Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи
Изобретение относится к системам контроля и регулирования расхода горячего дутья и дутьевых добавок через фурмы доменной печи. Сущность изобретения: измеряют общий расход горячего дутья и перепады давлений на измерительных участках фурменных приборов, контроль расхода горячего дутья через каждую фурму осуществляют по измерениям перепадов давлений, причем тарировочные коэффициенты фурменных приборов рассчитывают из системы уравнений баланса расхода горячего дутья, скорректированной по коэффициенту разбаланса расхода горячего дутья, предварительно рассчитанному с учетом разбаланса расхода горячего дутья, который зависит от погрешности измерения перепадов давлений и общего расхода горячего дутья, регистрируемых путем измерения их скоростей изменений. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (sl)s С 21 В 7/24
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4916628/02 (22) 05.03.91 (46) 07.01.93. Бюл. № 1 (71) Институт черной металлургии и Киевский институт автоматики им. XX I/ сьезда
КПСС (72) С.Н.Лукьянец, О.Н.Кукушкин, А.Г.Байбуз, В.И.Головко, Б.Г.Микрюков и К,А.Шумилов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1171530, кл, С 21 В 7/24, 1983. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ ЧЕРЕЗ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ
ПЕЧИ (57) Изобретение относится к системам контроля и регулирования расхода горячего дутья и дутьевых добавок через фурмы доИзобретение относится к черной металлургии, к доменному производству и касается контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи.
Цель изобретения — снижение расхода кокса и увеличение производительности печи путем повышения точности и достоверности контроля.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ контроля изменения расхода горячего дутья через фурмы доменной печи, принятый за прототип, включающий одновременное измерение общего расхода дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменного прибора, определение тарировочных коэффициентов фурменных приборов, расхода дутья через каждый из них и разба„„. рЦ „„1786079 А1 менной печи. Сущность изобретения: измеряют общий расход горячего дутья и перепады давлений на измерительных участках фурменных приборов, контроль расхода горячего дутья через каждую фурму осуществляют по измерениям перепадов давлений, причем тарировочные коэффициенты фурменных приборов рассчитывают из системы уравнений баланса расхода горячего дутья, скорректированной. по коэффициенту разбаланса расхода горячего дутья, предварительно рассчитанному с учетом разбаланса расхода горячего дутья, который зависит от погрешности измерения перепаДов давлений и общего расхода горячего дутья, регистрируемых путем измерения их скоростей изменений. 2 ил. ланса расхода горячего дутья с последующей корректировкой тарировочных коэффициентов при достижении разбалансом расхода определенной величины.
К недостаткам этого способа следует отнести такие: при определении тарировочных коэффициентов не учитывается процессы газодинамики фурменной зоны, которые накладывают ограничения на сбор и интерпретацию исходных данных, при этом время накопления данных должно быть таким, чтобы собранный числовой материал не оказался в узком диапазоне измерения регистрируемых переменных (недостаточно информативным для оценки коэффициентов сопротивления), однако это время не должно быть и велико, поскольку тарировочные коэффициенты фурменных
1786079 приборов могут измениться в результате изменения температурно-дутьевого режима, износа футеровки и другое, перепады давления на измерительных участках фурменных приборов должны быть взаимно независимы; предложенные в способе одt нократные изменения расхода дутья на каждом фурменном приборе не реализуемы, поскольку фурменные приборы на действующих доменных печах не оснащаются устройствами изменения расхода дутья через них, более того, изменение расхода дутья на отдельных фурменных приборах может отрицательно влиять на ход доменного процесса; коэффициенты определяют лишь при значительном увеличении разбаланса горячего дутья, полученного как относительное отклонение измеренного общего расхода дутья от суммы расчетных расходов дутья по всем фурмам, однако возможно колебание значений коэффициентов в результате перераспределения дутья по фурмам, в то время как общий расход дутья, а следовательно, и разбаланс может оставаться неизменным.
На фиг,1 приведена схема реализация контроля расхода горячего дутья через фурмы 1 доменной печи 2, которая содержит первичный преобразователь 3 для измерения общего расхода горячего дутья, например трубку Вентури, который соединен с дифманометром 4, например, типа ДМ.
Этот дифманометр соединен электрически с вторичным прибором 5, например, типа
КСД. Отборы 6 и 7 статического давления соединены импульсными трассами с дифманометрами 8 и 9. Блок 10 — блок накопления измерений. Входы 11 этого блока соединены с дифманометрами 8 и 9, вход 12 — с вторичным прибором . В этом блоке накапливают, например, и (число воздушных фурм) реализаций измерений перепадов давлений на каждом фурменном приборе и общих расходов горячего дутья. После этого они передаются по связям 19, 21, 24 в блоки
17, 20 и 22. Блок 14 — блок измерения скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления. Входы 14 этого блока соединены с дифманометрами 8, 9, вход 13 — с вторичным прибором 5. B этом блоке (параллельно с процессом накопления информации в блоке 10) регистрируются скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Результаты работы блока 14 по связи
23 передаются блоку 22, Блок 17 — блок вычисления и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья. Вход 18 блока соединен с блоком 26. Вход 19 с блоком 10, Блок 17 предназначен для расчета, корректировки и запоминания коэффициента разбаланса расхода горячего дутья а. При выполнении первой итерации коэффициент авычисляется на основе априорных данных о классе точности измерительных средств и фактических значений перепадов давлений на измерительных участках фурменных приборов. На последующих итерациях коэффициент разбаланса уменьшается вP раз, где
0<Р <1. Вычисленные коэффициенты разбаланса передаются блоку 20, Блок 20 — блок решения системы балансовых уравнений.
Вход блока 20 соединен с выходом блока 17:
10 вход 2 1 с блоком 10, Блок 10 реализует фор15 мирование и решение системы балансовых уравнений с учетом коэффициента разбаланса, полученного блоком 16. Результаты работы блока 20 являются значения тарировочных коэффициентов фурменных прибо20 ров, которые передаются в блок 22 и по связи 28 в блок 27. Блок 22 — блок вычисления разбаланса расхода горячего дутья.
Вход блока соединен с выходом блока 20, блоке 22 организовано вычисление разбаланса расхода горячего дутья. Результаты работы блока передаются блоку 25, Блок 25 — блок вычисления относительного измене30 ния разбаланса горячего дутья. Вход блока соединен с выходом блока 22. В блоке запоминается информация о разбалансе расхода горячего дутья полученная в предыдущем расчете (блок 22), а также вычисляется отно35
40 сительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья R на двух последних итерациях. Результат работы блока передается блоку 26. Блок 26 — блок сравнения. Его вход соединен с выходом блока 25. Здесь сравнивается относительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья у с относительной погрешностью измерения общего расхода горячего дутья, предварительно введенной в блок. Результаты работы блока передаются по связи 16 в блок 10 по связи 18 — в 17. Блок 27 — блок контроля расходов дутья через фурмы. Входы 29 этого блока соединены с блоком 10, вход 28 с блоком 20. В блоке 27 определя ют
50 расходы горячего дутья через каждую воздушную фурму доменной печи. Выход 30 блока 27 соединен с многоточечным регистрирующим прибором 31.
Пример. В качестве исходной инфор55 мации взяты данные, полученные с доменной печи N 5 Магнитогорского меткомбината. Объем печи меткомбината 1370 м, Она оборудована двадцатью (п=20) воздушными фурмами. Относительная погреш25 вход 23 с блоком 13, вход 24 с блоком 10. B
1786079 ность измерений перепадов давления и общего расхода составила 1 и 2% (h=1% и д=2%), соответственно. Массив данных содержит 309 измерений (m=309) перепадов давлений (ЛР) ) на каждом фурменном приборе и соответствующие им значения общего расхода горячего дутья (Qyi), Первые двадцать реализаций приведены в таблице
1. В ней приведены корни квадратные из значений перепадов давлений на фурмах. С учетом полученных значений составляют систему балансовых уравнений, которую затем методом трансформации Гаусса приводят к виду:
811k1+812k2+...+81)kj+...+81nkn=Ü1
821k i+a22k2+... +82) ki+".+82 йп= Ь2
al1k 1+8 l2k2+...+a))k)+...+81п)<п=Ь! )
I !
an1k1+an2k2+.. +anjkj+" +8nnkn=t)n )
m m где а;; =,",". ЛPl, b; — — h, Р) Оф
i,j=1,2,...,n..
После этого определяют коэффициент разбаланса расхода горячего дутья по формуле
100 — 4 д (2)
x g g p)
i — l.)=1
Он составляет а=15450000.
Затем суммируют полученное значение коэффициента разбаланса с диагональными элементами а)) системы (1) и решают преобразованную систему относительно тарировочных коэффициентов К)(а), j=1. 2, ...,n (табл.2, итерация 1). После этого определяют обобщенную невязку расхода горячего дутья по формуле
), (3)
)=1 а разбаланс расхода горячего дутья R no формуле
R = I ) (Ор) — Оф ) — (I, (4)
i =1 и где Ор; = g Kj (а ) > Л Pil — расчетный расс i 1 ход горячего дутья, нм /мин; з
Л = g Q$; — суммарная вариация
i =1 изменения общего расхода горячего дутья, нм /мин;
Н =, ) . Л Р1 — суммарная вариа) — — 1 )=1
10 ция изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Па ;
Qgi — скорость изменения общего расхода горячего дутья, нм /мин;
2.
15 л р — скорость изменения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, Па/мин.
Скорости Qyi и hpj определяют как отношение абсолютного изменения соответ20 ствующих измерений Оф и Лр) к промежутку времени между измерениями.
Далее умножают предыдущее значение а на константу 0,1 (P=0,1) и получим а=1545000.
Последовательно прибавляют а к ая системы (1), определяют k)(Q), (и R по формулам (3) и (4) (табл.2, итерация 2), затем определяют относительное изменение разбаланса по формуле
)= ..1ОО%.
Сравнивают полученное значение y=6,5 с д=2. Поскольку y > д, проводим следующую
35 третью итерацию (табл.2, итерация 3), а за- тем и четвертую (табл. 2, итерация 4). Поскольку после четвертой итерации 1,36<
< д=2, то расход дутья через каждый фурменный прибор определяют по математиче40 скому выражению с))=К) (а) hpj, j 1,2...., n, I
45 где ) — номер некоторой реализации измерений, На этом расчет заканчивают. Полученное распределение расходов горячего дутья по фурмам изображено на круговой диаг50 рамме (фиг.2).
Практическая реализация изобретения даст возможность оптимизировать использование кинетической, химической и тепловой энергии горячего дутья и дутьевых
55 добавок, что позволит снизить расход кокса на 1-2%, увеличить производительность на
2-3%.
Формула изобретения
Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи, включа1786079 ющий одновременное измерение общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках каждого фурменного прибора, определение тарировочных коэффициентов каждого фурменно- 5 го прибора и расхода дутья через каждую фурму, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса и увеличения производительности печи путем повышения точности и достоверности контроля, допол- 10 нительно определяют скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов, с учетом которых определяют коэффициент разбаланса расхода 15 горячего дутья, по которому корректируют тарировочные коэффициенты каждого фурменного прибора, а расход дутья через каждый фурменный прибор определяют по математическому выражению
QI=I I(а) ЛР, где с!! — расход дутья через j-ю фурму, нм /мин;
К!(а) — скорректированный тарировочный коэффициент j-ro фурменного прибора, нм /мин Па ;
8 Pj — перепад давления íà j-м фурменном приборе, Па; а — коэффициент разбаланса расхода горячего дутья; и — число фурм доменной печи.
j=1,2, „., п.
Табл ц
Исходные данные для расчета л
Т цв
Корни квадратные из перепадов давлений на измерительных участках, Па
Pea, . :!
I2 13 14 ; !5
1
1 !
j 6 7!
1
f
Общий
: расход
16 . 17, 18 I 19 20
8: Э
I
10 11
I лиза цни
I ! : горячего дутья ° нмз/мин
56,1 47,4 51,6
55,5 47,0 51,2
53,1 45,5 49,5
55,1 45,9 50,9
56,8 47,0 52,2
56,! 47,6 51,9
56,9 47,5 52,8
56,5 47,9 52,1
47 7 48 0 51,9
56,4 45,7 48,3
59,0 45, 5 49,4
55,0 47,0 51,3
56,6 47,2 51,5
56,8 47,0 52,2
56,5 47,5 51,5
575 477 514
57,6 48,2 52,6
57,8 47,8 52,3
57,6 43,0 53,0
56,1 46,1 47,7
Пример реализации спасова Таблица 2!
I Коэффициент 1 Тарировочные коэффициенты фурменных разбаланса t т 1 2 3 . 4:, 5 6 .! 1.
1 5450000 4, 1 О 2, 29 4, 13 3, 23 3, 54 2, 96
1545000 3,61 3,02 4,06 3,44 3,72 3,40
154500 3, 50 3,02 3,33 3,53 3,65 3,47
15450 3,56 3,05 4,03 4,43 3,71 3,50
Номер приборой, ннз/мин т- — — -г 1 в
Т=
1О, 11, 1г!
4,53 5,14
3,83
3,68 4.30
3,76 4,36
3,85 2,75 5,16
3,56 3,65 4,15
3,38 3,66 3,82
3,84 5,70 3,56
2,71
3,25
3,26
3,30
Продолжение табл, 2
Принер раапизации способа
М нмз/мин.да Разбаланс о-схода
20 орячего
Номер !
13
Тарировочные приборов, Относитель-! ное изнере" ние разбаланса коэффициенты фурменных
17 18 !
14
15 1 16
IЭ дутья, нмз/злин -
3,62 2,84 4,63 З,го 2310
3,25 3,33 3,86 3,56 2170 6,5
3,15 3,31 3,70 3,51 2080 4,3
3,21 3,35 3,78 3,56 2052 1,36
4,24 2,99
3,87 3,76
3,74 2,64
3,81 2,71
2,34
3,10
3,11
3,13
3. 51
3,64
3,57
3,62
1 48,0
2 45,!
3 46,8
4 48,7
5 49,4
6 49,2
7 49,1
8 49,2
9 48,8
10 49,3
11 49,1
12 49,!
13 48,6
14 49,2
15 48,9
16 49,2
17 49,4
18 49,1
19 49,!
20 49,4
41,3
41,5
39.3
41,7
42,6
42,4
41 ° 9
42,2
41,5
41,6
42,!
42, 4
41,3
41,9
41,7
42,0
42,4
42 2
42,2
42,3
48,0 45,3
48,4 45, 0
47,3 43,7
48,5 44,6
43,6 45,4
43,5 45,!
48,8 45,1
4Э,2 45,1
46,6 45,2
45,9 45,4
46,1 45,4
48,! 45,2
46,7 45,4
49,0 44,8
49,2 л5,5
48,9 48,5
49,2 45,8
4,5 45,9
4" 8 45 4
43,6 41,4
51,5
51,7
5I,2
51,6
51.3
52,2
51,6
51,2
52,4
51,7
52,4
52,4
52,!
51,2
49,5
52,!
51,8
5-", Э
53,2
48,9
60,Э
60,3
59,8
60,3
60,4
60,5
60,2
60,6
51,5
60,9
60,7
60,2
60,6
60,8
59,4
60,9
61,3
61,4
61,6
53,6
55,1
55,1
53.7
55,3
56,7
55,6
55,1
54,3
53,-
54,5
56,2
55,!
52,2
55,5
51,5
56,0
56,2
55,9
56.3
53,0
49,3
48, 8
47,4
47,4
4Э,7
39,6
49,6
48,9
49,7
48,5
50,0
49,7
49,0
49, 5
45,4
50,!
49,9
50,!
49,8
47,5
54;3 42,5
55,0 42,9
54,3 42,1
54,3 42,!
55,0 43,7
55,2 43,9
55,3 43,3
54,3 43,3
56,4 43,6
54,5 42,7
54,8 43,7
54,0 42,1
54,5 42,4
55,2 43,5
51,4 43,1
54,6 44,5
55,4 44,2
55,3 44,3
55,6 44,7
54,4 42,6
49,8 51,9
50,5 52,9
49,2 51,7
49,2 51,7
51,1 53,5
51,0 53,0
50,6 52,0
50,! 53,0
50,2 53,2
4Э,6 52,9
50,3 53,0
49,4 52,0
49,7 53,0
50,8 53,6
49,6 52,5
50,8 53,4
50,6 53,3
50,6 53,!
50,9 52,9
50,0 52,6
41,1 44,6 46,3
42,0 44,3 46,4
41,0 42,7 45,5
41,0 42,7 45,5
41 3 44 1 42 7
43,5 44,4 46,3
39,1 43,0 45,6
42,1 43,0 45,8
42,5 44,0 45,9
41,6 43,7 45,4
53,0 53,0 42,4
40,0 41i3 45,0
42,0 44,7 46,1
42,4 43,9 45,7
42,2 43,5 46,0
42 0 43 8 46 7
42,8 44,3 46,2
43,2 44,3 45,9
43,5 45,0 46,2
42,0 43,9 46,0
52,8 49,5 3840
52,0 49,4 3350
51,6 49,9 3880
51,6 49,3 3860
51,9 49,6 3830
52,6 49,4 3860
53,0 49,0 3810
52,6 49,4 3810
52,5 49,4 3820
52,2 48,9 3850
4412 49,1 3800
54,! 49,1 3770
52,9 49,6 3780
52,6 49,4 3830
52,7 49,0 3840
52,5 49,1 3760
53,3 49,2 3740
53,1 49,4 3810
53,4 49,7 3770
52 9 50 3360
1786079
50, Саста вител ь А. Бай буз
Редактор T.Êóðêîâà Техред M.Ìoðãåíòàë К РР Р О. Густи
Заказ 228 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
