Система вдувания для твердых частиц
Изобретение относится к вдуванию пылевидного угля в доменную печь. Система вдувания для твердых частиц содержит расположенный в находящемся выше по потоку местоположении (1) транспортный бункер (11), устройство (21) псевдоожижения для псевдоожижения твердых частиц на выходе транспортного бункера (11) и образующее поток плотного газа, пневматический транспортный трубопровод (15) для транспортировки потока плотного газа из устройства (21) псевдоожижения к находящемуся ниже по потоку местоположению (2), при этом пневматический транспортный трубопровод (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) включает в себя статическое распределительное устройство (17) с множеством соединенных с ним вдувающих трубопроводов (19i), и систему управления вышерасположенной части потока, включающую в себя клапан (35) управления вышерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1), и средство определения вышерасположенного массового расхода, способное измерять массовый расход твердого материала в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1), при этом система управления вышерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1) посредством управления открытием клапана (35) управления вышерасположенной части потока, реагирующего на массовый расход твердого материала, измеренный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1). Система управления нижерасположенной части потока включает в себя по меньшей мере один клапан (51, 79i) управления нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) выше по потоку от статического распределительного устройства (17), и датчик (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) выше по потоку от статического распределительного устройства (17), при этом система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) посредством управления открытием по меньшей мере одного клапана (51, 79i) управления нижерасположенной части потока, реагирующего на мгновенный массовый расход, определенный датчиком (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока. Изобретение позволяет уменьшить отклонения в массовом расходе в транспортном трубопроводе, соединяющем транспортный бункер и распределительное устройство. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
В целом, данное изобретение относится к вдуванию твердых частиц и, прежде всего, к вдуванию пылевидного угля в доменную печь.
Уровень техники
В уровне техники эксплуатации доменной печи хорошо известно сокращение потребления кокса посредством вдувания пылевидного угля в горячее дутье в фурмы доменной печи. Такая система вдувания обычно содержит транспортный бункер, расположенный в первом местоположении, обычно вблизи установки для подготовки пылевидного угля, устройство псевдоожижения для псевдоожижения пылевидного угля на выходе транспортного бункера, и пневматический транспортный трубопровод, соединяющий устройство псевдоожижения с распределительным устройством, расположенным во втором местоположении, обычно вблизи доменной печи. В распределительном устройстве пневматический поток разделен между несколькими вдувающими трубопроводами, которые соединены с форсунками для вдувания, расположенными в фурмах доменной печи для вдувания пылевидного угля в горячее дутье. Следует отметить, что расстояние между первым местоположением (также именуемым далее находящимся выше по потоку местоположением) и вторым местоположением (также именуемым далее находящимся ниже по потоку местоположением) обычно равно нескольким сотням метров и зачастую превышает 1 км.
Для того чтобы гарантировать постоянные условия процесса в доменной печи, количество вдуваемого в доменную печь пылевидного угля должно быть точно регулируемым и не должно быть подвержено значительным отклонениям. До настоящего времени были разработаны различные способы управления массовым расходом в таких системах вдувания. Согласно первому способу массовый расход управляется путем регулирования давления газа в транспортном бункере, либо реагирующим на выходной сигнал системы разностного взвешивания, которой оснащен бункер, либо реагирующей на выходной сигнал датчика массового расхода, смонтированного непосредственно в пневматическом транспортном трубопроводе. Согласно второму способу массовый расход управляется путем регулирования расхода псевдоожижающего газа, вдуваемого в устройство псевдоожижения транспортного бункера, или расхода разбавляющего газа, вдуваемого в пневматический транспортный трубопровод, либо реагирующий на выходной сигнал системы разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер, либо реагирующий на выходной сигнал датчика массового расхода, смонтированного непосредственно в пневматическом транспортном трубопроводе. Согласно третьему способу массовый расход управляется путем дросселированием пневматического потока посредством клапана управления потока. Согласно первому варианту осуществления этого третьего способа клапан управления основного потока установлен в транспортном трубопроводе в местоположении транспортного бункера, то есть на начальном участке пневматического транспортного трубопровода, и управляется посредством реагирования на выходной сигнал системы разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер, или посредством реагирования на выходной сигнал датчика массового расхода, установленного в транспортном трубопроводе в местоположении транспортного бункера. Согласно второму варианту осуществления этого третьего способа клапан управления потока вдувания установлен в каждом из вдувающих трубопроводах в местоположении распределителя и управляется посредством реагирования на выходной сигнал датчика массового расхода вдувания, установленного в соответствующем вдувающем трубопроводе.
US 5,123,632 описывает пневматическую систему вдувания для вдувания пылевидного угля в доменную печь. Система содержит два транспортных бункера, расположенных в находящемся выше по потоку местоположении. Общий расход предназначенного для вдувания в печь пылевидного угля регулируется контрольно-измерительным прибором на выходе каждого транспортного бункера. Этот контрольно-измерительный прибор посредством основного пневматического транспортного трубопровода соединен со статическим распределительным устройством, которое расположено в находящемся ниже по потоку местоположении, рядом с доменной печью, и которое является, например, описанным в US 4,702,182 типом. В этом распределителе основной пневматический поток разделен на вторичные потоки, которые транспортируются через вдувающие трубопроводы в фурмы доменной печи. Каждая форсунка для вдувания содержит запорный клапан и по меньшей мере одну фурму с регулируемым расходом. Предполагается поддерживать постоянное давление в каждом вдувающем трубопроводе ниже по потоку от первой фурмы с регулируемым расходом, либо посредством вдувания компенсирующего газа с регулируемым давлением, либо посредством клапана регулировки давления во вдувающем трубопроводе ниже по потоку от первой фурмы с регулируемым расходом.
US 5,285,735 описывает систему для управления количеством вдувания пылевидного угля из находящегося под давлением питающего резервуара в пневматический транспортный трубопровод, который транспортирует пылевидный уголь в доменную печь. Этот документ предлагает установить расходомер порошка в транспортном трубопроводе рядом с находящимся под давлением питающим резервуаром для измерения расхода поступающего в пневматический транспортный трубопровод пылевидного угля. Выходной сигнал этого расходомера порошка используется так называемым отображающим поток регулятором для управления открытием порошкового клапана, установленного между питающим резервуаром и пневматическим транспортным трубопроводом. Альтернативно, отображающий поток регулятор может использовать выходной сигнал от системы взвешивания, которой оснащен находящийся под давлением питающий резервуар для управления открытием порошкового клапана.
Проведенные заявителем данной заявки недавние испытания показали, что, несмотря на современное управление массовым расходом, массовый расход в транспортном трубопроводе и вдувающих трубопроводах неожиданно подвергается значительным отклонениям. Заявитель обнаружил, что эти отклонения в массовом расходе становятся тем значительнее, чем длиннее является пневматический транспортный трубопровод.
Техническая проблема
Основной задачей данного изобретения является уменьшение отклонений в массовом расходе, наблюдаемые в, прежде всего длинном, пневматическом транспортном трубопроводе, соединяющем транспортный бункер, в находящемся выше по потоку местоположении и распределительное устройство в находящемся ниже по потоку местоположении.
Общее описание изобретения
Система вдувания для твердых частиц в соответствии с данным изобретением в некоторой степени содержит, известным на сегодняшний день образом, расположенный в находящемся выше по потоку местоположении транспортный бункер, устройство псевдоожижения для псевдоожижения твердых частиц на выходе транспортного бункера и образующее поток плотного газа, пневматический транспортный трубопровод, включающий в себя в находящемся ниже по потоку местоположении статическое распределительное устройство с множеством соединенных с ним вдувающих трубопроводов, и систему управления вышерасположенной части потока. Эта система управления вышерасположенной части потока, известным на сегодняшний день образом, включает в себя клапан управления вышерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся выше по потоку местоположении, и средство определения вышерасположенного массового расхода, способное измерять массовый расход твердого материала в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся выше по потоку местоположении. Эта система управления вышерасположенной части потока управляет массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся выше по потоку местоположении посредством управления открытием клапана управления вышерасположенной части потока, реагирующего на массовый расход твердого материала, измеренный в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся выше по потоку местоположении. Согласно важному аспекту данного изобретения система вдувания содержит также систему управления нижерасположенной части потока, включающую в себя по меньшей мере один клапан управления нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении выше по потоку от распределительного устройства, и датчик массового расхода основной нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе выше по потоку от распределительного устройства. Эта система управления нижерасположенной части потока управляет массовым расходом в транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении посредством управления открытием по меньшей мере одного клапана управления нижерасположенной части потока, реагирующего на мгновенный массовый расход, определенный датчиком массового расхода основной нижерасположенной части потока. Следует оценить, что это сочетание более быстрой нижерасположенной части потока с более медленной системой управления вышерасположенной части потока позволяет эффективно уменьшить отклонения в массовом расходе, наблюдаемые в пневматическом транспортном трубопроводе длиной несколько сотен метров, который соединяет транспортный бункер в находящемся выше по потоку местоположении и распределительное устройство в находящемся ниже по потоку местоположении.
В очень простом варианте осуществления система управления нижерасположенной части потока включает в себя клапан управления основной нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении выше по потоку от распределительного устройства. Эта система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении посредством управления открытием клапана управления основной нижерасположенной части потока, реагирующего на мгновенный массовый расход, определенный датчиком массового расхода основной нижерасположенной части потока.
В другом варианте осуществления система управления нижерасположенной части потока включает в себя клапан управления потока вдувания в каждом из вдувающих трубопроводов. Эта система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении посредством управления открытием всех клапанов управления потока вдувания, реагирующих на мгновенный массовый расход, определенный датчиком массового расхода основной нижерасположенной части потока. Это позволяет регулировать массовый расход во вдувающих трубопроводах более независимо друг от друга.
В другом же варианте осуществления система управления нижерасположенной части потока в каждом из вдувающих трубопроводов включает в себя клапан управления потока вдувания и датчик массового расхода вдувания. Эта система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении посредством управления открытия всех клапанов управления потока вдувания, реагирующих на мгновенный массовый расход, определенный датчиком массового расхода основной нижерасположенной части потока и датчиками массового расхода вдувания. Это позволяет лучше управлять распределением массового расхода между вдувающими трубопроводами.
Система управления нижерасположенной части потока может также содержать последовательно установленные клапан управления потока вдувания и датчик массового расхода вдувания в каждом из вдувающих трубопроводов, первый регулятор потока, получающий выходной сигнал от датчика массового расхода основной нижерасположенной части потока в виде технологического сигнала, при этом первый регулятор потока вырабатывает первый управляющий сигнал для каждого из клапанов управления потока вдувания, второй регулятор потока, получающий выходной сигнал от датчика массового расхода вдувания в виде технологического сигнала, при этом второй регулятор потока вырабатывает второй управляющий сигнал, и средство для объединения первого управляющего сигнала со вторым управляющим сигналом для выработки управляющего сигнала для клапана управления потока вдувания, установленного последовательно с последним.
В предпочтительном варианте осуществления, как схема управления вышерасположенной части потока, так и система управления нижерасположенной части потока содержат схему ограничения, способную независимо друг от друга ограничивать диапазон открытия клапана управления вышерасположенной части потока и по меньшей мере одного клапана управления нижерасположенной части потока.
В общем, средство определения вышерасположенного массового расхода содержит калиброванную систему разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер, и вычислительное устройство массового расхода, вычисляющее абсолютную величину массового расхода на основе разницы масс, измеренной калиброванной системой разностного взвешивания во время интервала измерения. Следует отметить, что это средство определения массового расхода обеспечивает высокодостоверный абсолютный массовый расход.
Предпочтительный вариант осуществления в средство определения вышерасположенного массового расхода содержит также датчик относительного массового расхода, включающий в себя датчик плотности потока и датчик скорости потока, при этом датчик плотности потока выполнен с возможностью определения концентрации твердого материала в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся выше по потоку местоположении, а датчик скорости потока выполнен с возможностью измерения скорости транспортировки на участке пневматического транспортного трубопровода в находящемся выше по потоку местоположении, при этом произведение обеих величин является относительной величиной мгновенного массового расхода на указанном участке. Далее, схемное средство объединяет относительную величину массового расхода, определенного датчиком относительного массового расхода, с абсолютной величиной массового расхода, вычисленной вычислительным устройством массового расхода, для того чтобы вырабатывать абсолютную величину массового расхода с наложенными мгновенными отклонениями, определенными датчиком относительного массового расхода.
Предпочтительный вариант осуществления датчика массового расхода основной нижерасположенной части потока системы управления нижерасположенной части потока содержит датчик относительного массового расхода. Предпочтительно этот датчик относительного массового расхода включает в себя датчик плотности потока и датчик скорости потока, при этом датчик плотности потока выполнен с возможностью определения концентрации твердого материала на участке пневматического транспортного трубопровода в находящемся ниже по потоку местоположении, а датчик скорости потока выполнен с возможностью измерения скорости транспортировки на участке пневматического транспортного трубопровода, находящемся ниже по потоку местоположении, при этом произведение обеих величин является относительной величиной мгновенного массового расхода на указанном участке.
Предпочтительно, средство определения вышерасположенного массового расхода содержит калиброванную систему разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер, и вычислительное устройство массового расхода, вычисляющее абсолютную величину массового расхода на основе разницы масс, измеренной калиброванной системой разностного взвешивания во время интервала измерения. Затем схемное средство объединяет относительную величину, определенную датчиком относительного массового расхода, с абсолютной величиной массового расхода, вычисленной вычислительным устройством массового расхода для того, чтобы формировать абсолютную величину массового расхода с наложенными мгновенными отклонениями, определенными датчиком относительного массового расхода.
Предпочтительно, такая система вдувания применяется для вдувания пылевидного угля или другого порошкообразного или гранулированного материала с высоким содержанием углерода (такого, как, например, отходы) в доменную печь.
Краткое описание чертежей
Другие цели, свойства и сопутствующие преимущества данного изобретения будут очевидны из последующего подробного описания нескольких, не ограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 - принципиальная схема системы вдувания для пылевидного угля, показывающая первый вариант осуществления системы управления.
Фиг.2 - принципиальная схема системы вдувания для пылевидного угля, показывающая второй вариант осуществления системы управления.
Фиг.3 - принципиальная схема системы вдувания для пылевидного угля, показывающая третий вариант осуществления системы управления.
Фиг.4 - диаграмма, показывающая, как данное изобретение уменьшает отклонения в массовом расходе.
На этих фигурах одинаковые номера позиций обозначают одни и те же или эквивалентные детали.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Предпочтительные варианты осуществления данного изобретения теперь описаны более подробно со ссылкой на систему вдувания пылевидного угля, как она, например, используется для вдувания пылевидного угля в фурмы доменной печи.
На фиг.1, фиг.2 и фиг.3, рамка 1 схематично разграничивает находящееся выше по потоку местоположение, где пылевидный уголь хранится в транспортном бункере 11. Эта находящееся выше по потоку местоположение обычно находится рядом с установкой для подготовки пылевидного угля. Рамка 2 схематично разграничивает находящееся ниже по потоку местоположение рядом с доменной печью, где пылевидный уголь вдувается посредством форсунок для вдувания угольной пыли, которые схематично представлены символами 131…13N, в фурмы доменной печи. Оба местоположения разделены расстоянием D, которое обычно равно нескольким сотням метров и даже может превышать 1000 м. Все показанные в рамке 1 элементы расположены в находящемся выше по потоку местоположении. Все элементы, показанные внутри рамки 2, расположены в находящемся ниже по потоку местоположении.
Пневматический транспортный трубопровод 15 используется для транспортировки по нему пылевидного угля на расстояние D от находящегося выше по потоку местоположения к находящемуся ниже по потоку местоположению. В находящемся ниже по потоку местоположении (смотри рамку 2) пневматический транспортный трубопровод 15 оснащен статическим распределительным устройством 17. Последнее разделяет воздушный поток между несколькими вдувающими трубопроводами 191-19n, которые подают пылевидный уголь на форсунки 131…13n для вдувания угольной пыли.
В находящемся выше по потоку местоположении (смотри рамку 1) пневматический транспортный трубопровод 15 соединен с устройством 21 псевдоожижения для псевдоожижения пылевидного угля на выходе транспортного бункера 11. Система 23 подачи псевдоожижающего газа вдувает псевдоожижающий газ (также называемый газом-носителем), например азот (N2), через трубопровод 25 подачи газа в устройство 21 псевдоожижения для того, чтобы псевдоожижать пылевидный уголь на выходе транспортного бункера 11 и образовывать так называемый поток плотного газа, который способен течь по пневматическому транспортному трубопроводу 15.
Псевдоожижение пылевидного угля в псевдоожижающем устройстве 21 управляется в замкнутом контуре 27 управления газом. Этот замкнутый контур 27 управления газом включает в себя газовый расходомер 29, который измеряет массовый расход псевдоожижающего газа в трубопроводе 25 подачи газа, клапан управления 31 потоком газа, который способен дросселировать газовый поток в трубопроводе 25 подачи газа, и регулятор 33 потока газа, который управляет открытием клапана управления 31 потоком газа, получая массовый расход, измеренный газовым расходомером 29 в виде сигнала обратной связи. SP - это установочное значение для регулятора 33 потока газа. Это установочное значение может, например, вычисляться с помощью ЭВМ для управления технологическими процессами в зависимости от желаемого или измеренного массового расхода пылевидного угля в пневматическом транспортном трубопроводе и/или в зависимости от других параметров.
В соответствии с данным изобретением система вдувания также содержит систему управления вышерасположенной части потока для управления массовым расходом пылевидного угля в пневматическом транспортном трубопроводе 15 в находящемся выше по потоку местоположении (рамка 1) и систему управления нижерасположенной части потока для управления массовым расходом пылевидного угля в пневматическом транспортном трубопроводе 15 в находящемся ниже по потоку местоположении (рамка 2). Несколько вариантов осуществления этой системы управления вышерасположенной части потока и системы управления нижерасположенной части потока будут описаны более подробно со ссылкой на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.
Показанная в рамке 1 на фиг.1 система управления вышерасположенной части потока содержит клапан 35 управления вышерасположенной части потока в пневматическом транспортном трубопроводе 15. Подходящим клапаном 35 управления потока является, например, клапан управления потока заявителя, продаваемый на рынке под торговой маркой GRITZKO®. Этот клапан 35 управления вышерасположенной части потока управляется первым пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) - регулятором 37 потока, который получает выходной сигнал в виде технологического сигнала PV от вычислительного устройства 39 массового расхода. Последнее косвенно вычисляет абсолютную величину для массового расхода пылевидного угля в пневматическом транспортном трубопроводе 15 на основании разницы масс, измеренной калиброванной системой 41 разностного взвешивания транспортного бункера 11, при этом он делит измеренную разницу масс на длительность интервала измерения. Таким образом, обеспечивается выраженная в кг/с величина массового расхода, которая представляет собой среднее значение величины массового расхода во время интервала измерения. Полученная величина массового расхода вышерасположенной части потока в виде технологического сигнала PV вводится в первый регулятор 37 потока, который сравнивает его с регулируемым установочным значением 45 (значение в кг/с) и обеспечивает основной управляющий сигнал 47 для клапана 35 управления вышерасположенной части потока. В схеме 49 ограничения этот основной управляющий сигнал 47 ограничен в отношении своих минимальных и максимальных величин так, чтобы быть способным заранее устанавливать диапазон открытия (минимальное открытие - максимальное открытие) для клапана 35 управления вышерасположенной части потока при нормальном режиме эксплуатации.
Показанная в рамке 2 на фиг.1 система управления нижерасположенной части потока содержит клапан 51 управления нижерасположенной части потока и датчик 53 массового расхода (далее также именуемый «датчик 53 массового расхода»). Выходной сигнал этого датчика 53 является по существу индикатором изменений в мгновенном массовом расходе на участке пневматического транспортного трубопровода 15 в находящемся ниже по потоку местоположении. Подходящим датчиком 53 относительного массового расхода является, например, емкостный датчик расхода, продаваемый фирмой F. BLOCK, D-52159 (Германия) под торговой маркой CABLOC. Последний является комбинацией емкостного датчика плотности потока и емкостно-корреляционного датчика скорости. Он измеряет концентрацию и скорость транспортировки пылевидного угля на участке измерения, при этом произведение обеих величин является относительной величиной массового расхода.
В умножителе 55 выходной сигнал 57 относительного массового расхода датчика 53 объединяется с поправочным коэффициентом 59 от находящегося выше по потоку вычислительного устройства 39 массового расхода (например, идентичной или обработанной копией сигнала 75) для формирования скорректированного технологического сигнала 63 для второго ПИД - регулятора 61. Этот скорректированный технологический сигнал 63 является репрезентативным для массового расхода вышерасположенной части потока в пневматическом транспортном трубопроводе 15 непосредственно выше по потоку от распределительного устройства 17. Регулятор 61 в виде установочного значения получает копию заданного значения 45 регулятора 37 потока в рамке 1 (или его дообработанную копию) и определяет основной управляющий сигнал 65 для клапана 51 управления потока. В схеме 67 ограничения этот основной управляющий сигнал 65 ограничен в отношении своих минимальных и максимальных величин для того, чтобы быть способным заранее устанавливать диапазон открытия для клапана 51 управления нижерасположенной части потока при нормальном режиме эксплуатации.
Система вдувания пылевидного угля, как показано на фиг.1, протестирована на испытательной установке в реальных условиях эксплуатации. Расстояние между местоположением выше по потоку и местоположением ниже по потоку в испытательной установке составляло около 500 м. На фиг.4 показаны полученные результаты испытаний. Общая продолжительность представленного на фиг.4 испытания составляла 2 часа. Это испытание подразделялось на фазу 1 и фазу II (смотри стрелки), каждая фаза имела продолжительность один час. Во время фазы 1 (то есть во время первого часа испытания) клапан 35 управления вышерасположенной части потока управляет, как описано выше, массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе 15 в находящемся выше по потоку местоположении, тогда как клапан 51 управления нижерасположенной части потока удерживается полностью открытым (открытие 100%). Во время фазы II (то есть во время второго часа испытания) клапан 35 управления вышерасположенной части потока продолжает управлять, как описано выше, массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе 15 в находящемся выше по потоку местоположении, а клапан 51 управления нижерасположенной части потока управляет, как описано выше, массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе в находящемся ниже по потоку местоположении. Кривая А на фиг.4 представляет относительное открытие клапана 51 управления нижерасположенной части потока в процентах. Кривая В представляет массовый расход, измеренный датчиком 53 в находящемся ниже по потоку местоположении. Следует отметить, что амплитуды отклонений массового расхода, измеренные датчиком 53 (смотри кривую В) во время фазы II испытания намного меньше, чем отклонения, измеренные во время фазы I.
Чтобы уменьшить риск нестабильности системы, рекомендуется выбрать меньший рабочий диапазон для клапана 35 управления вышерасположенной части потока, чем для клапана 51 управления нижерасположенной части потока. Оба рабочих диапазона могут легко регулироваться с помощью схем 49, 67 ограничения. Во время вышеуказанного испытания, рабочие диапазоны первого клапана 35 управления потока и клапана 51 управления нижерасположенной части потока были, например, установлены следующим образом:
Клапан 35 управления потока
Клапан 51 управления потока
Максимальное открытие 50%
25%
Максимальное открытие
60%
50%
Кроме того, во время испытания были использованы следующие параметры для ПИД-регулятора 37 потока в находящемся выше по потоку местоположении и ПИД-регулятора 61 потока в находящемся ниже по потоку местоположении:
Регулятор 37 потока
Регулятор 61 потока
Кр (пропорциональное усиление)
0,007
0,015
Ti (время интегрирования)
60%
50%
Остается отметить, что во время запуска системы вдувания пылевидного угля рекомендуется выключить цепь управления расходом в находящемся ниже по потоку местоположении (второй ПИД-регулятор 61 потока), то есть поддерживать постоянное открытие для клапана 51 управления потока. Кроме того, при запуске цепи управления расходом в находящемся ниже по потоку местоположении (второй ПИД-регулятор потока) настоятельно рекомендуется предварительно устанавливать открытие в пределах рабочего диапазона, определенного выше для клапана 51 управления потока. Как можно видеть на фиг.4, во время представленного на фиг.4 испытания для клапана 51 управления потока было установлено открытие в, например, 40%.
Показанная в рамке 1 на фиг.2 система управления отличается от показанной в рамке 1 на фиг.1 системы в основном тем, что датчик 69 определяет величину 71 относительного массового расхода. Подходящим датчиком для этой цели является, например, вышеупомянутый датчик CABLOC от фирмы F. BLOCK, D-52159 ROETGEN (Германия). Умножитель 73 совмещает в себе величину 71 относительного массового расхода датчика 69 с выходным сигналом 75 находящегося выше по потоку вычислительного устройства 39 массового расхода для того, чтобы сформировать скорректированный технологический сигнал 77, который используется в качестве входного сигнала для регулятора 37. Этот скорректированный технологический сигнал 77 представляет массовый расход вышерасположенной части потока в транспортном трубопроводе 15. Он является более чувствительным к быстрым отклонениям в массовом расходе, чем нескорректированный технологический сигнал находящегося выше по потоку вычислительного устройства массового расхода на фиг.1, за счет чего он способствует достижению более равномерного массового расхода в пневматическом транспортном трубопроводе 15. Переключатель 78 позволяет деактивировать датчик 69 в показанной в рамке 1 на фиг.2 системе управления, так что последняя функционирует таким же образом, что и система управления, показанная в рамке 1 на фиг.2. Из соображений стабильности, несомненно является предпочтительным запускать систему вдувания, не принимая во внимание сигнал датчика 69.
Показанная в рамке 2 на фиг.2 система управления отличается от системы, показанной в рамке 2 на фиг.1, в основном тем, что клапан 51 управления основного потока выше по потоку от статического распределительного устройства 17 заменен клапаном 791…79n управления потока вдувания в каждом вдувающем трубопроводе 191-19n. Датчик основного массового расхода и умножитель 55 являются того же типа и функционируют таким же образом, что и на фиг.1. ПИД - регулятор 81 потока определяет основной управляющий сигнал для каждого из клапанов 791…79n управления потока вдувания, регулирующих массовый расход в пневматическом транспортном трубопроводе 15 в находящемся ниже по потоку местоположении посредством управления открытием всех клапанов 791…79n управления потока вдувания, реагирующих на мгновенный массовый расход, измеренный датчиком 53 массового расхода основной нижерасположенной части потока. В корректирующей схеме 85 корректирующий сигнал 86 может вычитаться из сформированного регулятором 81 потока основного управляющего сигнала. Этот корректирующий сигнал 86 может, например, быть необработанным или дообработанным выходным сигналом 47 регулятора 37 вышерасположенного потока. Регулировочная цепь 87i, взаимосвязанная с каждым из клапанов 791…79n управления потока вдувания, добавляет сигнал 89i с постоянной величиной к выходу схемы 67 ограничения. Таким образом, становится возможна индивидуальная регулировка исходного положения каждого клапана 791 управления потока вдувания.
Система управления, показанная в рамке 1 на фиг.3, идентична системе, показанной в рамке 1 на фиг.2.
Показанная в рамке 2 на фиг.3 система управления отличается от системы, показанной в рамке 2 на фиг.2, в основном тем, что она в дополнении к датчику 53 основного массового расхода, расположенному выше по потоку от статического распределительного устройства 17, в каждом из вдувающих трубопроводов 19i содержит датчик 91i массового расхода вдувания. Каждый из этих датчиков 91i массового расхода вдувания взаимосвязан с ПИД - регулятором 93i потока, который получает выходной сигнал датчика 91i массового расхода вдувания в виде технологического сигнала PV. В суммирующей схеме 95i выходной сигнал 97i регулятора 93i потока объединяется с дообработанным выходным сигналом регулятора 81 потока для формирования управляющего сигнала 101i для клапана 79i управления потока вдувания. Это применимо к каждому из n вдувающих трубопроводов 191…192. Следует отметить, что эта система позволяет еще более улучшить равнораспределение массового расхода во вдувающих трубопроводах 19i.
В заключение, показанные на фиг.1-фиг.3 системы управления позволяют уменьшать отклонения массового расхода в пневматическом транспортном трубопроводе 15. За счет устранения в значительной степени непредсказуемых отклонений, описанные здесь системы управления обеспечивают основу для точной регулировки и дозировки вдувания пылевидного угля. Некоторые варианты осуществления также способствуют лучшему равнораспределению массового расхода во вдувающих трубопроводах 16i. Как следует отметить, вышеуказанные системы управления и их различные комбинации оптимизируют процесс вдувания пылевидного угля, делая возможным, тем самым, улучшенную работу доменной печи.
1. Система вдувания для твердых частиц, содержащая:
расположенный в находящемся выше по потоку местоположении (1) транспортный бункер (11),
устройство (21) псевдоожижения для псевдоожижения твердых частиц на выходе транспортного бункера (11) и образующее поток плотного газа,
пневматический транспортный трубопровод (15) для транспортировки потока плотного газа из устройства (21) псевдоожижения к находящемуся ниже по потоку местоположению (2), при этом пневматический транспортный трубопровод (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) включает в себя статическое распределительное устройство (17) с множеством соединенных с ним вдувающих трубопроводов (19i), и
систему управления вышерасположенной части потока, включающую в себя клапан (35) управления вышерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1), и средство определения вышерасположенного массового расхода, способное измерять массовый расход твердого материала в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1),
при этом система управления вышерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1) посредством управления открытием клапана (35) управления вышерасположенной части потока, реагирующего на массовый расход твердого материала, измеренный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1),
отличающаяся
системой управления нижерасположенной части потока, включающей в себя:
по меньшей мере один клапан (51, 79i) управления нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) выше по потоку от статического распределительного устройства (17), и
датчик (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) выше по потоку от статического распределительного устройства (17),
при этом система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) посредством управления открытием по меньшей мере одного клапана (51, 79i) управления нижерасположенной части потока, реагирующего на мгновенный массовый расход, определенный датчиком (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока.
2. Система вдувания по п.1, отличающаяся тем, что система управления нижерасположенной части потока включает в себя клапан управления (79i) потока вдувания в каждом из вдувающих трубопроводов (19i),
при этом система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) посредством управления открытием всех клапанов управления (79i) потока вдувания, реагирующих на мгновенный массовый расход, определенный датчиком (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока.
3. Система вдувания по п.1, отличающаяся тем, что система управления нижерасположенной части потока в каждом из вдувающих трубопроводов (19i) включает в себя клапан управления (79i) потока вдувания и датчик (91i) массового расхода вдувания, при этом система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) посредством управления открытия всех клапанов управления (79i) потока вдувания, реагирующих на мгновенный массовый расход, определенный датчиком (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока и датчиками (91i) массового расхода вдувания.
4. Система вдувания по п.1, отличающаяся тем, что система управления нижерасположенной части потока также содержит:
последовательно установленные клапан (79i) управления потока вдувания и датчик (91i) массового расхода вдувания в каждом из вдувающих трубопроводов (91i),
первый регулятор потока, получающий в виде технологического сигнала выходной сигнал от датчика (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока, при этом первый регулятор потока вырабатывает первый управляющий сигнал для каждого из клапанов (79i) управления потока вдувания,
второй регулятор потока, получающий в виде технологического сигнала выходной сигнал от датчика (91i) массового расхода вдувания, при этом второй регулятор потока вырабатывает второй управляющий сигнал, и
средство для объединения первого управляющего сигнала со вторым управляющим сигналом для выработки управляющего сигнала для клапана (79i) управления потока вдувания, установленное последовательно с последним.
5. Система вдувания по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что система управления нижерасположенной части потока включает в себя клапан (51) управления основной нижерасположенной части потока, расположенный в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) выше по потоку от распределительного устройства (17),
при этом система управления нижерасположенной части потока выполнена с возможностью управления массовым расходом в пневматическом транспортном трубопроводе (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2) посредством управления открытием клапана (51) управления основной нижерасположенной части потока, реагирующего на мгновенный массовый расход, определенный датчиком (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока.
6. Система вдувания по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что как схема управления вышерасположенной части потока, так и система управления нижерасположенной части потока содержат схемы ограничения, способные независимо друг от друга ограничивать диапазон открытия клапана (35) управления вышерасположенной части потока и по меньшей мере одного клапана (51, 79i) управления нижерасположенной части потока.
7. Система вдувания по п.5, отличающаяся тем, что как схема управления вышерасположенной части потока, так и система управления нижерасположенной части потока содержат схемы ограничения, способные независимо друг от друга ограничивать диапазон открытия клапана (35) управления вышерасположенной части потока и по меньшей мере одного клапана (51, 79i) управления нижерасположенной части потока.
8. Система вдувания по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что средство определения вышерасположенного массового расхода содержит калиброванную систему (41) разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер (11), и вычислительное устройство (39) массового расхода, вычисляющее абсолютную величину массового расхода на основе разницы масс, измеренной калиброванной системой (41) разностного взвешивания во время интервала измерения.
9. Система вдувания по п.8, отличающаяся тем, что средство определения вышерасположенного массового расхода содержит также:
датчик (69) относительного массового расхода, включающий в себя датчик плотности потока и датчик скорости потока,
при этом датчик плотности потока выполнен с возможностью определения концентрации твердого материала на участке пневматического транспортного трубопровода (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1), а датчик скорости потока выполнен с возможностью измерения скорости транспортировки на участке пневматического транспортного трубопровода (15) в находящемся выше по потоку местоположении (1), при этом произведение обеих величин является относительной величиной мгновенного массового расхода на указанном участке, и
схемное средство (73) для объединения относительной величины массового расхода, определенной датчиком (69) относительного массового расхода, с абсолютной величиной массового расхода, вычисленной вычислительным устройством (39) массового расхода, для того, чтобы формировать абсолютную величину массового расхода с наложенными мгновенными отклонениями, определенными датчиком (69) относительного массового расхода.
10. Система вдувания по п.5, отличающаяся тем, что датчик (53) массового расхода основной нижерасположенной части потока системы управления нижерасположенной части потока содержит датчик относительного массового расхода.
11. Система вдувания по п.10, отличающаяся тем, что датчик (69) относительного массового расхода включает в себя датчик плотности потока и датчик скорости потока, при этом датчик плотности потока выполнен с возможностью определения концентрации твердого материала на участке пневматического транспортного трубопровода (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2), а датчик скорости потока выполнен с возможностью измерения скорости транспортировки на участке пневматического транспортного трубопровода (15) в находящемся ниже по потоку местоположении (2), при этом произведение обеих величин является относительной величиной мгновенного массового расхода на указанном участке.
12. Система вдувания по п.11, отличающаяся тем, что средство определения вышерасположенного массового расхода содержит калиброванную систему (41) разностного взвешивания, которой оснащен транспортный бункер (11), и вычислительное устройство (39) массового расхода, вычисляющее абсолютную величину массового расхода на основе разницы масс, измеренной калиброванной системой (41) разностного взвешивания во время интервала измерения, и
система управления нижерасположенной части потока содержит схемное средство (73) для объединения относительной величины, определенной датчиком (69) относительного массового расхода, с абсолютной величиной массового расхода, вычисленной вычислительным устройством массового расхода для того, чтобы формировать абсолютную величину массового расхода с наложенными мгновенными отклонениями, определенными датчиком (69) относительного массового расхода.
13. Доменная печь, содержащая систему вдувания по одному из пп.1-12, предназначенную для вдувания пылевидного угля или другого порошкообразного или гранулированного материала с высоким содержанием углерода в эту доменную печь.
