Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи

 

СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, включающий изменение расхода i природного газа по фермам при сохранении общего расхода газа на печь, о тл ичающи и с я .тем, что, с целью выравнивания соотношения между природным газом и дутьем, выравнивания теплового состояния горна по окружности доменной печи, экономии удельного расхода кокса и. повышения прф1зводительностй доменной печи, определяют средневзвешенную величину относительного отклонения отношения водорода к азоту для ка}кдого сектора колошника, соответствующего фурме или группе фурм и при положительном отклонении, составляющем 1% и более в калсдом секторе, снижают на соответствующей фурме или группе фурм расход/, природ (Л ного газа от 1 до 3% на каждый 1% отклонения, а при отрицательном откс лонении, составляющем 1% и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме или группе фурм расход газа в той же пропорции.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3151) С 21 В 7 24.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЬМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ т

« », К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ

ПЕЧИ включающий изменение расхода (21) 3514196/22-02 (22) 19 ° 11.82 (46).07.02.84. Бюл. 9 5 (72) В.М..Клемперт, IO.È.Áóðãóòèí, А.A.Ãðèøêoâà, В.A.Ëîçîâoé, Е.Ф.Вегман, М.М.Френкель, Н.С.Антипов, И.В.Петрова и Т.Т.Чернацкая (71) Московс) ий ордена Октябрьской

Революции . и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов и Всесоюзный научно-исследовательский институт автоматизации черной металлургии (53) 669.162,228.2(088.8> (56) 1 ° Каганов В.)0. и др. Автомати. зация управления металлургическими процессами. М., "Металлургия", 1974, -e. 182-183.

2. Авторское свидетельство СССР

)) 870438, кл. С 21 В 7/23, 1981. природного газа по ирмам при сохранении общего расхода газа на печь, отличающийся .тем, что, с.целью выравнивания соотношения между природным газом и дутьем, выравнивания теплового состояния горна по окружности доменной печи, экономии удельного расхода кокса и. повышения прсузводительностй доменной печи, определяют средневзвешенную величину относительного отклонения отношения водорода к азоту для каждого сектора колошника, соот®етствующего фурме или группе фурм и при положительном отклонении, составляющем 1Ъ и более в каждом секторе, снижают на соответствующей ф фурме или группе фурм расход . природ ного газа от 1 до ЗЪ на каждый 1Ъ отклонения, а при отрицательном отклонении, составляющем 1Ъ и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме или группе фурм расход газа в той же пропорции.

1071641

Изобретение относится к черной. .металлургии, а именно к способам распределения дополнительного углеводородного топлива, преимущественно природного газа, мазута или их смесей по фурмам доменной печи.

Известен способ распределения природного газа по фурмам доменной печи, включающий подачу природного газа на печь в заданном отношении . к количеству поступающего дутья с учетом концентрации кислорода в . дутье (11.

Этот способ не позволяет организовать оптимальное распределение природного газа ввиду отсутствия 15 измерения расхода дутья по фурмам и поддержания заданного соотноше. ния между. природным газом и дутьем по окружности горна, что, в свою очередь, не позволяет стабилиэиро- 2О вать тепловое состояние доменной печи.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ распре-g5 деления природного газа по фурмам доменной печи, включающий при уменьшении расхода-дутья через фурму на

2% и болев от задания .снижение расхода газа на нее на 3-6% через время в часах, .равное отношению величины 0,5-0,8 к абсолютному значению отклонения дутья, сохраняя при этом постоянным заданное соотношение расходов дутья и газа на остальными фур" мы путем одновременного распределения образовавшегося излишка газа, а при повышении расхода дутья увеличение расхода газа в тех же отношениях С21.

Однако поскольку измерение расхода дутья по фурмам в условиях высоких температур и содержания кислорода в дутье, а также при отсутствии не-. обходимых прямых участков для измерения расхода дутья делает эту пос- 45 леднюю операцию весьма неточной, сопряженной с большими погрешностями, то это не позволяет стабилизировать тепловое состояние доменной печи, снизить удельный расход кокса .и по- 50 высить производительность доменной печи.

Целью изобретения является вырав.нивание соотношения между природным газом и дутьем выРавнивание тепло- 55 вого состояния горна по окружности доменной печи, экономия удельного расхода кокса и повьааение производительности доменной печи.

Поставленная цель достигается 60 тем, что согласно способу распределения природного газа по фурмам доменной печи, включающеМу изменение расхода природного газа по фурмам при сохранении общего расхода газа на печь, определяют средневзвешен=. ную величину относительного отклонения отношения водорода к азоту для каждого сектора колошника, соответствующего фурме или группе фурм и при положительном отклонении, составляющем 1% и более в каждом секторе, снйжают на соответствующей фурме или группе фурм расход природного газа от 1 до ЗЪ .на каждый 1% отклонения, а при отрицательном отк-, лонении, составляющем 1Ъ и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурма..или группе фурм расход газа в той же пропорции.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют состав газа на СОз, СО и Н в общем колошниковом газе и в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,05-0,25 радиуса по четырем радиуСам двух взаимно перпендикулярных направлений колошника.

Состав общего колошникового газа усредняют за период отбора проб газа по радиусам колошника.

Определяют степень использования окиси углерода в колошниковом газе и в каждой-точке отбора проб газа.по

СО а (1)

СО + СО где ")co — степень использования окиси углерода доли единицы;

СО и CO — содеРжание двуокиси и окиси углерода в сухом газе, ф

Определяют степень использования водорода в каждой точке отбора проб газа и в колошниковом газе по формуле

0 88 + 0 10 (2)

Определяют содержание водяных паров в общем колошниковом газе и в каждой точке отбора проб газа согласно формуле

1 — в + 0,01п Н где Н О - содержание водяных паров в .газе, Ъ

Н - содержание водорода в сухом газе, Ъ.

Определяют содержание азота в колошниковом газе и в каждой точке отбора проб газа по радиусам по формуле

100 - CO -СО -H (4)

Способ не исключает других методов определения содержания водяных паров восстановления в колошниновом газе, например по балансам водорода и азота в доменной печи.

Определяют отношение сумьы водорода и водяных паров к азоту в

1071641 дутья и природный гаэ. Соотношения между этими компонентами устанавливают пределы изменения расхода.природного, газа на 1% отклонения.

Наиболее постоянным источником водорода в доменной печи является .кокс. При содержании водорода в коксе 0,5% от массы кокса и удельном расходе кокса 500 кг/т чугуна, выход водорода из кокса 28 м /т чугуна.

Выход водорода иэ влаги дутья при указанном удельном расходе кок са, содержании углерода в коксе 86%, доле углерода кокса, доходящего до фурм, равной 0,75, влажности дутья 15 г/нм дутья, содержании кислорода в дутье 28%, 20 ме/т чугуна.

Выход водорода из природного газа при расходе последнего 100 мз/т чугуна и коэффициента выхода водорода из 1 м газа, равного 2, 200 м /т чугуна.

Выход водорода иэ влаги дутья, израсходованного на сжигание природного газа на фурмах, 3,3 м /т чугуна.

Таким образом, образуется, водород в горне печи 251,3 м /т чугуна. Водород природного газа составляет в об щем приходе 80%.

При малых расходах природного газа, например 50 м /r чугуна, и работе на атмосферном, увлажненном до 50 н/нм дутье с удельным расходом кокса

750 кг/т чугуна, поступление водоро,да иэ природного газа в общем приходе водорода, как это можно определить иэ аналогичного расчета, 35%.

В другом крайнем случае, при больших расходах природного газа, например 150 мв/т чугуна, полностью осушенном дутье и удельном расходе кокса 350 кг/т чугуна, поступление водорода из природного газа в общем приходе водорода 94%.

Следовательно, пределы изменения расхода природного газа на 1% относительного отклонения составляет величины, равные 1:0,94 и .1:0,35, с округлением значения пределы составляют от 1 до 3% на каждый процент . относительного отклонения. 1-0 01 н о) + Н4р а (1 — 0,0 . H p ®

Определяют в каждой точке отбора проб газа по радиусам знак и величину относительного отклонения приведенного выше отношения от его значения в общем колошниковом гаэв 1р по формуле общем колошниковом газе и в каждой точке отбора проб газа по радиусам согласно форь.уле

-АК .= ---„----" Ц100 (6)

+ K- Коец

К щ где,д К вЂ” относительное отклонение

К и К,@ соответственно отношение сумйы водорода и водяных паров восстановления к азоту в точках отбора проб газа по радиусам:и . в общем колошниковом га-! зе, доли единицы.

Рассчитывают аппроксимированные значения отклонений и ар для каждой из кольцевых зон сечения колошника, границы которых. проходят через точ-, ки отбора проб газа по радиусам, и средневзвешенные их значения для каждого сектора, ограниченного зоной расположения фурмы. зр

Способ не исключает любое точное определение значений относительных отклонений в секторах доменной нечи аппроксимацией кривых или поверхностей любим из известных математи 35 ческих методов.

Анализируют в каждом секторе доменной печи наличие отклонений, ! превышающих 1% и более. Если указан ные отклонения имеют место, то из- 4р меняют расход природного газа по фурмам соответственно знаку и величине отклонений.

При положительном отклонении, состоящем 1% и более в секторе, ограниченном зойой расположения фурмы 45 или группы фурм, снижают на соответствующей фурме или фурмах .расход га- . за от 1 до 3% на каждый 1% относительного отклонения, а при отрица тельном отклонении; составляющем 1% 5Р и более в секторе, увеличивают на соответствуницей фурме или фурмах расход газа в той же пропорции.

Изменения расходов газа на отдель. ных фурмах производят при неизмен- 55 ном расходе природного газа на печь.

Укаэанные отклонения определяют с интервалами, соответствукицими загрузке шихтовыми материалами от

0,5 до 1 объема печи и осуществляют y} коррекцию расхода газа на фурмах при -наличии отклоненйй.

В приходной. части баланса водорода в доменной печи фигурируют такие источники водорода, как кокс, влага.

При отклонениях менее 1% перераспределение природного газа не производят, поскольку эта величина. находится в пределах. погрешности измерительных приборов, контролирующих состав газа.

Таким образом, нижний предел изменения расхода природнрго газа на каждый 1% отклонения отношения суммы водорода.и водяных паров восстановления к азоту исходит из такого режима доменной печи, при котором источниками водорода являются летучие кокса и природный гаэ. В этом случае долевое участие природного газа, как источника водорода

1071641 у f. вК Akiii 1)

Ъ1

65 в колошниковом газе, приближается в единице, но не достигает ее, поскольку летучие, кокса всегда внесут своИ долю водорода .в колошниковый газ. При сколь угодно малом содержании летучих.в коксе доля участия природного газа в изменении содержания водорода в колошниковом газе на 1Ъ должна превышать

1% расхода йриродного газа и толь.ко при.использовании твердого топлива, не содержащего в своем составе водород, можно получить единицу долевого участия природного газа при изменении отношения водорода к азоту в колошннковом газе на 1%, Так как снижение расхода природнога газа в других соотношениях., например 0,953, заведомо не приведет к достижению поставленной це- ля распределения природного газа по фурмам доменной печи, нижний предел изменения расхода природного газа 1Ъ. Миже этого предела природны гаэ недодают в. том секторе или группе .секторов, которые нуждаются в увеличении расхода газа. Верхний предел изменении расхода природного газа на каждый 1% отклонения отношения суммы водорода и водяных паров восстановления к азоту исходит из диаметрально противоположного режима работы доменной печи, когда долевое участие природного газа, как источника водорода в колошниковом газе, весь-. ма мало, а летучие кокса и влага дутья вносят значительную часть во- дорода.в колошниковый газ.

При осуществлении способа в каждом конкретном случае определяют долю водорода природного газа в об щем приходе водорода в доменной печи и получают конкретное соотношение между регулирующим воздействием и сигналом рассогласования. Это конкретное соотношение зависит от режима работы печи в данный период " удельного расхода кокса, его хими ческого состава, влажности дутья, удельного расхода природного газа и является единственно возможным для решения поставленной цели и, следовательно, оптимальным.

Пример. Доменная. печь с полезным объемом 5000 м, оборудована системой контроля расхода природнога газа по фурмам, масс-спектрометром для производства анализа общего колошникового .газа, средствами РасПределения природного.газа по фурмам, четырьмя выдвижными зондами отбирающийи пробы газа по.двум взаимно перпендикулярным направлениям колош-: ника. На доменной печи установлен, вычислительный комплекс с машинами типа "М-6000.".

Пробы газа по радиусам колошйика отбирают я 1-3 раза в сутки в десяти точках каждого радиуса. Площади, образованные кольцевыми концентрическими зонами, границы которых проходят через точки отбора проб газа, составляют от центра печи величины, равные 0,0325,,0,0975, 0,073. 0,0895, 0,1055, 0,122, 0,038, 0,154, 0,188 в долях площади колошника. доменная печь работает в следующем режимеф расход холодного дутья

8400 м /мин, температура горячего дутья 1150 С; влажность дутья 14 г/н4 содержание кислорода в дутье 28%;

l5 расход природного газа на печь

590 м / мин.

Берут пробы газа в десяти точках каждого радиуса четырьмя выдвижными зондамя, Состав газа приведен в

2О табл. 1.

Средний состав сухого колошниково .

ro газа за период отбора проб

СО 19,9%; СО 23,513; Н 6,45%;

Б 47,91%.

Я По. балансу водорода и азота в доменной печи определяют. содержание водяных паров восстановления в общем колошниковом газе, которое составило:4,63%. Отношейие суммы водорода

ЗО и водяных паров восстановления к азоту -в колошниковом газе 0,236.

Определяют отношения суммы водорода и водяных паров восстановления . к узоту для точек отбора проб газа на колошнике по формулам 1) -,(5) .

Определяют относительные отклонения для каждой из точек отбора проб газа по Формуле (6). Результаты.при-ведены в табл. 2.

Определяют величину срезневэвешен ного относительного отклонения для каждого сектора доменной печи, ограниченного .зоной расположения. фурмы, Машинные методы с применением

ЭВМ, реализованные в условиях домен45 ной печи, предусматривают аппроксимацию поверхностей, образованных кривийи распределения относительных отк. лонений по радиусам колошника, что обеспечивает более. точное определе5Q ние отклонений в секторах печи.

Более простой метод линейной интерполяции позволяет наглядно показать распределение средневзвешенных относительных отклонений для каждо55 го из 36 секторов доменной печи, ограниченных зонами расположения фурм °

Средневзвешенные относительные отклонения по каждому из четырех зксперимеитально определенных секторов находят по формуле

1071641

Состав,газа в пробах. по .радиусам колошника, 4

: Расстояние от центра .печи, мм юМ&as ему вNва

394 89 12 44,8 7,5

15 -. 31 6,2 12,1 33 1 5 2

23. 2. 4,3 21 3 22 3 1 4

1000

2000

23,2 23,3 5,6 22,8 20,5 4,7

20, 24 1 3,9 21,2 22,6 3

3000

19,4 . 23,3 2,2 21

20 24,2 4 „8 19

1 9, 23,2 . 4 15 3500 . 4000

4500

4,5

4,2

24,3

26,8

27,2

5,2

19,3 . 23 9 6,6 14,8

27,2

5000

24. 5 4 8 14 27i2 . 5 3

5400

I где Ы(- средневзвешенное относитель природного газа в общем приходе ное отклонение в секторе,Ъ, . водорода 79,3В, Следовательно, на

f< - доли, площади, образован- 1% относительного отклонения необхо ные кольцевыми концентричес- . димо изменить расход природного кими зонами коЛошника, rpa- газа на 1,25%. ницы которых проходят через - Учитывая динамические свойства точки отбора проб, . объекта регулирования, коррекцию ьК - относительное отклонение в . расхода природного газа по фурмам точке отбора проб газа, 3, согласно предлагаемому способу прои - количество точек отбора проб водят с периодичностью, соответстгаза по радиусу колошника; 0 .вующей загрузке шихтовыми материаСредневзвешенные относительные, лами 0,5-1 объема печи, что при совотклонения в секторах доменной печи, ременной форсировке хода печи сос-. расположенные в зонах действия "тавляет интервал 4-8 ч. фурм 1, 10, 19 и 28, соответствую В результате применения предлагаещих одновременно осям выдвижных эон- :35. мого способа распределения природдов на.колошнике, K< . = -22,9Ъ, :ного газа по фурмам доменной печи

K = -37,3%, Y = 45,63, K>>=, -6,3%,. .:в колошниковом газе. повышается содерИнтерполированные значения средне жанне СО,и снижается содержание Н . взвешенных относительных отклонейий Анализ общего колошникового газа, для каждого сектора доменной печи . 20,проведенный через 4 ч после коррекприведены в табл. 3. ции его расхода по фурмам, дал следуАналиэируют.в каждом секторе на- ющие результатыг СО> 20,4%, CO 23,02%, личие отклонений, превышающих +1%. Н 6.,05% °

Увеличивают расход природного Содержание паров воды по балансу газа на фурмах. 1-13 и ®-36 и умень- 25 водорода и азота 4,961 в колошникошают расход природного газа на фур- вом газе. мах 15-26 (табл. 3). Поддержание заданного соотношеОпределяют коэффициент пропорцио- .,ния природный газ-дутье по каждой нальности между отклонейием и вели- фурме при сохранении их общих расчиной изменения расхода природного Зп ходов дает 2,0% увеличения произ газа по фурмам доменной печи. водительности печи и 2,0Ъ уменьшеДоменная печь выплавляет 10000 т ния расхода кокса. чугуна в сутки с удельным расходом . Ожидаемый зкономический эффект кокса 450 кг/т чугуна. В соответст-, рт внедрения изобретения на доменвии с приведенным выше режимом ðà- ной печи полезным объемом 5000 м боты печи поступление водорода иэ составит порядка 500,0 тыс.руб/год. т а б л и ц а 1

1071641

Продолжение табл. 1 Состав газа в пробах по радиусам колошника,Ф

° Ю ЮЬ ° Ю

Расстояние СО . СО Н1 СО СО Н от центра печи, мм

3 2 38 7 8 6

9,4.4,5 41

16 5 29 3 4 7

1000

14,5 28у3 5,4

20,Ъ 22 7 21,4 22,5 5,5, 2000

2500

21,2 6,8 22

21,7 5,7

21,6 18,8 5,8 20,9 21 ц 4,2

3000

23,1 18 1 8,8 21,2 22

5,1

3500

20,5 23 3

22,5 19

7,7

5,5

17,6 24,9 5,8

18,5 24,5 8,5

4500

17,1 25,3 11,4 17,5 25,4 7,3

5000

25,6 6,9

16 25

10,7 16

5400 Габлица 2

Относительные отклонения в точках отбора проб газа,В

Расстояние от центра печи, мм

-22

-5,1

12, 3

-28 1000

-30,8

-33,5

2000

-21,6

-77,5

-3,5

2500

-11,2

3,5

7,2

3000

-28,.

-37,3

-50

3500

-11

-6,5

-12,3

67

-31,4

-31,3

5400.-66,2

-20,8

-37,7

9,7

-23,5

-33,5

-30,5

-48.

86

53

42

1071641

Табли ц а 3 ю ю ю ю ю

Отклонение, Сектор, В -. «и

Сектор, 9

Отклоне

НИЕ, 4 ю ю ю ю ю ю ю ю ю ю»

° юю40ююю

-22 9" 19

-24, 5 20

45,6

39 8

"26Ф1 . 21

-27Д 22

28 2

23 ю29,3

22,4

30 9

16 8

-32 5 . .25

-34,1 ,-35,7

27

-0 6

-37,3. 10

-6 3

-8,1

-28,1

-18,9.

-10

-9,7.

-0 5

-11,8

-13 ° 7

-15 6 . 17 ° 4

14

32 ю8,7

33."17,9

27 ф 1

-198 3

;: 36

36,3.18

-21 ° 1

Составитель S.Негинский

Техред,Л.Микеш. Еорректс р,M,Øàðoûè

Редактор М.Товтин

Заказ 69/21

Подписное

Тйраж 540

ВИНИШКИ Государственного комитета СССР по делам нзобрбтений и открытий

113035, Москва, ж-35, .Раушская наб., д. 4/5 . ю юю ю ю

Филиал ППП Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи Способ распределения природного газа по фурмам доменной печи 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам контроля и автоматизации технологических процессов

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для вдувания газообразного топлива в воздушные фурмы доменных печей

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам регулирвоания параметров доменной плавки, и может быть использовано для автоматизации и оптимизации работы доменной печи

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для вдувания природного газа в воздушные фурмы доменных печей

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к регулированию расхода газообразного топлива по фурмам доменной печи

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для контроля конфигурации и толщины слоев железорудных материалов, кокса и их смесей в шахте доменных печей

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам контроля и диагностики работы оборудования доменной печи, и может быть использовано для автоматизации процессов доменной плавки

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству металла в шахтных печах из шихтовых материалов и твердого топлива, отличающихся электрическим сопротивлением, и может быть использовано для контроля распределения материалов в этих печах

Изобретение относится к устройствам уплотнения копья в отверстии при его введении в находящуюся под давлением емкость, в частности шахтную печь
Наверх