Способ регулирования расхода газообразного топлива по фурмам доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к регулированию расхода газообразного топлива по фурмам доменной печи. Способ включает измерение расходов дутья и газообразного топлива на печь, расходов газообразного топлива на каждой фурме, регулирование расходов газообразного топлива на каждой фурме, измерение давления газообразного топлива в подводящих трубопроводах на каждой фурме, вычисление в зависимости от него давления дутья и его расход в каждой фурме и регулирование расхода газообразного топлива на каждой фурме в зависимости от расхода дутья на ней. Регулирование расхода газообразного топлива в зависимости от расхода дутья по фурмам по предлагаемому способу уменьшает окружную неравномерность распределения параметров газового потока в горне печи, повышает стабильность состава и нагрева чугуна, снижает расход топлива на выплавку чугуна. 1 табл.

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

Известен способ регулирования расхода газообразного топлива по фурмам доменной печи, включающий измерение его расхода на подводе к фурме, определение расхода горячего дутья на каждой фурме по перепаду давлений, измеренному между двумя участками конкретного фурменного прибора, и соответствующее изменение расхода газообразного топлива в зависимости от полученного расхода дутья на этой фурме [1].

Недостатком известного способа является необходимость применения измерительной аппаратуры в условиях высокой температуры и агрессивной среды (температура горячего дутья превышает 1000^oC, а концентрация кислорода более 25%). Кроме того, данный способ требует существенных затрат на реализацию схемы измерения давления на фурменном приборе, что достигается установкой специальных отборов давления и тарировочных устройств в неподвижном колене или патрубке каждого фурменного прибора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ распределения газообразного топлива, включающий измерение расходов дутья и газообразного топлива на печь, измерение на каждой фурме расходов газообразного топлива и охлаждающей воды, перепада температур охлаждающей воды между входом и выходом в фурму и регулирование расходов газообразного топлива на каждую фурму в зависимости от потерь тепла с охлаждающей водой на ней [2].

Недостатком данного способа является то, что принятая линейная зависимость тепловой нагрузки на фурму только от скорости потока дутья является достаточно приближенной, в действительности же данный параметр зависит от гораздо большего числа факторов. Кроме того, данный способ требует применения измерительных устройств в пределах фурменной площадки и литейного двора доменной печи, где на точность измерения будет влиять повышенная температура, запыленность рабочего пространства, излучение от выдаваемых продуктов плавки. Перечисленные недостатки усложняют контроль за расходом дутья и снижают эффективность регулирования расхода газообразного топлива по фурмам доменной печи.

Целью изобретения является повышение эффективности использования газообразного топлива в доменной плавке и повышение эффективности регулирования расхода газообразного топлива по фурмам.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем измерение расходов дутья и газообразного топлива на печь, расходов газообразного топлива на каждой фурме, регулирование расходов газообразного топлива на каждой фурме, дополнительно измеряют давление газообразного топлива в подводящих трубопроводах на каждой фурме, вычисляют в зависимости от него давление дутья и его расход в каждой фурме и регулируют расход газообразного топлива на каждой фурме в зависимости от расхода дутья на ней.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

В подводящих трубопроводах газообразного топлива на каждой фурме измеряют давление газообразного топлива и вычисляют давление дутья в каждой фурме, используя для этого уравнение зависимости расхода газообразного топлива, подаваемого в струю дутья, от давлений дутья и газообразного топлива , где G - расход газообразного топлива на фурму, кг/с; f - площадь поперечного сечения трубопровода для подвода газообразного топлива к фурме, м; k - показатель адиабаты газообразного топлива; P₁ - давление газообразного топлива в трубопроводе перед фурмой, Па; ρ₁ - плотность газообразного топлива, кг/м³; P₂ - давление дутья в фурме, Па.

Поскольку точного решения уравнения (1) относительно давления дутья в фурме (P₂) не существует, то вычисление этой величины производится с заданной точностью на компьютере с использованием численных методов, например метод Ньютона.

После определения давления дутья в фурме вычисляют его расход по известной зависимости
где
Vⁱ - расход дутья на i-той фурме, м³/мин;
K - постоянный коэффициент, зависящий от диаметра фурмы и конструктивных особенностей фурменного прибора;
P_d - давление дутья в кольцевом воздухопроводе, Па.

Регулирование газообразного топлива по фурмам осуществляется в соответствии с формулой
Vⁱ_гт= kⁱ_г·V_гт/n, (3)
где
Vⁱ_гт - расход газообразного топлива на фурму;
V_гт - расход газообразного топлива на печь;
kⁱ_г - коэффициент, равный отношению расхода дутья на i-той фурме к среднему расходу дутья на фурмах
kⁱ_г = n·Vⁱ/V_Σ, ,
где
n - число воздушных фурм;
V_Σ - общий расход дутья на печь.

Пример. В соответствии с изобретением на доменной печи N5 АО "Северсталь" были определены расходы дутья по фурмам. Колебания расходов дутья от среднего значения достигали на отдельных фурмах до 50%. В значительно меньшей мере колеблется расход природного газа по фурмам, однако он распределен по фурмам без учета расхода дутья на них. При регулировании расхода природного газа в зависимости от расхода дутья по фурмам в соответствии с изобретением уменьшилась неравномерность распределения дутья по фурмам.

Результаты регулирования по формуле (3) представлены в таблице (по техническим причинам регулирование производили на 31 фурме).

Формула изобретения

Способ распределения газообразного топлива по фурмам доменной печи, включающий измерение и регулирование расходов газообразного топлива на каждой фурме, отличающийся тем, что дополнительно измеряют давление газообразного топлива в подводящих трубопроводах на каждой фурме, вычисляют в зависимости от него давление дутья и его расход в каждой фурме и регулируют расход газообразного топлива на каждой фурме в зависимости от расхода дутья на ней.

РИСУНКИ

Рисунок 1