книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

Из питающей емкости угольная пыль по шести вертикаль­ ным патрубкам 22 поступает в аэрационные питатели 21 с двумя горизонтальными боковыми выдачами.

Запорно-регулирующее устройство 20 служит для пре­ кращения подачи материала в пылепровод 19 и регулиро­ вания расхода материала на фурму.

Сжатый воздух от установки для осушки воздуха через регулятор расхода 45 поступает в коллекторы 48, оттуда через регулятор расхода 51 сжатый воздух поступает на смеситель 52, где происходит его смешивание с угольной пылью и дальнейшее транспортирование аэросмеси по пыле­ проводу 53 к соответствующей фурме 3.

Из коллектора 48 через регулятор расхода 50 сжатый воздух поступает в воздушную камеру питателя 46, про­ ходит через воздухопроницаемую решетку и аэрирует на­ ходящийся на ней материал, приводя его в псевдоожижен­ ное состояние. Изменяя количество воздуха, поступающе­ го на аэрацию и транспорт материала, можно в широких пределах регулировать производительность питателя. Из­ мерение расхода воздуха, поступающего на питатели, про­ изводится диафрагмами 49 и 47, которые установлены на соответствующих трубопроводах.

От коллекторов 48 таким же образом воздух подается к шести питателям, работающим индивидуально на каждую фурму доменной печи. На пылепроводах установлены дат­ чики контроля расхода и концентрации угольной пыли 54, запорная арматура (на рисунке не показана) и шланговые затворы 55, 57, 18 и 2 для обслуживания пылепроводов во время продувки при закупоривании и отключении трасс.

Залегание пыли в пылепроводе, которое ведет к прекра­ щению подачи угольной пыли на фурму, фиксируется при­ бором контроля расхода, откуда сигнал подается в схему управления с указанием номера неработающей трассы. При закрытом шланговом затворе 55 воздух из коллектора 58 через затвор 57 наполняет трассу до давления в пылепро­ воде, равного давлению в трубопроводе сжатого воздуха. Контроль наполнения производится по манометру, установ­ ленному на соответствующем трубопроводе, после чего закрывается затвор 57 и одновременно открывается затвор 18, через который сжатый воздух сбрасывается в бункер запаса, увлекая за собой угольную пыль из пылепровода. Такую операцию многократно повторяют до освобождения

146

трубопровода от пыли, о чем свидетельствует показание электроконтактного манометра 56.

Для отключения во время ремонта и обслуживания одно­ го из пылепроводов прекращают подачу пыли запорнорегулирующим устройством, продувают пылепровод чис­ тым воздухом через смеситель, открывают кран 2, обеспе­ чивая подачу воздуха непосредственно у фурмы из кол­ лектора 1 и закрывают затвор 55.

Полная остановка работы установки производится соот­ ветствующим образом для всех пылепроводов с прекраще­ нием подачи воздуха в коллекторы 48 и сбросом давления из питающего резервуара.

Управление работой установки осуществляется с пуль­ та управления в ручном или автоматическом режиме с дублированием основных контрольных показаний на панели мастера доменной печи.

и 3 Донецкого металлургического завода составляет около 1 млн. руб.

Теоретические расчеты и эксплуатация опытно-про­ мышленной установки для вдувания угля в течение четы­ рех месяцев в 1972 г. дают основания рассчитывать на воз­ можность снижения расхода кокса на 10—2 0 % и себестои­ мости чугуна на 2—3 руб/т. Годовая экономическая эффек­ тивность в этом случае составит около 2,0—2,5 млн. руб. в год.

* * *

Длительная промышленная эксплуатация и проведенные исследования оборудования опытно-промышленной уста­ новки Донецкого металлургического завода позволяют сделать следующие выводы.

147

Г л ава V

КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВДУВАНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ

Известные методы и устройства для контроля параметров движения запыленных потоков

Эффективность замены кокса пылеугольным топливом в доменной плавке в значительной мере зависит от равномер­ ного распределения пылеугольного топлива по фурмам до­ менной печи. Только при наличии непрерывного контроля количества пылеугольного топлива в потоке возможно осу­ ществить регулирование его расхода по фурмам. Поэтому автоматический контроль параметров движения запылен­ ного потока приобретает первостепенное значение.

Для контроля параметров движения запыленного пото­ ка в опытных условиях наиболее распространен весовой метод [104]. Он заключается в том, что аэросмесь разделя­ ется на сыпучий материал и чистый воздух с последующим определением количества сыпучего материала и измере­ нием расхода воздуха. Этот метод позволяет измерять кон­ центрацию потока с достаточной для практической цели точностью. К недостаткам весового метода следует отнести большую затрату труда на обслуживание и постоянное наблюдение за приборами, необходимость последующей ла­ бораторной обработки результатов, отсутствие непрерыв­ ной информации об изменении запыленности. И хотя в на­ стоящее время ведутся работы по автоматизации весового метода, он остается сложным и дорогостоящим.

Для контроля запыленности потоков с незначительной концентрацией пыли, например, дымовых газов, используют фотоэлектрический метод измерения [82]. Принцип действия этого метода основан на поглощении светового потока при прохождении его через контролируемую среду. Осу­ ществление метода затруднено тем, что происходит запыление оптической системы. К недостаткам данного метода

149

измерений следует отнести зависимость показаний от диспер­ сности пыли и ее минералогического состава, а также огра­ ниченность верхнего предела измерения ввиду того, что запыленный поток при значительных концентрациях пол­ ностью поглощает световой.

Для измерения массового расхода пылевидных материа­ лов применяется датчик радиоактивного излучения [90]. Датчик расходомера состоит из отрезка трубопровода, на наружной поверхности которого установлены источник и приемник 7 -излучения, а также два электрода, расположен­ ные последовательно на некотором расстоянии один от другого. Источник и приемник позволяют измерять плот­ ность контролируемого потока. Электрический сигнал на электроде образуется за счет изменения напряженности магнитного поля электрода при пролете мимо него частиц транспортируемого материала. Поток материала вызывает высокочастотные пульсации на электродах. Соединенное

сними вычислительное устройство рассчитывает взаимокорреляционную функцию пульсаций. Максимум этой функции наблюдается в интервале времени, совпадающем

свременем пролета частицы между электродами. По извест­

ному интервалу времени можно вычислить скорость потока, а умножением на плотность — массовый расход. В данном приборе успешно решена задача одновременного измере­ ния скорости и плотности, произведение которых дает мас­ совый расход материала. Однако относительная сложность прибора ограничивает его практическое применение.

Была предпринята попытка применить для измерения расхода порошкообразных материалов акустический дат­ чик [76]. Однако большое рассеяние звуковых волн порошко­ образными материалами и запыление акустических пре­ образователей делают его практически неприменимым для контроля параметров запыленных потоков.

На тепловых электростанциях, где для помола угля используются шаровые мельницы, применяется индуктив­ ный датчик расхода угольной пыли [25]. В связи с тем, что при работе шаровой мельницы шары постепенно срабаты­ ваются, угольная пыль содержит металлическую пыль. Количество металлической пыли пропорционально коли­ честву угольной пыли, что и фиксирует индуктивный дат­ чик. Неравномерное распределение металлической пыли

в угольной снижает точность метода и ограничивает его применение.

150

В работах [19, 32] приведены различные конструкции трибоэлектрических датчиков, принцип действия которых основан на использовании явления статической электри­ зации. Сущность трибоэлектрического эффекта заключается в том, что если на пути движения запыленного потока аэро­ смеси установить изолированный электрод, то вследствие взаимодействия летящих частиц пыли с материалом элект­ рода на нем появится электрический заряд, который харак­ теризует процесс движения запыленного потока в пылепроводе. К достоинствам датчиков с использованием явле­ ния статической электризации следует отнести: простоту конструкции и высокую надежность в работе, к недостат­ кам — неоднозначность зависимости выходного сигнала датчика от расхода аэросмеси для различных условий пнев­ мотранспорта.

Широкое распространение для контроля расхода сыпу­ чих диэлектрических материалов в закрытых трубопрово­ дах получил емкостный метод [8 8 ]. Принцип действия его основан на изменении емкости конденсатора в зависимости от количества вещества между его обкладками. Достоин­ ства этого метода следующие: отсутствие контакта с измеря­ емой средой, простота конструкции, надежность в работе, быстродействие; недостатки: зависимость показаний от дисперсности и минералогического состава контролируемого материала, а также от его влажности.

Прежде чем перейти к рассмотрению приборов для кон­ троля параметров запыленных потоков, рассмотрим некото­ рые наиболее характерные свойства угольной пыли, по­ скольку они во многом определяют выбор метода контроля того или иного параметра.

О некоторых физических свойствах угольной пыли

При разработке приборов для контроля уровня, веса, концентрации и расхода угольной пыли необходимо знать ее физические свойства. Важнейшей характеристикой мате­ риала является удельный и насыпной веса.

Для углей удельные веса колеблются в зависимости от их марок от 1200 до 1500 кг/м3. Насыпной вес угольной пыли изменяется в пределах 600—750 кг/м3и зависит от ее фрак­ ционного состава, влажности, степени насыщения ее воз­ духом и др. [51]. В каждом отдельном случае следует

151

проводить лабораторные измерения удельных и объемных весов и в дальнейшем базироваться на этих данных. При

Химический, фракционный состав и влажность уголь­ ной пыли, используемой для подачи в горн доменной печи на Донецком металлургическом заводе, опи­

прокладки выполнены из полиэтиленовой пленки толщиной 0,04 мм. Емкость измеряли прибором Е-12-1А в диапазоне

где сх— емкость конденсатора, между обкладками кото­ рого находится испытуемое вещество; с0— емкость кон­

152

денсатора в пустоте или в воздухе; В и К — безразмерные коэффициенты, учитывающие влияние паразитных емкостей.

Для определения В и К используют эталонные жид­ кости [8 6 ]: хлорбензол 5,69) и четыреххлористый углерод (е2— 2,24). Величины коэффициентов определяют по формулам

Таблица 18

Результаты измерений и расчетов диэлектрической проницаемости угольной пыли (в насыпном виде) на образцовой емкости

В- 0,94 К=0,0635

Концентрация исследуемой угольной пыли в воздухе не превышает 10 кг/м3, что при насыпном весе пыли у„= = 700 кг/м3 соответствует объему, занимаемому пылью, всего лишь 1,43%.

При соответствии скоростей частиц пыли и воздуха авто­ ры работы [61] рекомендуют определять диэлектрическую постоянную смеси по логарифмической формуле Лихтене-

153

смеси, воздуха и угольной пыли. После подстановки в дан­ ную формулу численных значений получим е = 1,017.

Но на практике скорость угольной пыли меньше ско­ рости воздуха, и поэтому объемное содержание пыли в воз­ духе выше расчетного. На значение е влияет также фак­ тор заполнения (чем меньший объем занимает угольная пыль в воздухе, тем больше ее диэлектрическая постоянная), который особенно сказывается при объемной доле пыли в воздухе меньшей 0,1 [86].

Для измерений диэлектрической проницаемости аэро­ взвеси на опытно-промышленной установке был использован датчик, изображенный на рис. 53. На полиэтиленовой тру­ бе с толщиной стенки 2,5 мм (г = 2,2) диаметрально укреп­

рез трубопровода, по которому транспортировалась пыль в фурму доменной печи. Так как между обкладками кон­ денсатора, кроме испытуемого вещества, находится также слой, изолирующий пластины конденсатора, то в процессе измерений необходимо учитывать его влияние. В датчике этим слоем является полиэтиленовая труба.

В работе [13] данный случай не рассматривается, так как толщина изолирующего слоя пренебрежимо мала, но на практике не всегда можно пренебречь влиянием изоли­ рующего слоя. Поэтому в формулы для определения коэф­ фициентов В и К, учитывающих паразитную емкость, вне­ сены поправки в значение диэлектрической постоянной

154

Ej и e2> так как часть объема между пластинами конден­ сатора занята изолирующим слоем:

где , е2 — диэлектрические постоянные эталонных веществ

диэлектрическая постоянная изолирующего слоя; fv f2—

конструктивным характеристикам датчика и составляют соответственно 83 и 17%.

Значения коэффициентов В' и К' о учетом поправок определяются по формулам:

Результаты измерений и расчетов сведены в табл. 19.

Таблица 19

Результаты измерений и расчетов диэлектрической проницаемости угольной пыли (в насыпном виде) с помощью датчика

Результаты измерений и расчетов диэлектрической про­ ницаемости аэровзвеси на опытно-промышленной установке по вдуванию угольной пыли в горн доменной печи при раз­ ных концентрациях приведены в табл. 20 .

165