13.4 Задачи управления ходом доменной печи
Опускание шихтовых материалов в доменной печи, обусловленное плавлением материалов и горением кокса, определяет характер хода печи. Если столб шихтовых материалов опускается равномерно, то говорят, что ход печи ровный; если же наблюдаются подстои и обрывы шихты, то такой ход называют неровным. При неровном ходе нарушается нормальный процесс плавки, падает производительность и ухудшается качество чугуна, поэтому управление ходом печи является важной задачей.
Отекание шихтовых материалов происходит под действием силы тяжести, которая в известной мере уравновешивается силами трения и подъемной силой потока встречных газов. Силы трения зависят от состояния кладки печи, качества шихты и состояния гарнисажа в нижней части печи. Подъемная сила газов зависит от расхода дутья, распределения шихтовых материалов по сечению и высоте печи, их гранулометрического и химического составов, физических свойств шлака и ряда других факторов. При данных условиях работы печи существует критическое значение расхода дутья, при котором сила, противодействующая сходу шихты, полностью компенсирует гравитационную силу. При этом шихтовые материалы прекращают свое движение (зависают). Зависание материалов в печи является аварийной ситуацией и существенно нарушает нормальный ход процесса. Для данных условий работы печи существует оптимальный расход дутья, при котором процесс доменной плавки протекает наиболее интенсивно, без нарушений ровного хода печи. Поскольку условия работы печи могут изменяться, то меняются и значения оптимального расхода дутья.
Задача системы регулирования хода доменной печи заключается в том, чтобы создать условия для использования максимального режима дутья, не допуская нарушения ровного хода печи. Косвенными показателями, характеризующими условия движения газового потока в столбе шихтовых материалов и, следовательно, противодавление потока газов сходу шихты, являются распределение статического давления газов по высоте шахты печи и характер диаграммы распределения содержания двуокиси углерода по диаметру колошника. Изменение перепада статического давления на любом участке печи или всей печи свидетельствует об изменении структуры столба шихтовых материалов и, следовательно, о нарушении условий движения газов на соответствующем участке печи. Таким образом, информацией о ходе печи служат: скорость и характер движения шихты, перепады давления по высоте печи и коэффициент формы кривой распределения СО2 по диаметру печи.
Структурная схема автоматического регулирования хода печи показана на рисунке 13.4.1. На управляющую вычислительную машину (УВМ-IV) 6 приходят сигналы от датчиков: скорости 4, распределения СО2 по диаметру 5, общего перепада давления на печи (Робщ) 3, верхнего перепада (Рв) 2 и нижнего перепада (Рн) 1. В соответствии с алгоритмом управления УВМ выдает команды на изменение порядка загрузки материалов 7, изменение расхода дутья 8 и влажности дутья 9. В настоящее время совершенствуются все локальные системы (подсистемы) автоматического управления доменным процессом, разрабатываются алгоритмы управления, специальные датчики и управляющие устройства.
Рисунок 13.4.1 - Структурная схема управления ходом доменной печи