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 с учетом разбаланса расхода горячего дутья, который зависит от погрешности измерения перепадов давлений и общего расхода горячего дутья, регистрируемых путем определения их скоростей изменений. 2 ил. 2 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 В 7/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916171/02 (22) 05.03.91 (46) 07.03.93. Бюл. )Ф 9 (71) Институт черной металлургии и Западно-Сибирский металлургический комбинат (72) С. Н. Лукьянец, M. Ф, Марьясов, В. Е.

Киселев, А. В. Польщиков, А. Г. Байбуз и

С, В. Свинолобов (56) Авторское свидетельство СССР

М 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

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи.

Цель изобретения — снижение расхода кокса и увеличение и роизводител ь ности печи путем повышения точности и достоверности контроля.

На фиг. 1 дана схема, поясняющая предлагаемый способ контроля; на фиг. 2 — круговая диаграмма результатов расчета расхода дутья и скорости изменения перепадов давлений.

Схема, поясняющая способ контроля расхода горячего дутья через фурмы 1 доменной печи 2, содержит первичный преобразователь 3 для измерения общего расхода горячего дутья, например трубку Вентури, который соединен с дифманометром 4, на.„.. Ы, 1799910 А1 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 с учетом разбаланса расхода горячего дутья, который зависит от погрешности измерения перепадов давлений и общего расхода горячего дутья, регистрируемых путем определения их скоростей изменений. 2 ил, 2 табл, пример, типа ДМ. Этот дифманометр соединен электрически с вторичным прибором 5, например, типа КСД. Отборы 6, 7 статического давления соединены импульсными трассами с дифманометрами 8, 9. Блок 10 — О блок накопления измерений, Входы 11 этого Q блока соединены с дифманометрами 8 и 9, вход 12 — с вторичным прибором 5. В этом С) блоке накапливают, например, и (число воздушных фурм) реализации измерении пере-,)» падов давлений на каждом фурменном приборе и общих расходов горячего дутья.

После этого они передаются по связям 18, 20, 23 в блоки 16, 19 и 21. Блок 13 — блок измерения скорости изменения общего расход горячего дутья и перепадов давления.

Входы 14 этого блока соединены с дифманометрами 8, 9, вход 15 — с вторичным прибором 5; В этом блоке (параллельно с

1799910

h + 10000 а—

100 — 48

)2 (3) $ =(Л+ Н

)=1

55 процессом накопления информации в блоке

10) регистрируются скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов. Результаты работы блока

13 по связи 22 передаются блоку 21. Блок 16 — блок вычисления коэффициента разбаланса расхода горячего дутья а. Вход 17 блока соединен с блоком 25, Вход 18 с блоком 10, Блок 16 предназначен для расчета и корректировки коэффициента разбаланса расхода горячего дутья а, При выполнении первой интерации коэффициент а вычисляется на основе априорных данных о классе точности измерительных средств и фактических значений перепадов давлений на измерительных участках фурменных приборов. На последующих интерациях коэффициент разбаланса уменьшается в Р раз, где 0<)3<1.

Вычисленные коэффициенты разбаланса передаются блоку 19. Блок 19 — блок решения системы балансовых уравнений, Вход блока 19 соединен с выходом блока 16, вход

20 с блоком 10. Блок 19 реализует формирование и решение системы балансовых уравнений с учетом коэффициента разбаланса, полученного блоком 16, Результатом работы блока 19 являются значения тарировочных коэффициентов фурменных приборов, которые передаются в блок 21 и по связи 27 в блок 26. Блок 21 — блок вычисления разбаланса расхода горячего дутья. Вход блока соединен с выходом блока 19, вход 22 с блоком 13, вход 23 с блоком 10. B блоке 21 организовано вычисление разбаланса рас- 35 хода горячего дутья R, Результаты работы блока передаются блоку 24, Блок 24 — блок вычисления относительного изменения разбаланса горячего дутья, Вход блока соединен с выходом блока 21. В блоке 40 запоминается информация о разбалансе расхода горячего дутья, полученная в предыдущем расчете (блок 21), а также вычисляется относительное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья R на 45 двух последних итерациях. Результат работы блока передается блоку 25. Блок 25— блок сравнения. Его вход соединен с выхо) дом блока 24, Здесь сравнивается относи< тельное изменение значений разбаланса расхода горячего дутья с относительной погрешностью измерения общего расхода горячего дутья, предварительно введенной в блок. Результаты работы блока передаются в блок 26 и по связи 17 в блок 16. Блок 26— блок контроля расходов дутья через фурмы.

Вход этого блока соединен с выходом блока

25, входы 28 соединены с блоком 10, вход 27 с блоком 19. В блоке 26 определяют расходы горячего дутья через каждую воздушную фурму доменной печи, Выход 29 блока 26 соединен с многониточным регистрирующим прибором 30.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. В качестве исходной взята информация, полученная с доменной печи

М 5 Магнитогорского меткомбината. Объем печи 1370 м, она оборудована двадцатью з (п=20) воздушными фурмами. Относительная погрешность измерений давлений и общего расхода составила 1 и 2 (h=1 и д-2 ) соответственно. Массив данных содержит 309 измерений (m=309) перепадов давления на каждом фурменном приборе (ЛР)) и соответствующие им значения общеI

ro расхода (Оф ) горячего дутья. Первые двадцать реализаций измерений приведены в таблице 1, причем приведены корни квадратные из значений перепадов давлений. С учетом этих значений составим систему бименсовых уравнений, которую приводим затем методом трансформации

Гаусса к виду; а11К1+ а12К2+ ... +а1)К)+...a1nKn=b1

Bi1K1+3i2K2+ ° .+%) К)+ "+31nKn=b2

3nIK1+Bn2K2+«+Bn)К)+...+GnnKn=bn где

a„= g API АР), b;= g AP (5=1 С=1

Оф(, 1, j=1,ï.

После этого определяем коэффициент разбаланса расхода годного дутья по формуле

Он составит а=15450000.

Затем просуммируем полученное значение а с диагональными элементами aii u решим систему относительно тарировочных коэффициентов К (табл. 1, итерация 1).

После этого определим обобщенную невязку расхода горячего дутья по формуле и разбаланс расхода горячего дутья R определяем по математическому выражению

R = I g i Qgр - Оф; ) - j I, (4)

i=1 и где QpI = g Kp уЛP) — расчетный общий )=1 расход горячего дутья, нм /мин;

1799910

Н =

1ОО y., R (5) 40

50 р,= kP YЛ P), j=1,я.

Л = 0 — суммарная вариация ивi=i мерения общего расхода горячего дутья, нм /мин, — суммарная вариаI=1J 1 ция измерения перепадов давления на измерительных участках фурменных приборов,,Па ;

Оф(— скорость измерения общего расхода горячего дутья, нм /мин;

PJ — скорость изменения перепадов давлений на измерительных участках фурменных приборов, Па/мин.

Параметры Оф(и hPJ можно определить расчетным путем как отношение модуля разности значений двух измерений к интервалу времени между этими измерениями, Далее умножаем предыдущее значение коэффициента а на константу 0,1(/3=0,1). Получим а =1545000, Затем последовательно к диагональным элементам системы (1) прибавляем значение а, определяем из полученной системы коэффициенты К, обобщенную невязку из формулы (3) и разбаланс R по математическому выражению (4), После этого определяем относительное изменение раэбаланса у по формуле (табл. 2, итерация 2).

Сравниваем полученное значение y=6,5% с д = 2;(,. Поскольку у ) д, проводим следующую третью итерацию, последовательно уменьшим а и т.д. (табл. 2, итерация 3), а затем и четвертую (табл, 2, итерация 4). Поскольку после четвертой итерации значение у = 1,36 < д, то определяем расход горячего дутья через каждую фурму по формуле где! — номер некоторой реализации измерений, и заканчиваем расчет, Для наглядности результаты расчета изображены на круговой диаграмме (фиг. 2), где перепады давлений на измерительных участках фурменных приборов взяты из 1-й реализации (табл. 1).

Данный способ контроля обеспечивает высокую точность и достоверность определения расхода горячего дутья через фурмы доменной печи. Практическая реализация способа даст воэможность оптимизировать

35 использование кинетической, химической и тепловой энергии горячего дутья и дутьевых добавок в доменной печи, что позволит снизить расход кокса на 1 — 2%, увеличить производительность на 2 — 3, Формула изобретения

Способ контроля расхода горячего дутья через фурмы доменной печи, включающий одновременное измерение общего расхода горячего дутья и перепадов давления на измерительных участках каждого фурменного прибора, определение тарировочных коэффициентов каждого фурменного прибора и расхода дутья через каждый фурменный прибор, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса и увеличения производительности печи путем повышения точности и достоверности контроля, дополнительно определяют скорости изменения общего расхода горячего дутья и перепадов давлений на измерительных участках фурменных приборов и суммарную вариацию измерения общего расхода горячего дутья и перепадов давлений на измерительных участках каждого фурменного прибора, итерационно определяют коэффициент разбаланса расхода горячего дутья и корректируют тарировочные коэффициенты фурменных приборов до тех пор, пока относительное изменение разбаланса расхода горячего дутья в предыдущей и последующей итерациях не будет меньше заданной относительной погрешности измерения общего расхода горячего дутья, причем разбаланс расхода горячего дутья определяют по математическому выражению

В =! Х (Ой-аф,)2-4 где R — разбаланс расхода горячего дутья, (нм /мин);

П

QPi = К Л р — расчетный об)=1 ) щий расход горячего дутья, нм /мин;

Оф(— измеренный общий расход горячего у н з/

ЛР— измеренный перепаддавления на .i измерительном участке j-го фурменного прибора, Па (j=1,2,...,ï); о =(++ 11 Х (j:P) ) — обобщенJ =1 ная невязка баланса расхода горячего дутья. (нм /мин); — тарировочный коэффициент j-ro фурменного прибора;

1799910 мерительных участках фурменных приборов, Па ;

I — номер замера;

n — число фурм на доменной печи;

5 m — количество замеров;

Qyi-скорость изменения общего расхо да горяч,его дутья, нм /мин;

Л P — скорость изменения перепадов

i давления на измерительных участках фур"О менных приборов, Па/мин.

Л = / 0$> — суммарная вариация иэ

i 1 меоения общего расхода горячего дутья, нм /мин;

Н=

Л Р вЂ” суммарная вариаi =1j =1 ция измерения перепадов давления на из-.

Т а бл и ц а 1

Исходные дан>ые для расчета и>

Корни квадрат»ые иэ перепадов давлений на измерительных участках, fla

Параметр

Рвалиэацнп

Обаий расход горячего дутья, нмэ/мин

60,9 55> 1 49,3

60,3 55,1 48;8

59,8 53,7 47,4

60,3 55,3 47, 4

60 4 55,7 49 7

60,5 55,6 k9,6

60,2 55,1 49,6

60,6 54,3 48,9

51,5 53,4 49,7

60,9 54,5 48,5

60,7 56,2 50,0

60,г 55,1 49,7

60 6 55,2 49 0

60,8 55,5 49,5

59,4 51,5 45,4

60,9 56,0 50,1

61>3 56.2 49,9

61,4 55,9 50,1

61,6 56,3 49,8

58,6 53,0 47,5

10

13

17

19

Таблица2

Пример реализации предлагаемого способа ц5 тарировоч>ые коэооициенты оурменных приборов, нмэ/мнн пд

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Раэба-. ланс расходов горячего дутья. (нмэ/ннн)э

Относи тельное намерение раэбапэмса, 4,Ä

Номер инте Г

18 . 19 20 Г рации

323 354 296 271 4,53 514 385 2, 75 516 234 351 4,24 2,99 3,62 2,84 463 320 2310

3,44 3,72 3,40 3,25 3,83 4,47 3,36 3,65 4,15 3,10 3,64 3,87 3,76 3,25 3,33 3,86 3,56 2!70

3.53 3,65 3,47 З,гб 3,68 4,30 3,88 3,66 З,вг 3,!1 3,57 3,74 г,б« 3,15 3,31 3,70 3,51 2080

4, 43 3, 71 3, 50 3, 30 3, 76 4, 38 3,84 3, 70 3, 56 3, 1 3 3, 62 3, 8! 2, 71 3, 2 1 3, 35 3, 78 3, 56 2052

1 15450000 4,10 2,29 4,13

2 !545000 . 3,61 3,02 4,06

3 1545000 3,50 3,02 3,93

4 15450 3,56 3,05 4,03

6,5

k,3

1,36

48,0 41,3

45,1 41,5

k6,8 39,3

48,7 41 7

49,4 42,6

49,2 42,4

49,1 41,9

49,2 42,2

48,8 41,6 .49,3 41,6

49,1 42,1

49,1 42,4

48,6 41,3

49,2 .41,9

49,9 41,7

«9,2 42,0

49,4 «2,4

49,1 42,2

49,1 42,2

49,4 42,3

56, 47,4 51,6 48,8

555 470 512 484

531 455 I95 473

55,! 45,9 50,9 48,5

56,8 47,0 52,2 48,6

56,1 47,6 51,9 48,5

56,9 47,5 52,8 48,8

56, 5 47, 9 52, 1 49, 2

57,7 «8,0 51,9 46,6

56,4 «5,7 48,8 45,9

59 О 45 5 49,4 46,1

55 О 47 О 51 3 48 1

56,6 47,2 51,5 48,7

56,8 47,0 52,2 49,0

56,5 47,5 51,1 49,2

57 5 47 7 51 4 48 9

57," 48,2 52,6 49,2

57,8 47,8 52,3 49,5

57,6 48,0 53,0 49,8

56,1 46,1 47,7 43,6

45,3 51,5

45,0 51,7

45,7 51,2

44,6 51,6

45,4 51,3

45,1 52,2

45,1 51,6

45,1 51,2

45,2 52,4

45,44 51,7

45,4 52,4

45,2 52,4

45,4 52,1

44,8 51,2

45,5 «9,5

48,5 52,!

45,8 51,8

45,9 52,9

45,4 53,2

41,4 48,9

54,3 42,5

55,0 42,9

54,3 42,1

54,3 42, 1

55,0 43,7

55,2 43,9

55.3 43,3

54,3 43,3

55,4 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 41,1

50,5 52,9 42,0

49,2 51,7 41,0

492 517 410

51,1 53,5 41,3

51,0 53,0 43,5

50,6 52,0 39,1

50,1 53,0 42,1

50,2 53,2 42,5

49,6 52,9 41,6

50,3 53,0 42,4

49,4 52,0 40,0

49,7 53,0 42,0

50,8 53,6 42,2

49,6 52,5 42,2

50,8 53,4 42,0.

50,6 53,3 42,8

50,6 53,1 43,2

50,9 52,9 43,5

50 О 52 6 42 О

44,6 46,3

44,3 46,4

42,7 45,5

42,7 45,5

44,1 42,7

44,4 46,3

43,о 45.6

43,0 45,8

44,0 45,9

43,7 45,4

44,2 45,7

41,3 45,0

44,7 46,!

43,9 45,7

43.5 46,0

43,8 46,7

44>В 46,г

44,3 45,9

45,0 k6,2

43,9 46,о

52.8 49,5

52,9 49.4

51,6 49,9

51,6 49,3

51,9 49.6

52,6 49,4

53,0 49,0

52,6 49,4

52,5 49,4

52,2 48.9

52,5 49,1

54,1 49,1

52,9 49,6

52,6 49,4

52,7 49,0

52,5 49,1

53,3 49,2

53,1 49,4

53.4 49.7

52.9 50,1

Зо40

388о

3860 заза

38!О

385о

376о

38!0

Зззо

386о

1799910

1799910

Составитель А.Байбуз

Техред М. Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор Л,Волкова

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

Заказ 1138 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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