Способ работы группы доменных печей

(5 АВТОРСКОМУ Св ЕЛЬСТВУ ННЫХ черно менно вать- гичес слородаом полезнопечамина об го обътопли к чернои мек доменному начено для исцехах, включаюъема, работаюратур в щениевыплавкучшение од спретья,между деляю расхо на пе У ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Нижнетагильский металлургический комбинат им. В.И.Ленина, Институтметаллургии Уральского научного центра АН СССР и Уральский научно-исследовательский институт черных металлов(56) Типовая технологическая инструкция по доменному производству, " Днепропетровск, 1977Авторское свидетельство СССРУ 652221, кл. С 21 В 5/00, 1977.(54) СПОСОБ РАБОТЫ ГРУППЫ ДПЕЧЕЙ(57) Изобретение относится кметаллургии, в частности к дпроизводству, и может исполься для распределения техно Изобретение относитсяталлургии, в частностипроизводству, и предназпользования в доменныхщих печи различного общие на комбинированном дутьеЦель изобретения - сокрасуммарного расхода кокса начугуна в доменном цехе и улкачества выплавляемого чугунасчет оптимизации распределени кого кислорода между доменными печами различного объема в одном доменном цехе. Цель изобретения - сокращение расхода кокса на выплавку чугуна в доменном цехе и повышение качества чугуна. Технологический кислород,подаваемый для обогащения дутья, распределяют между доменными печами различного объема, обеспечивая градиент теоретической температуры горения между печами, равный 0,01-0;06 К на 1 м разности полезных объемов этих печей, используя для этого предложенную систему уравнений, учитывающих параметры дутья на доменных печах и расход вдуваемых топливных добавок.Распреде- а ление кислорода между печами осущест" вляют либо непрерывно с помощью автоматизированной системы управления по текущим значениям температур дутья С и расходов дутья и топливных добавок на доменных печах, либо периодически через 1-30 сут по усредненным за эти интервалы времени значениям указанных параметров дутьевого режима. 2 э,п. ф-лы, 5 табл. технологического кигащение дутья с учетема печей, расхода вдуваемьных добавок, расхода и темпдутья.ущиость способа заключаетсящем. Технологический кислопечами доменного цеха рас.учетом температуры дуов дутья и топливных добавах, обеспечивая градиент третической температуры горения междупечами, равный 00 - 0,06 К на 1 мразности полезных объемов доменныхпечей, исходя иэ следующей системыуравнений 10ная доля кислорода в технологическом кислороде,%; 45(Ч ) - полезный объем а-й печи;овЧо - общий расход кислорода наогруппу, м/ч;(С(1) - температура дутья на -йпечи,оС;50- отношение расхода топливной(добавки к дутье,%, распределяют кислород непрерывно по текущим значениям температур дутья и расходов дутья и топливных добавокы или периодически через интервалы времени от 1 до 30 сут по усредненным эа эти интервалы времени значениям указанных параметров. И;.:(Ч ), Х Чц, (2) где а " изменение теоретическойотемпературы горения (Т )от увеличения в дутьеобъемной доли кислорода20на 1%;а - то же от повьппения темпе 1ратуры дутья на 1 К;а- то же, от увеличения расхода топливной добавкина 1% к дутью;К - градиент повышения Т.г на1 мф положительной разности полезных объемов печей,выбирается из пределовот 0,01 до 0,06 К/м 11 - 1,2,3 п - номер печи(Ч ) - расчетный расход кислоро 0 ьэ35да на д-ю печь, м /ч; (Ч ) - расход дутья на -й печи,9/(КО ), - коэффициент, согласующийразмерности и учитывающийчистоту кислорода; Вариант непрерывного (непрерывнодискретного) распределения кислородаэффективен при работе доменных печей без смесителя. В этом случае сдув воздухонагревателей будет компенсироваться повьппением концентрации кислорода в дутье, что способствует стабилиэации процессов горения топливной добавки в фурменных очагах. Крометого, обеспечивается воэможность регулирования теплового состояния доменных печей расходом топливной добавки (природного газа). Центральныйдиспетчерский пункт, оборудованныйЗВИ, обеспечит в этом случае соответствующее изменение расхода кислородапо печам.Вариант периодического распределения кислорода может быть реализован и без вычислительной техники.Нижний предел интервала времени междуперераспределениями кислорода по печам.(1 сут) обосновывается тем, чтосредние значения дутьевых параметровза сутки являются уже достаточнопредставительными. Уменьшение этогопредела приведет к недостаточномунивелированию влияния случайных отклонений дутьевых параметров от номинальных значений.Верхний предел рекомендуется длястабильно работающих доменных цехов.Превышение этого предела приводит кизлишней инерционности средних значений дутьевых параметров, к замедлению их реакций не только на высокочастотные, но и на устойчивые изменения,Пределы градиента Т определеныс использованием экспериментальныхданных о работе доменных печей задлительные периоды. Установлено,что на доменных печах, выплавляющихпередельный чугун при прочих равныхусловиях, массовая доля кремния вчугуне уменьшается по затухающей зависимости на 0,5-1,0 1 О абс.% илина 0,003-0,031 отн.% на 1 м полезного объема печи. Аналогичная закономерность наблюдается и при выплавке ванадиевого чугунаВ том же диапазоне изменения полезных объемовсумма кремния и титана уменьшается на 0,014-0,023 отн.% на. тыс,м полезного объема печей,Известно, что между средней массовой долей кремния в чугуне и теоретической температурой горения имеется16187656объединяют в одну или несколькогрупп,2. Выбирают по литературным дачнымили рассчитываюткоэффициенты аа и а, отражающие влияние на Тт соответственно кислорода, температурыи топливной добавки, например, поформулам:О - (4)10497+1 0714 Сс-С 9 гТт0 С (101+0 +210+ Н 70) корреляционная зависимость 9С 89 96 0Ттиэ которой следует, что для увеличения массовой доли кремния в чугуне на 09008-090317 необходимо для меньшего из нижних пределов (0,0087) и при минимально возможной То1800 С повысить последнюю на вели- чину йТтТ = ------ 18 1 00008т 997.109 0оо с. + СцС (100 + О + 2 оо+ Н 0)г.г.0,01 К/м, - 3 оС СТо ++ Сгг Н 2 Тт0 С (1 ОО + 00 + 2 ыон 0(1+3 о) 99ГГ2(6) 1800-Ф-в , в0 347 109,710а для большего из верхних пределов(0,0317) при максимальной Тто2300 С - на величину2300ЬТ = -- .- --- 18 1,00031т 9,7 100906 К/м35 где С9 С г г 9 С ц, Со - сРеДние теплоемкости соответственно углерода кокса, горновых газов, паров воды идутья, в кДж/(кг 9 К), в соответствую 25 щем интервале температур (от 25 дооТ.,- и Т),Таким образом, необходимый для г. - температура углерода кокса,статического выравнивания состава поступающего в фурменныйчугунов градиент изменения Т,.нахо- очаг, С;одится в пределах 0,01 - 0906 К/м, 30С 3Н 01 3и Н - количество в 1 мпричем нижний предел рекомендуется . (кг) топливной добавдля печей объемом более 15006700ки углерода, кг, иО м , а верхний - менее. з,водорода, мСпособ осуществляют следующимообразом.Т - усредненная для группыпечей теоретическая1, В зависимости от сорта выплавтемпература горения,ляемого чугуна доменные печи леха С:где Оо со и(ооо (оо= 2078 и соответственно а = 48 аО 9О,бб, аф = -52. 45 усредненные для группы печей объемная доля 0 в дутье 939 температура дутья, С;о и естественная влажность 974;среднее отношение рас хода топливной добавки к расходу дутья, в 7. или в кг/м 9 умноженное на 100 (например, если расход мазута равен 0,043 кг/м, то 3 = 0,0438100 4,3) расход тепла на разложение 1 м (кг) топ 3. Рассчитывают коэффициенты КОЕсли чистота кислорода одинакова йавсех печах, то КО объединяют с а 9Например, при О = 97 Х 9 аба й97-2148 ---- =61,60(14) 4. В соответствии с формулой изобретения и выбрав с учетом полезногообъема печей значение градиента повышения Т , например, К = 0,05,составляют систему иэ и уравнений (и - число печей в группе).Г Ч 0 т Ч 05(9)1=сгде параметры дутья Ч, С и ,текущие при непрерывном (высокочастотном) распределении кислорода, илиусредненные за интервал времени между перераспределениями, например за1 сут.5. Найденные путем решения системы уравнений расчетные значения(Ч ) реализуют с помощью соответствующих технических устройстви средств связи с кислородной станцией. Иногда на практике в связи с ухудшением технического состояния основного и вспомогательного оборудования на той или иной печи или нескольких уменьшают расход кислорода. Неизбежные в этом случае потери можно уменьшить, если эти печи не исключать из группы. С этой целью Формируют подгруппу печей с номерами 1 в количестве ш печей (в том 40 числе ш = 1), на которых рассчитанные по уравнениям (8) и (9) расходы кислорода должны быть уменьшены, а снятый кислород передан и распределен пропорционально расходам дутья между остальными печами цеха. Количественное уменьшение расчетного расхода кислорода характеризуют величиной (Олл долей снимаемого кислорода, которая одновременно будет в какой-то мере отражать степень ухудшения технического состояния печи. В соответствии с изложенным вводят дополнительно обозначение (Чо ) искомые расходы кислорода, которые находят по формулам:(1 1) где (ЧОС), . (ЧОт)1 Расходы кис лорода, рассчитанные по уравнениям (8) и (9);11-ллл,"Р (Ч ), - сумма расходов дутьяВна все печи цеха за вычетом печей иэ группы ш.В качестве базового объекта принят доменный цех, в составе которого шесть доменных печейНа доменных печах 11 ч 1 - 3 выплавляли преимущественно ванадиевый чугун, на остальных (11 ч 4 - 6) - пере- дельный.П р и м е р 1. Периодическое (низкочастотное) распределение кислорода.Формируют две группы печей, в первой из которых выплавляют ванадиевый чугун (печи 1(л 1 - 3)во второй - передельный (печи У 4 - 6),В соответствии с Формулой изобретения и с учетом объема печей принимают градиент повышения теоретической температуры горения К для первой группы равным 0,05, для второй 0,02 К/м и через выбранный интер 9вал времени, например 1 раэ в неделю, перераспределяют кислород между печами на основании решения двух систем уравнений, составленных с использованием усредненных значений дутьевых параметров 61 (- -- ) - (- -- -) + Чоа Ч 0 я. 2181 0 2350В табл. 1 приведены показатели работы доменных печей.(16)где7687 и 36852 - фактические расходы кислорода по группам, и /ч.ЭВ итоге решения системы уравненийполучают и реализуют распределение,приведенное в табл,2,Анализируя полученные результаты, можно отметить, что,по группе ванадиевых печей иллюстрируется в основном реакция способа на различие температур дутья, причем эффективность . рекомендуемого распределения легко оценить по разности температур дутья и количеству перераспределенного кислорода.Я = 1,382(6140-5596) (1105-158) + + (6140-5596) --- (1158-1 106)7624Я- 51455 кДж/ч, где первое слагаемое (отрицательное) - уменьшение прихода тепла в печь У 2 (по сравнению с У 1 и 9 3) из-за увеличения расхода кислорода, второе слагаемое (положительное) - увеличение прихода тепла в печи У 1 и У 3 с азотом. Положительное значениеЯ свидетельствует о нереализованной воэможности . полученйя некоторой экономии кок- - са.По группе переделььых печей следует отметить рекомендацию по повышению расхода кислорода на доменной печи - В 6 с 18520 до 20360 м /ч,Э которая обусловлена более высоким расходом природного газа.Логичность этой рекомендации подтверждается данными табл.1, исользуя которые легко показать, что превышение объемной доли водорода в колошниковом газе (по сравнению с доменными печами У 4 и У 5) соответствует превьппению расхода природного газа (о 9,6 против 8,07) лишь при условииф 0,0, т.е. доменная печь В 6 работала с передувом природного газа и "2увеличение на ней расхода кислорода дало бы положительный эдйект. Кроме того, повьппение Т на доменной печи У 6 и соответствующее понижение на печах 11 Ч и Р 5 способствовало бы выравниванию состава ;угуна.Для соответствующих количественных оценок целе 5сообразно испольФовать статистическую зависимость, полученную непосредственно для указанных условий= Оф 00064 Тт Оф 728 фиэ которой следует, что изменениеТт на доменных печах У 4 - 6 соответственно на - 11, -24 и +26 К способствовало бы получению чугуна сосредней массовой долей кремния соответственно 0,64-0,000641 = 0,63;О,бб"0,00064 24 =0,64 и 0,61 ++ 0,0006426 = 0,63 Ж.Из приведенных данных следует также, что превышение рекомендованногопредела градиента К привело бы кизлишнему изменению Т , что способствовало бы получению на доменнойпечи 11 6 более кремнистого чугуна,чем на остальных, а при Кменее чем25 0,01 К/м состав чугуна выравнялсябы в недостаточной степени.Если объемы печей в группе существенно различны (например, 1242,1513 и2700 мЭ),то значения К, рекомендует 30 ся выбирать дискретными, т.ев данном случае 0,05 для печей 1242 и1513 м и 0,02 для печей 1513 и2700 м , а для группы из двух печейЭ(1242 и 2700 м ) - среднее значение,Эт.е. 0,035.П р и м е р 2. Распределение кислорода с учетом)В связи .с ухудшившимся техническимсостоянием доменной печи Р б приняторешение об уменьшении на ней расходакислорода на 207., т.е. (7 О ) 6 = 0,2В соответствии с формулами (10) и(11) искомый расход кислорода на доменной печи У 6 равен (ЧО )(1- 0,2)20364 = 16291 м/ч,2 6а, например, на доменной печи У 1У 2350%12201 ф50 х 20364 + 5067) = 5851,где 12201 - расход дутья на все печи,кроме У 6.В итоге получают и реализуют расп 55 ределение кислорода, приведенное втабл.З.1В результате доменная печь У б неисключается иэ функционального пере"12 1618765 щая потребность лороде Х(О ), = п х 100, ЙПГ =5260 611,42"; Ь ПГ 35 40 45 50 распределения кислорода, что будет способствовать уменыпенпю потерь от ухудшения ее технического состояния, и будет участнонать н амортизации колебаний. потребления кислорода,П р и м е р 3. Непрерывное (высокочастотное) распределение кислорода.Учет сдува воздухонагревателей,Балансовая температура н первой группе по данным, вытекающим иэ табл.1, составляет 1141,5, а по второй 1162,7 С. В данный момент на печах, например, следующие температуры дутья: 11 ф 1 - 1130, У 2 - 1115, В 3 - 1140, Р 4 - 1180, И - 1170, У 6 1160 и балансовая температура дутья соответственно 1128,8 и 1168,1 С.Дпя компенсации временного понижения Тн первой группе на 12,7 К необходимо увеличить расход кислорода на величи" ну, соответствующую значениям коэффициентов а и а.чИЙ(уо ) --,(ч );0 1 а 00 бб 12 7 96991 = 961 м /ч61р а по второй - уменьшить на, аОьбб 549297 = 543 м ЭУч61Решив уравнения (12)-(16), в которых температуры дутья из табл,2 заменены на укаэанные вьппе, расход кислорода на первую группу принят равным 17687+961 = 18648, на вторую 36852543 = 36309 находят и реализуют следующее распределение кислорода, приведенное в табл.4. Обеспечение эа счет перераспределения кислорода постоянства значений Тт н условиях работы без смесителя не только по печам, но и в целом по цеху будет способствовать стабилизации процессов горения природного газа, а, следовательно, и повьппению эффективности его использования.Регулирование теплового состояния доменной печи расходом природного газа. Повьппение расхода природного газа с целью корректировки теплового состояния и соответствующее повышение потребности в кислороде на одних печах, как правило, будет компенсироваться понижением на других и аб 10 15 20 25 30 в дополнительном кисв общем случае будет незначительной и будет удовлетворяться тем легче, чем больше в группе печей (поэтой причине в группу целесообразновключать и печи, расход кислородана которых уменьшен, см. пример 2),Рассмотрим случай, когда в первой группе расход природного газаувеличили на 2000 м (по 1000 надоменных печах Р 1 и 11 31,а но второй уменьшили на 3000 м 1 У 4 -1300, Р 5 - 1700). Соответственнопотребность н кислороде по первойгруппе повысилась до 17687+1,42 хх 2000 = 20527 м , а по второй уменьшилась до 36852-1,423000 = 32592 м(14) и (15) значения из табл.1 длядоменных печей Р 1, 3, 4 и 5 соответственно на 8,61, 8,88, 7,06 и 7,13,получают и реализуют следующее распределение кислорода, приведенное втабл.5,Из приведенных данных видно,чтоизобретение обеспечивает возможностьрегулирования теплового состоянияконкретной доменной печи одним параметром - расходом природного газа,а соответствующее изменение расходакислорода с коэффициентом связиЬПГ/1 ЛО = 1,42 осуществляет центральный диспетчерский пункт,Таким образом, применение изобре-тения при небольших затратах на органиэацию диспетчерского пункта и средства связи с кислородной станциейобеспечит значительное улучшение показателей работы цеха за счет болеерационального чспольэования .кислородаи ресурсосберегающих приемов регулирования теплового состояния доменныхпечей. Ожидаемое снижение себестоимости 1 т чугуна составляет 0,05 руб. Формула изобретения 1. Способ работы группы доменных печей, включающий распределение по печам технологического кислорода н зависимости от температур дутья,рас8 618765 Таблица 4 Номер печи Показатели 1 2 3 4 5 6 Таблица 5 Показ ат ели 1 2 3 4 5 6 Составитель И.КуруновТехред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко Редактор В,Бугренкова Заказ 292 Тираж 387 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 Ог баз аКаТ Чо,г- база АПГ 0 5067