CS225560B1

CS225560B1 - Method of monitoring thermodynamic process in cupola

Info

Publication number: CS225560B1
Application number: CS969481A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Dr Ing Hladik; Miloslav Ing Valis; Zorro Vasicek
Original assignee: Jaroslav Dr Ing Hladik; Valis Miloslav; Zorro Vasicek
Priority date: 1981-12-23
Filing date: 1981-12-23
Publication date: 1984-02-13

Abstract

Vynález se týká způsobu sledování termodynamického procesu v kuplovně bez keramické vyzdívky s dvojitým ocelovým pláštěm protékaným chladicí kapalinou. Účelem vynálezu je získat objektivní informace o termodynamických dějích probíhajících v peci, které by bylo možno využít pro racionalizaci provozu pece. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo tím, že se měří teplota chladicí vody alespoň na třech výškových úrovních pece a naměřených rozdílů teplot na jednotlivých úrovních se vyhodnocuje množství tepla uvolněné v příslušné části kuplovny a na základě takto získaných údajů se mění vstupní parametry kuplovny, například poměr paliva k surovinám, množství anebo teploty vzduchu vháněného do pece, výška zavážky, přičemž průtok chladicí vody se udržuje konstantní.The invention relates to a method of monitoring the thermodynamic process in a cupola furnace without ceramic lining with a double steel jacket flowing with a cooling liquid. The purpose of the invention is to obtain objective information about the thermodynamic processes taking place in the furnace, which could be used to rationalize the operation of the furnace. According to the invention, this purpose is achieved by measuring the temperature of the cooling water at least at three height levels of the furnace and the amount of heat released in the relevant part of the cupola furnace is evaluated based on the measured temperature differences at individual levels and, based on the data thus obtained, the input parameters of the cupola furnace are changed, for example the ratio of fuel to raw materials, the amount and/or temperature of the air blown into the furnace, the height of the charge, while the flow rate of the cooling water is kept constant.

Description

Vynález se týká způsobu sledování termodynamického procesu v kuplovně bez keramické vyzdívky s dvojitým ocelovým pláštěm protékaným chladicí kapalinou. Účelem vynálezu je získat objektivní informace o termodynamických dějích probíhajících v peci, které by bylo možno využít pro racionalizaci provozu pece. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo tím, že se měří teplota chladicí vody alespoň na třech výškových úrovních pece a naměřených rozdílů teplot na jednotlivých úrovních se vyhodnocuje množství tepla uvolněné v příslušné části kuplovny a na základě takto získaných údajů se mění vstupní parametry kuplovny, například poměr paliva k surovinám, množství anebo teploty vzduchu vháněného do pece, výška zavážky, přičemž průtok chladicí vody se udržuje konstantní.The invention relates to a method for monitoring the thermodynamic process in a cupola furnace without a ceramic lining with a double steel jacket flowing through a coolant. The purpose of the invention is to obtain objective information about the thermodynamic processes occurring in the furnace which can be used to rationalize the operation of the furnace. According to the invention, this is achieved by measuring the temperature of the cooling water at at least three furnace levels, and measuring the temperature differences at the individual levels, evaluating the amount of heat released in the respective part of the cupola, and fuel to raw materials, the amount or temperature of the air blown into the furnace, the charging height, while keeping the cooling water flow constant.

Vynález se týká způsobu sledování termodynamického procesu v kuplovně bez keramické vyzdívky s dvojitým ocelovým pláštěm protékaným chladicí kapalinou.The invention relates to a method for monitoring the thermodynamic process in a cupola furnace without a ceramic lining with a double steel jacket flowing through a coolant.

Tavící proces v kuplovně, která se plní surovinou současně s palivem, jímž bývá obvykle koks, probíhá kontinuálně a zavážení pece sé děje shora v odměřených dávkách. Při tavení v tomto typu pece je značná spotřeba tepelné energie, z níž jen menší část je využita pro vlastní tavení a ohřev suroviny na teplotu vyžadovanou následným technologickým zpracováním. Větší část spotřeby jsou ztráty, které jsou způsobeny ohřevem chladicí vody, odvodem tepla kouřovými plyny a nespáleným CO ápod. Tyto ztráty vyplývají ze samotné podstaty kuplovny. Tyto ztráty lze zlepšením hoření do jisté míry ovlivnit řízením termodynamických procesů v peci. Získat dostatečně objektivní informace o termodynamických procesech probíhajících v peci je však velmi obtížné, neboť neexistuje zařízení nebo metoda pro přímé měření teploty v peci či teploty taveniny vytékající z pece. O probíhajících procesech jsou získávány informace pouze analýzou chemického složení kouřových plynů, měřením výkonu pece nepřímými metodami apod. Výsledky, získané měřením teploty vytékající taveniny pomocí pyrometru, jsou pro řízení pece nepoužitelné. ·“The melting process in the cupola furnace, which is fed with the raw material simultaneously with the fuel, which is usually coke, proceeds continuously and the charging of the furnace is carried out from above in measured doses. In this type of furnace there is a considerable consumption of thermal energy, of which only a minor part is used for the actual melting and heating of the raw material to the temperature required by subsequent technological processing. Most of the consumption is losses caused by heating of cooling water, heat dissipation by flue gases and unburnt CO fumes. These losses result from the very essence of the cupola. These losses can be influenced to some extent by controlling the thermodynamic processes in the furnace by improving combustion. However, it is very difficult to obtain sufficiently objective information about the thermodynamic processes taking place in the furnace, since there is no device or method for directly measuring the furnace temperature or the melt temperature exiting the furnace. Information about ongoing processes is obtained only by analyzing the chemical composition of the flue gases, by measuring the furnace performance by indirect methods, etc. The results obtained by measuring the temperature of the melt flowing out using a pyrometer are not usable for controlling the furnace. · "

Uvedenou problematiku, řeší způsob sledování termodynamického procesu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se měří teplota chladicí vody alespoň na třech výškových úrovních kuplovny a z naměřených rozdílp teplot n:a jednotlivých úrovních se vyhodnbcyje míjožství; tepla uvolněné v příslušné)části kuplovny a ha základě takto získaných^; údajů !se mění vstupní parametry kuplovny, například poměr paliva k surovinám,, mnbžství anebo teploty vzduchu vháněného do pece, výška zavážky, přičemž průtok chladicí vody se udržuje konstantní. ; :This problem is solved by the method of monitoring the thermodynamic process according to the invention, which consists in measuring the temperature of the cooling water at at least three height levels of the cupola, and measuring the temperature difference between the measured temperature differences n: and the individual levels; the heat released in the relevant part of the cupola furnace and on the basis of the heat thus obtained ^; The input parameters of the cupola furnace change, for example the ratio of fuel to raw materials, the amount or temperature of the air blown into the furnace, the charging height, while keeping the cooling water flow constant. ; :

Předmětným způsobem sé nepřímo sleduje jak množství tepla uvolněné v peci, které je přímo závislé na poměru množství paliva a suroviny á na množství vzduchu foukaného do pece, tak i rozdělení tepla ve vertikálním směru, které přímo souvisí s kválitou tavícího procesu a je funkcí jak granulometrie koksu, tak i množství vzduchu vháběného do pece. Pokud dochází k hoření v peci příliš nízko nebó příliš vysoko, taviči proces je neefektivní. Při měření se vychází z předpokladu, že tepelný odpor přestupové cesty vnitřku pece do chladicí vody se nemění. Získané údaje tedy představují objektivní informaci o dějích probíhajících v peci a je možno je jako okamžité hodnoty využít pro ruční i automatické řízení spalovacího procesu pece změnou poměru paliva k surovině ve vsázce nebo změnou teploty vzduchu vháněného do pece a změnou množství vzduchu.In this way, it indirectly monitors both the amount of heat released in the furnace, which is directly dependent on the ratio of the amount of fuel and feedstock to the amount of air blown into the furnace, and the vertical distribution of heat directly related to the quality of the melting process. as well as the amount of air injected into the furnace. If the furnace burns too low or too high, the melting process is ineffective. The measurement assumes that the thermal resistance of the transfer path of the furnace interior to the cooling water does not change. The obtained data thus represent objective information about the processes occurring in the furnace and can be used as instant values for manual and automatic control of the furnace combustion process by changing the ratio of fuel to feedstock or by changing the temperature of the air blown into the furnace and changing the amount of air.

Předmět vynálezu je objasněn na obr. 1, kde je schematicky znázorněno umístění měřicích bodů v chladicím obvodě pece a na obr. 2, kde. je blokové schéma obvodu zpracovávajícího údaje z jednotlivých měření.The subject matter of the invention is illustrated in Fig. 1, where the location of the measuring points in the cooling circuit of the furnace is schematically shown, and Fig. 2, where. is a block diagram of a circuit processing data from individual measurements.

Vynález je dále podrobněji popsán a objasněn pomocí výkresu, na němž je na obr. 1 schematicky znázorněna kuplovna s rozmístěním měřicích míst a na obr. 2 jsou nakreslena bloková schémata, vyhodnocovacích jednotek s vyznačením operací probíhajících v jednotlivých blocích.The invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which schematically the cupola with the location of the measuring points is schematically illustrated and in FIG. 2, there are diagrams of evaluation units showing the operations taking place in individual blocks.

Šachtová pec 1 je ochlazována chladicí kapalinou protékající pláštěm 2 pece. Průtok chladivá se udržuje konstantní. Teplota chladicí kapaliny je snímána prvním teplotním čidlem 3 v místě vstupu 4 chladicí kapaliny do chladicího obvodu druhým a třetím čidlem 5, 6 rozmístěnými diagonálně na úrovni 7 předpokládané polohy místa hoření v ose pece, a čtvrtým teplotním čidlem 8 umístěným na výtoku 9 chladicí vody z chladicího systému pece. Údaj o teplotě T₃ ze čtvrtého teplotního čidla 8 spolu s údajem o teplotě T_tz prvního teplotního čidla je veden na první vyhodnocovací jednotku 11, která z rozdílu T₃ — T, obou teplot vyhodnocuje množství tepla uvolněné v peci a vysílá odpovídající signál Y, sloužící pro řízení chodu pece. Údaje z obou čidel jdou spolu s údajem o. teplotě T'₂ z druhého teplotního čidla 5 a údajem o teplotě T₂ ze třetího teplotního čidla 6 na druhou vyhodnocovací jednotku 12. Zde je z podílu množství tepla uvolněné pod a nad úrovní 7 předpokládané polohy místa hoření v ose pece vyhodnocen posuv skutečné polohy místa hoření vůči této předem stanovené poloze a výstupní signál Z druhé vyhodnocovací jednotky 12 je opět použit pro řízení chodu pece. Pro vlastní vyhodnocení se bere střední hodnota T₂ z teplot naměřených druhým a třetím teplotním čidlem 5, 6. Reprezentativnost naměřených teplotních údajů závisí kromě jiného ná přesnosti, s níž je dodržována podmínka konstantního průtoku chladicí kapalíny. Signály Y i Z lze použít podle vhodného algoritmu k automatickému řízení množství tepla dodaného do pece, tzn. poměru koksu k surovinám, nebo teploty vzduchu vháněného do pece a k řízení množství tohoto vzduchu, případně ke změnám výšky zavážky pece.The shaft furnace 1 is cooled by a coolant flowing through the furnace jacket 2. The refrigerant flow rate is kept constant. The temperature of the coolant is sensed by a first temperature sensor 3 at the point of coolant inlet 4 into the cooling circuit by a second and a third sensor 5, 6 disposed diagonally at level 7 of the predicted position of the burning point in the furnace axis. furnace cooling system. The temperature T ₃ from the fourth temperature sensor 8, together with the temperature T _t from the first temperature sensor, is routed to the first evaluation unit 11, which evaluates the amount of heat released in the furnace from the difference T ₃ -T, serving for controlling the operation of the furnace. The data from both sensors go together with the temperature T ' ₂ from the second temperature sensor 5 and the temperature T ₂ from the third temperature sensor 6 to the second evaluation unit 12. Here, the fraction of the heat released is below and above the expected position 7 The displacement of the actual position of the combustion site relative to this predetermined position is evaluated and the output signal from the second evaluation unit 12 is again used to control the operation of the furnace. For the evaluation itself, the mean value T ₂ is taken from the temperatures measured by the second and third temperature sensors 5, 6. The representativeness of the measured temperature data depends inter alia on the accuracy with which the constant coolant flow condition is observed. The Y and Z signals can be used according to a suitable algorithm to automatically control the amount of heat delivered to the furnace, i. the ratio of coke to raw materials, or the temperature of the air blown into the furnace and the amount of air to be controlled, as well as changes in the furnace charge height.

Claims

I will invent the subject

Method for monitoring a thermodynamic process in a cupola furnace without a ceramic lining with a double steel jacket flowing through a coolant, characterized in that the temperature of the cooling water is measured at at least three height levels of the cupola, and the measured temperature differences at each level The cupola furnace and the input parameters of the cupola furnace change, for example the ratio of fuel to raw materials, the amount or temperature of the air blown into the furnace, the charging height, while keeping the cooling water flow constant.

2. A method for monitoring the thermodynamic process in a cupola furnace according to claim 1, characterized in that the temperature at a given level is determined as the average of at least two measuring points at that level r located around the furnace circumference. !