книги из ГПНТБ / Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей

Т а б л и ц а 15

Логическая схема для автоматического управления параметрами загрузки в зависимости от изменения критерия Кг *

В£ОД

* См. примечание 1 к табл. 14.

грузку периферии агломератом. Разгрузить (или подгрузить) пери­ ферию можно несколькими способами в зависимости от содержания

мого и максимум С 02 в промежуточной зоне находится на расстоянии 1,0—1,2 м от стен колошника, то разгрузку (или подгрузку) перифе­

Как уже отмечалось ранее, критерий А К изменяется в широких пределах в зависимости от качества шихтовых материалов. Кроме того, А К корректируется за счет подбора системой оптимальных ве­ личин К 1 и /С2. При отклонении А К на величину, большую допусти­ мой компьютер выдает решение на изменение программы загрузки

(табл. 16).

При выборе систем загрузки, соответственно увеличивающих или уменьшающих ААГ, пользовались полученными закономерностями в распределении рудной нагрузки по радиусу печи в зависимости от очередности загрузки и величины рудной колоши (рис. 72 и 73). Учитывались также температуры периферийной и осевой зон печи. Допустимо отклонение рудной и коксовой колош от оптимальной

Логическая таблица для автоматического управления загрузкой печи в зависимости от изменения критерия Д/С составлена для пе­

141

других случаях перед составлением логических таблиц автоматиче­ ского управления загрузкой шихтовых материалов необходимо на моделях и на действующих доменных печах провести исследования изменений рудных нагрузок по радиусу колошника в зависимости от различных параметров загрузки (очередности подачи агломерата и кокса уровня засыпи и др.).

Несмотря на кажущуюся сложность рассмотренной системы ав­ томатического регулирования радиальным распределением мате­ риалов и газов, эта система имеет целый ряд существенных пре­ имуществ:

1) возможность широкого применения независимо от специфи­ ческих условий работы отдельных печей;

2) надежность исходных данных, контролируемых измерением температуры и химического состава газа в трех точках, что значи­ тельно упрощает работу системы;

3)надежность критерия Д/С;

4)последовательность контроля ( Къ Ко, Д/С) и возможность использования всех видов изменения программной загрузки для получения оптимального распределения газа по радиусу печи.

142

без автоматического регулятора. Однако в процессе эксплуатации были выявлены и существенные недостатки системы. Это подтвер­ ждается и другими исследованиями [176, 171, 184].

Совместное использование показаний температуры на периферии и в четырех газоотводах увеличило возможность автоматического управления распределением шихты и газов по окружности печи. Разброс температур по газоотводам уменьшился примерно на 20% от величины разброса при ручном регулировании, что позволило по­ высить производительность-печи на 1,1% и снизить расход кокса на 0,9% [181, 185, 186]. Однако эти результаты не исчерпывают воз­ можностей улучшения технико-экономических показателей доменной плавки. Известно, что применение быстровращающпхся распредели­ телей шихты, обеспечивающих высокую степень равномерности гори­ зонтального распределения материалов и газов, позволило увеличить производительность печи на 5—10% при одновременном снижении расхода кокса на 4—7% [62, 66, 118, 187 ]. Следовательно, повышение надежности автоматического распределения шихты по окружности колошника позволит еще более увеличить производительность до­ менных печей и снизить стоимость чугуна.

Из практики доменного производства известно, что преимуще­ ственная загрузка в отдельные секторы окружности колошника гребней рудной составляющей шихты значительно снижает газопро­ ницаемость слоя в них [2—7, 39, 40, 77, 78 и др. ]. Установлено также, что в связи со значительным уменьшением поперечных размеров вра­ щающейся воронки распределителя газопроницаемость снижается в тех секторах, куда попадает агломерат со стороны его откоса в рас­ пределительной воронке [62, 114, 118, 131—133 и др.]. В случае работы печи только на офлюсованном агломерате регулирование хода процесса по окружности печи изменением вращения распредели­ тельной воронки значительно затруднено. Это связано с тем, что ко­ личественная неравномерность размещения агломерата по окружно­ сти невелика. Кроме того, возросло влияние на скорость схода шихты изменения объема материалов в момент их перехода из твердого со­ стояния в жидкое. Даже небольшое перераспределение фракций по горизонтальным сечениям в слое относительно небольшой высоты совершенно меняет характер газового потока по окружности, неза­ висимо от распределения фракций в слоях, расположенных ниже 1 [188—191 ]. В табл. 17 приведены данные о перераспределении интен­ сивности движения воздуха при различном расположении фракции агломерата, руды и кокса в верхней части модели печи [188].

Из табл. 17 видно, что изменение количества мелочи в верхнем слое сравнительно небольшой толщины меняет величину газового потока вдвое. Если учитывать реальное распределение агломерата в воронке верхнего конуса, то можно получать желаемое перераспре­

просы использования газового потока в доменной печи. Авюреф. канд. дис. Сверд­ ловск, 1970.

144

пературы периферии и в газоотводах, но и расход дутья на фурмах. По этой методике регулирование распределения материалов осу­ ществляется по четырем секторам, соответствующим четырем газоотводам доменной печи, что во многом упрощает схему автоматиче­ ского управления окружным распределением материалов и газов и повышает надежность ее работы. Алгоритм автоматического регу­

лирования представлен в виде

перегонов пустых скипов. В таком режиме при установившемся ровном ходе печи загружают 18—20 подач, затем регистрируют изменение показаний термопар периферии печи. Понижение темпе­ ратуры соответствует качественному гребню, а повышение — впа­ дине. Для получения достоверных результатов эксперимент повто­ ряется несколько раз.

Система связанного автоматического регулирования внедрена на одной из доменных печей Коммунарского металлургического завода. Она показала высокую эффективность, удельный расход кокса снизился на 1,5% при одновременном повышении произво­ дительности печи на 1,1% [193].

Несмотря на сравнительно высокую эффективность, рассмотрен­ ная схема автоматического распределения газового потока по окруж­ ности печи не является универсальной, так как значительное изме­

146

в воронке малого конуса в зависимости от содержания мелочи за­ трудняет управление газораспределением по окружности печи. Такое регулирование целесообразнее проводить только изменением программы загрузки кокса [138]. В этом случае при достаточной эффективности распределения надежность системы возрастает.

С помощью специальной измерительной рамки определяли по­ верхность засыпи материалов в воронке малого конуса. По резуль­ татам измерения находили угол наклона поверхности кокса ф и по формуле (42) рассчитывали объемную неравномерность шихты.

Объемная неравномерность здесь несколько занижена, так как за угол ф принимали угол, образованный горизонтальной плоскостью и прямой, соединяющей проекции на стенках воронки максимальной (гребень) и минимальной (впадина) отметок поверхности засыпи шихты. Гребень материалов имеет конфигурацию (см. рис. 44), при которой значения ф и 1/н.р в действительности выше. По иссле­ дованиям автора, на колошнике доменной печи полезным объемом 1033 м3 объемная неравномерность между гребнем и впадиной кокса составляла 27—36,7% [62, с. 52].

Между увеличением полезного объема печей и ростом объемной неравномерности материалов в воронке малого конуса существует пропорциональная зависимость. Однако в процентном отношении неравномерность размещения материалов по окружности колошника для печей различного объема будет примерно одинаковой, так как с увеличением мощности печи возрастает количество загружаемого скипом кокса. Кроме того, соотношение окружности колошника и большого конуса для печей различного объема примерно постоянно, поэтому и распределение шихты по окружности печей аналогично.

Если принять величину объемной неравномерности кокса в во­ ронке малого конуса по данным Г. И. Федоренко [194], то, с учетом коэффициента усреднения при ссыпании с верхнего конуса, высота неравномерно расположенного слоя в результате подачи кокса из

стей кокса в воронке малого конуса для печей полезным объемом 1719 и 2002 м3, величина hIUKдля них примерно одинакова.

По данным М. А. Стефановича [53], при послойной загрузке агломерата и кокса относительное увеличение потерь напора с по­ вышением рудной нагрузки на 0,1 т/т кокса составляет в среднем 2,2%. Поэтому разность потерь напора при движении газа через слой материалов одной подачи (в которой гребни кокса совмещены) составит в среднем для печей различного объема 20—25%. Эта величина в действительности изменяется в больших пределах и за­ висит как от гранулометрического состава агломерата, так и от степени выдавливания кокса рудной частью шихты (т. е. от измене­

ния рудной нагрузки по ради­ усу печи), но все же ею можно пользоваться при автоматиче­ ском регулировании газораспре­ деления по окружности колош­ ника.

Для каждой доменной печи соотношение изменения темпе­ ратуры периферии и величины потерь напора определяется экспериментально. Полученная зависимость закладывается в ло­ гическую схему компьютера, который в данном случае оп­ ределит число подач, загру­ жаемых по дополнительной про­ грамме. Для большей надеж­ ности система параллельно с за­ мером температуры под защит­ ными плитами (А/) учитывает средние отклонения темпера­ туры по газоотводам (Д/г) и показания температуры пери­

ферии в четырех точках радиальных зондов. По этой причине зонды располагают между газоотводами. Если на доменной печи имеется система автоматического распределения дутья по воздушным фур­ мам, то в компьютер можно подключить также замер расхода воз­ духа по окружности печи. Целесообразно замер расхода дутья вести не по отдельным фурмам, а находить суммарный расход воз­ духа на все фурмы, расположенные в исследуемом секторе (одна восьмая окружности печи).

Для доменных печей полезным объемом свыше 2000 м3 рекомен­ дуется схема замеров, показанная на рис. 74. Окружность колош­ ника разделена на восемь равных секторов. В каждом секторе имеется по три периферийные термопары, две из которых являются смежными для двух других граничных секторов. Кроме того, в каждом секторе имеются по три и более воздушных фурм (в зависимости от мощности печи) и термопары в газоотводах или в радиальных зондах.

Работает система следующим образом: три параллельных по­ тенциометра замеряют температуру в 16 точках периферии, в четы-

148

рех газоотводах и четырех радиальных зондах. Для каждого Сектора поочередно полученные данные передают на ЭВМ горизонтального распределения, где определяются средняя температура периферии сектора по трем точкам и отклонение температуры от ее среднего значения по окружности печи:

В случае получения по формуле (128) положительной разности, большей 30° С, при условии подтверждения показаний в соответ­ ствующем газоотводе или в радиальном зонде о понижении нагрева в данном секторе, система дает команду на загрузку в этот сектор гребней кокса (если в противоположном секторе температура пери­ ферии выше средней температуры) или команду добавить лишнюю станцию кокса. Если же характер показаний термопар периферии сектора не совпадает с показаниями термопар в газоотводах или в радиальных зондах, то ЭВМ производит опрос расхода дутья на фурмах, расположенных в данном секторе:

соответствующих фурмах меньше среднего расхода дутья по фурмам, то, несмотря на показания термопары соответствующего газоотвода (радиального зонда), подается команда на загрузку в данный сектор дополнительного количества кокса.

Если против участка с пониженной температурой периферии близлежащий газоотвод (радиальный зонд) имеет нормальный или повышенный нагрев, а расход воздуха на соответствующих фурмах находится в пределах нормы, то никакого регулирования не тре­ буется.

При этом нужно учитывать разброс температур по газоотводам, согласно уравнению (127). В случае нормального разброса темпе­ ратур по четырем газоотводам (Д ^'= 30-г-40° С) возмущение тем­

149