Способ ведения теплового процесса в шахтной печи

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к печам для обжига и металлизации железорудного сырья, и может быть использовано также при плавке и термической обработке кусковых материалов. Цель изобретения - улучшение качества готового продукта, повышение производительности и экономики топлива. Способ ведения шахтной печи с газораспределительным устройством и загрузочным аппаратом заключается в более совершенном поддержании оптимального отношения теплоемкостей потоков материала и газов в локальных зонах, образованных коаксиальными цилиндрическими и горизонтальными сечениями, при этом определяют локальную порозность шихтовых материалов, их газопроницаемость, теплоемкости потоков, их отношение в локальных объемах и это отношение поддерживают равным заданному для каждого локального объема, причем локальную порозность определяют по ослаблению интенсивности пучка γ-излучения, направляемого горизонтально по параллельным хордам, касательным к вертикальным коаксиальным цилиндрам. Использование изобретения на 15-20% улучшает качество продукции, на 10-15% увеличивает производительность и сокращает расход природного газа н

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 В 5/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР (21) 4321819/31-02 (22) 03.09.87 (46) 28.02.90. Бюл. У 8 (71) Уральский политехнический институт им. С.M.Êèðoâà и Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники (72) Я 11.Гордон, А.К.Хисматулин, IO.С.Машков, Б.А.Боковиков, M.Ý.Áëàíê, В,С.Швыдкий и10.Г.Ярошенко (53) 669,421.183(088.8) (56) Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса. М.: Иеталлургия, 1982, с. 223.

Авторское свидетельство СССР

М 1216200, кл. С 21 В 5/00, 1986. (54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПРО-"

UECCA. В ШАХТНОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к печам для обжига и металлизации железорудного сырья, и может быть использовано также при плавке и термической обработке кусковых материалов. Цель изобретения — улучшение качества ,готового продукта, повышение произИзобретение относится к металлургии, в частности к печам для об- жига и металлизацни железорудного сырья, и может быть использовано также при плавке и термической обработке кусковых материалов.

Целью изобретения является увеличение производительности шахтной печи, экономия топлива и улучшение качества продукции.

ÄÄSUÄÄ 1546499 A 1 водительности и экономики топлива.

Способ ведения шахтной печи с газораспределительным устройством и загрузочным аппаратом заключается в более совершенном поддержании оптимального отношения теплоемкостей потоков материала и газов в локальных зонах, образованных коаксиальными цилиндрическими и горизонтальными сечениями, при этом определяют локальную пороэкость шихтовь1 материалов, их газопроницаемость, теплоемкости потоков, их отношение в локальных объемах и зто отношение поддерживают равным заданному для каждого локального объема, причем локальную порозность определяют по ослаблению интенсивности пучка у-излучения, направляемого горизонтально по параллельным хордам, касательным к верт каж:ным коаксиальным цилиндрам. Использование изобретения на 15-207. улучшает качество продукции, на 10-15Х увеличивает производительность и сокращает расход природного газа на 8-10_#_. 3 ил, На фиг. ) изображеíî расположение локальных зон в виде коаксиальных цилиндров и горизонтальных сечений; на фиг. 2 — то же, план; на фиг. 3 общий вид шахтной печи, соответственно которому производится разбиение на зону.

Способ ведения теплового процесса в пЕчи осуществляют следующим образом.

1546499

По результатам экспериментальных или расчетных исследований определяют отношение теплоемкостей потоков материалов и газов (М /W ), которое является заданным и соответствует протеканию процесса с максимальной производительностью и качеством продукции и с минимальным расходом топлийа. Для калиброванно= шихты печей металлизации отношение теплоем10 костей потоков шихтовых материалов и газов в любой точке горизонтального сечения должно быть одинаковым. По ходу процесса периодиЧески измеряют параметры потоков материалов и газов в локальных объемах и по отклонению отношения теплоемкостей потоков от заданного и газопроницаемости шихты устанавливают параметры потоков газов на устройствах подачи и отвода газа или материала на устройствах загрузки с тем, чтобы отношение теплоемкостей потоков материала и газа равнялось заданному. С этой целью шахтная печь 1 оборудована по высоте несколькими поясами газоотводящих устройств 2 и газоподводящих устройств 3, а также штуцеров 4 для ввода измерительной аппаратуры, таким образом, что каждый из этих поясов находится в нижней части локаль20

30 ного объема. Локальные объемы обраэуются пересечением вертикальных коаксиальных цилиндров (их число определяется конкретными условиями тех35 нологии) и условными горизонтальными с еч ениями 5. Печь 1 также оборудов ана загрузочным устройством 6, котоем материала на колошнике, а также комплексом для измерения порозиости, включающим коллимированный источник 7 излучения и регистрирующую аппаратуру 8. Комплекс измерения перемещается в пределах горизонтального сечения и по высоте печи 1, Через разгрузочное устройство 9 атери45 ал удаляется из печи 1. В центре каждого локального объема измеряют значения температур газа и материала, расход газа, его состав, определяют порозность шихты и соотношение теп»

50 лоемкостей потоков газа и материала, а также аэродинамическое сопротивление слоя на пути от газоподводящих

55 устройств до данного локального объема. Если в данном локальном объеме отношение W„/W,отклоняется в сторорое позволяет управлять распределени- 40 л. -лКл — 2р(, У; d„(i)) р y7„7n7

E „- пороэность íà i-й хорде;

К „— коэФФициент ослабления - излучения i»A хорде; р — . массовый коэффициент

: ослабления излучения материалом шихты, см 9г; р — истинная плотность материала шихты, г/см .Г; — насыпная плотность материала шихты по хордам где

a„(i), и >(n ) - длины отрезков хорд.

Чтобы определить теплоемкости потоков в любом локальном объеме печи

1, необходимо наличие информации о таких величинах как скорость движения материала, температура и для ну, большую от заданного, то требуется увеличение W, которое осуществляется дополнительной подачей газа в нижнюю часть локального объема.

Если в данном локальном элементе

W /W отклоняется в другую сторону, то наоборот иэ нижней части локального элемента через устройство отвода газа отводится часть потока, Подача или отвод газа осуществляется до тех пор, пока в локальном объеме не установится заданное отношение теплоемкостей потоков газов и материалов. Давление на газоотводящих и газоподводящих устройствах устанавливается в зависимости от аэродинамического сопротивления слоя на пути подводимого или отводимого потока газа до данного локального объема.

В локальных объемах печи, опреде ляемых расположением газоподводов, газоотводов, системой загрузки, заданным числом вертикальных максимальных цилиндров и горизонтальных сечений, определяют локальную порозность и газопроницаемость шихтовых материалов, теплоемкости потоков материалов и газов и их соотношение, которое поддерживают равным заданной величине для каждого локального объема, причем локальную пороэность определяют по ослаблению интенсивности пучка ъ -излучения, направляемого в горизонтальных сечениях по параллельным ходам, касательным к каждому вертикальному коаксиальному цилиндру, по формуле

1546499

К = 1"", где

p,=, 1nK,/p d,.

1.а 737

9 Рт (1 ь) где правильного определения массового расхода материала — его пороэность.

Температуру и скорость движения газового потока определяют с помо5 щью, например, импульсного термоанемометра.

Теплоемкость потока шихты определяется зависимостью

W, =р (1- )-, F, С„, — кажущаяся плотность шихты; ч ; - скорость движения материала (шихты) в i-м кольцевом цилиндре;

С вЂ” теплоемкость шихты; — локальное значение пороз1 ности в данном объеме пе- 20 чи1

F1 — площадь локального потока, Иэ этой формулы следует, что правильное локальное значение теплоемкости потока материалов может быть 25 получено лишь с учетом локального значения порозности материала, Газопроницаемость (ЬР) шихты также в значительной степени определяется порозностью материала. Поскольку йР определяет параметры газового потока, поступающего в печь и отводимого через различные устрой ства 2,3 ввода и отвода газов, то знание и сопоставление с Р Р локаль-, 35 ного значения пороэности шихты позволяет осуществить точное управление газопотоками в каждом локальном объеме.

Вывод формулы определения пороз40 ности

На фиг ° 2 представлено вертикальное, на фиг. 3 — одно из горизонтальных сечений шахтной печи. Объем печи 1, ограниченный уровнем засыпи, 45 уровнем фурм и стенками печи 1 делят на заданное для данной печи число вертикальных максимальных зон, . границы между которьии обозначены позицией 10, и горизонтальных сечений 11.

На фиг. l показана схема измерения порозности. Шахту печи 1 в выбранном горизонтальном сечении просвечивают пучком ъизлучения по параллельным хордам f-l, 2-2,...,n-n, касательным к коаксиальным зонам. Коэффициент ослабления интенсивности уизлуче ния K описывается формулои — массовый коэффициент ослаб— лен ия у-излучения, извес тная и постоянная величина для исследуемых материалов

2 шихты, см /г {изменение р с изменением химсостава шихты в процессе известно);

d. — - толщина просвечиваемого слоя шихты, в данном случае длина хорды (толщина футеровки печи учитывается отдельно), см; — плотность материала, г/см

Для хорды 1-1 определяют К, =

/pi 1

1, откуда

Но о — это насыпная плотность с

Р учетом порозности, для хорды 1-1 р, = р (1 — Я,). Насыпная плотность о, достаточно объективная и усредненная величина, так как хорда 1-1 проходит через края и центр кольцевой эоны. Затем по хорде 2-2 получают

1 р2 1х М9 1c3>(t) + fop< " (1

K=1 =1

1 где о — усредненная плотность по

1 2 хорде 2-2.

Hs выражения для К получаем

1пК = 2pp dq(1) +Н Р 4 т(2)

1пК - 2 p p,. d<(l ) р йт72) аналогично для хорды 3-3

Г=

1nK> - 2р(р, dz(1) + pg.dg(2)) В общем виде для хорды и-п величина пороэности равна:

1nK„— - 2р(;, 1,- d„(i))

Е„= 1 . р-Й„(п) Š— пороэность íà i-й xopt1 де

К вЂ” коэффициент ослабления ь излучения материалом на i-й хорде;

1546499

Р. — плотность по хордам при

1 от ) до,n-l;

a„(i), d (n) - длина отрезков хорд при

5 от l до п-l, см.

Расчеты, проведенные применительно к шахтной печи губчатого железа БИК (базовый объемный) позволяют заключить, что способ работы позволяет !0 удучшить на 15-20Х качество готовой продукции, на 10-15Х увеличить производительность печи, на 8-1 07. сократить расход природного газа, 15

Формула изобретения

Способ ведения теплового процесса в шахтной печи преимущественно с газораспределительньи. устройством и загрузочным аппаратом, включающий определение в кольцевых зонах колошника параметров потоков шихты и газа, их сравнение с заданными значениями н их поддержание sa счет управления потоками, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества готового продукта, повышения производительности и экономии топлива, определяют локальную порозность и газо- 30 проницаемость шихтовых материалов и используют их при определении тепдоемкости потоков материалов и газов, определяют нх соотношение в локальгде — порозность в i-м кольце; — коэффициент ослабления уизлучения на i-й хорде;

- массовый коэффициент ослабления материала

mHXtbI см /F — кажущаяся плотность шихтовых материалов, г/см ;

- насыпная плотность по хорде при i = 1,..., и-1; ь(1) и (и) - длины отрезков хорд при

l,...,.n -1 ипри и, см, ных объемах, ограниченных вертикальными коаксиальными цилиндрическими иди горизонтальными сечениями, и поддерживают это соотношение равным заданному для каждого локального объема„при этом локальную порозность определяют по ослаблению интенсивности пучка у-излучения; направляемого в горизонтальных сечениях по параллельньж хордам, касательным к вертикальным коаксиальным цилиндрам по формуле h-1!

546499

1546499

Составитель Л. Савельев

Техред А;Кравчук Корректор С. Черни

Редактор Т, Лазореико

Заказ 57 Тираж 500 Подп ис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101