпечей, обеспечивающего непрерывностьЯС. (" +" ) - ,Я( 1 )роконтроля путем исключения отмеченных не-д 2 С 4 ; - 1 273 рдостатков,. :,.: . ".8 . 2 Г РоПоставленная цельдостигается тем,что 40 - Д - + Я =рооо( . )-. В (1 а)для определения степенй зарастания газоотвода, оцениваемой как отношение разнй-8:цы между начальным и текущим сечениями . Я 4 "бэквйвалентного отверстйя к его начальнойгде , д - длина и внутренний диаметр трувелйчине,йроизводят измерение перепада 45 б и, одавления на участке газоотвода с извест-- гидравлический коэффициент треным сечением и определяют по нему рас Ч О - средняя расходная скор ь ипроизводят измерение перепада давления : ,:- . з,на участке газоотвода от калошника до гра Т,емп ааницы с первым участком, расположеннои на Р - давление аза в трубопроводах, Па;расстоянии 5-6 диаметров газоотвода от ко- , "О а3,лоиника; по значениям расхода газа и пере- о - индексом "о" обозначены величин"аду давле" и" ",а р . у"аст"е отйосящиеся к нормальным условиям;газоотвода определяют текущее сечение гаНа фиг,1 изображена система ".свечевых" газоотводов доменных печей; на фиг,2-узелна фиг.2; на фиг.3- расход газа черезГ 33 ОСт ВОД. ЗичВСКиЙ еречного1747496 6 ных печей йс. =ЗЛО; при таких высоких 5,значениях йс гидравлический коэффициент трения не.зависит от Вс, а следовательно,Я для всех газоотводов примерно одинаково 5 Я =А, Тогда для любой свечи, например, сечения трубопровода равна Я = жб , перепишем выражение(1 б) в виде:1 1" 1В = -- Я - +,Р ф) = - (2 а)Я 2 2 о - с 2 где Яэ = -= - ( (2 б) первой, можно записать;12 2ч 4 4 д 1Я 1 э" 19,265 Оо 1площадь эквивалентного отверстия, т.е, та- . 1 Рккого отверстия без потерь на трение и мес Аналогичные выражения можно записать итное сопротивление, Расход чеРез которе для остальных свечейравен расходу в реальном газопроводе. Приизвестных перепадах давления,.расходе, я 19265 О .1 ) 2 3 4температуре, давлении и плотности газа..1 Рможно определить площадь эквивалентного отверстия, пользуясь выражением типа Учитывая Равенство площадей эквивалент(1 а): е . .: ., ных отверстий на участке К получим систеО 3 му УРавнений:ОоВ дальнейшем будем полагать, что тем О 2 Р 1( О 1 Рпература газа Т) в каждом ) газопроводеразлична, но по длине каждого из газопро- Оз. з рк ОО 2 . 1 рводов не изменяется и характеризуется показаниямисвечевых" термопар, . Оо 4 Р = Оо 2устанавливаемых в газоотводах, это долу ийи 41 кщение вполне правомерно, так как падениетемпературы газа, связанное с потерей теп- . Оо =. ОО 2 . - ,-уг, ) = 1."41ла через стенки газоотводов, составляет "всего 0,2 К на погонный метр длины газоот- " Учитывая, что сумма Расходов газа всех гавода. Применительно кусловиям работыдо зоотводов равна общему выходу колошнименных печей вследствие малых изменений ковогб газа Оо, м с,состава колошникового газа по газоотводам: . 4можно считать одинаковой и плотность газа, Оо = Х Оо 1 = Оо 1 ЬТв газоотводах при нормальных условиях (То= 273 К, Ро = 101,3 кПа), ро = р . Учитывая 35 оо определить расхбд газа в каждом изотносительно высокое давление колошникового газа, можно полагать что статиче- .О О Вр 1). (4)о = о - Я,Г- ДГское давление в каждом.из газоотводов . Т 1 БР 3=1 Т 1 ЬравнодавлениюколошниковогогазаР=Рк. Таким образом, по измерениям перепадаС целью определения расхода газа в 40 давления в каждом газоотводе на участке Икаждом из газоотводов проанализируем из- .Л Р, т.е, последнем по ходу движейия газа,менение площади эквивалентных отвер- и температур газа в гэзоотводах Т 1 можностий на П (последнем) участке газоотвода определить расход газа вгазоотводе по(фиг,З), Анализ выражения (2 б)ггоказывает, выражению (4),что в случае равных по длине участков газо- "5 . Научастке, где происходит зарастаниеотводов и отсутствия их зарастания, сече- газоотводов, т.е. происходит уменьаениения эквивалентных отверстий всех эквивалентного диаметра газоотводов; в согазоотводов на этом участке равны, т.е, 61 э ответствиис выражением (2 б) падает пло= Я 2, = Язэ = Я 4,. Действительно, в этом щадь эквивалентного отверстиясл чае величиныо на о ы в пропорционально примерно бэ, Величину, Й, сечения эквивалентного отверстия для любой свечи этого участка газоотводов можновсех тазоотводах в силу тождественностиконструкции газоотводов на доменных пе- определить по формуле (3). ДлЯ этого кРомечах, Гидравлический коэ, Г дравлический коэффициент трения 5 Расходов газа, найденых ранее по выражепри одинаковых конструкциях газоотводова с т от критерия рейнольдса р значе- Рить пеРепады статическогО давлениЯ на 1ния которого в газоотводах могут отличать- участке газоотводов, т.е. перепады давления между давлением в газоотводах на растемпературах. Однако в газоотводах доменЯз = 19,2651747496 8 7 стохянии 5-бчкалхибров от колоаника-йпавле- ренних диаметров газоотвода, Минимальниемпод колоаником доменной печи. ная длина первого участка составляет 5 ка.,Обознуачхиымт сечение эквивалентных от- либров газоотвода, Выбор указанного верстий газоотводов на Участке через Яэ, нижнего предела обусловлен тем, что а перепады давлений через Л Р 1+а: 5" уменьшение его ниже минимального предела может привнести ктому, что в данныйЯэ - 19,265 Оо , (5) участок можетпопасть часть газоотвода, где1+4 Риеще 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 нарушенияравейства сечеййя эквивалентных отвер овоз Зх = фщ стий на Н учаСтке; во-вторых, невовмежно.ф 5 . определить и среднюю степень эарастания Следовательно,знаЯобщийвыходкалашни-. 1 хх 5 газоотводов наУчастке, где пРоисходит кового газа Оо, его давление Рк, температу- зарастание газоотвбдов, ру газа в газоотводах Т и зафиксировав Верхний предел размеров участка 1, перепады давлений Ь Р 1 и АР+4, можно равный 6 калибрам газоотвода, обусловлен определить сечение эквивалентных отвер- тем,что превышение его приведетк потере стий Я 1 Э на участке, где происходит зараста чувствительности метода из-за уменьшения ние газоотводов. Зафиксировав их в начале перепада давления на участке И. Кроме того, кампании Яз Яз (или вычислив теоретиче-, в Участок газоотвода будет включена пракски по уравнению (2 б) для параметров све- тически часть газоотвода, где отсутствует чей) по величине : .:;зарастание, поэтому полученные результа 25 ты не будут характерны для участка, где проа.=. 1 - Я 1 э/Яэ =. (7), исходит отложение.ЯГэ.П р и ме р. В качестве базового обьекта можносудить о степени зарастания ) свечи,принята доменная печь М 6 НижнетагильОпределение степени зараСтаниягазо- скоско металлургического комбината, полезоводов возморжно только при измерении 30 ным объемом 2700 мз, выплавляющая петрепадов статичесого 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 ных отверстий газоотводов в начале кампаменных печей происходит в начальном нии Яз. 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:гхаза участке газоотвода становится 40 дов 21м, длина первого участка была .невозможным определениерасхода газаче- выбрана равной 11 м, т,е, при внутреннем рез этот газоотвод Йз-занеизувчестных гео- диаметре газоотвода 185 О мм она составляметричеСких размеров внутреннего ла 5,9 калибра газоотвода. Протяженность отверстия газоотвода. Только по измерени- ;второгоучастка в этом случае составляла 5,4 ям снчачала перепада статического давления 45 калибра. на втором по 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 по балансу углерода сочерез каждый из газоотводов. В дальней ставлял Оо " 96м /с, давлениешем по измерениям перепада статического колошнйкового газа было равно 243,18 кПа, :давления на первом участке И изхвестйом" а плотность колошникового газа при норуже расходе газа через газоотвод можно мальныхусловияхпринятбравной р,=1,3 определить и сечение эквивалентного от-. кг/м . В дальнейшем по формуле(4) опреде- .з верстйя участка с наибольшим зарастанием 55 ляется расход газа через каждый газоотвод газоотвода .: -00. Далее по выражению (5) рассчитываТочка измерения давления, разделяю- лись сечения эквивалентных отверстий Я щая участки свечевого газоотвода, должна и их соотношение по формуле (6) в начале находиться от входа газа в газоотвод на кампании, расстоянии 5-6 начальных (проектных) внут. Пример определения степени;зарастания газоотводов доменной печиПоказатель Номе газоотво аИсходный (послераздувочный период) Температура, К Перепад статического давления.,Па; участокУчастокРасход газа м /с Общий расход газа =96 м /с Сечение эквивалентных отверстий, м Степень зарастания, доли0,0 0,0работы590 0,0 .Параме685 690 Температура, К Перепад статического давленияПа;участокУчастокРасход газа м /сОбщий расход газа =95 м /с Сечение эквивалентных отверстий, м Степень зарастания, газоотвода,оли 120 16022,15 140 16024,56 110 17023,45 130 170 24,84 2,20 2,06 1,90 2,04 0 208 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 измерений 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 расчетовсечений эквивалент- ние перепада давления газа на первом ных отверстий Яэ и степени зарастания га участке газоотвода сизвестным.сечением и эоотводов а по формуле (7). определение по нему расхода газа; о т л и- Последовательность вычислений этих йара- ч а ю щ и й с я тем, что; сцелью определейия метров аналогична тому, как зто выполня- степени зарастания газоотвода, дополнилось в послезадувочный период, тельно измеряют перепад давлений газа наТаким 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 радиальными секторальным рас газа и перепаду давленияна втором участке пределением материалов в доменных печах:газоотвода определяют текущее сечение гаи эа счет повышения степени использова- зоотвода., Гагарина Заказ 2473 ВНИИПИ Государст Тираж"Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 035, Москва, Ж, Раушская нэб 4/5