DE1533846C

DE1533846C - Process for regulating shaft furnaces, especially for blast furnaces

Info

Publication number: DE1533846C
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr 1000 Berlin Barounig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Publication date: 1972-10-19

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schacht- gas die Wärmeverhältnisse der Raffinationszone nurThe invention relates to a method for shaft gas the heat conditions of the refining zone only

ofenregelung, insbesondere für Hochöfen. indirekt wiedergeben kann. Für die Gleichmäßigkeitfurnace control, especially for blast furnaces. can reproduce indirectly. For the evenness

In der Grundstoffindustrie hat der Schachtofen des Endproduktes sind die Gleichmäßigkeit der nach wie vor eine entscheidende Rolle als Vorver- Temperatur wie auch die der Aufenthaltszeit des arbeiter. Dem Gewinnungsprozeß werden zumeist 5 flüssigen Metalls in der Raffinationszone notwendig, reine Naturprodukte zugeführt. Das Aufgabegut ist Ein Zuordnen, insbesondere der letzteren Größe, zur daher in seinen Einzelkomponenten stets nur mit Analyse des Abgases ist zwangläufig immer nur einer gewissen Wahrscheinlichkeit bekannt. Der Ein- innerhalb sehr weitgesteckter Grenzen der Wahrfluß der Begleitelemente auf den Prozeß ist so stark, scheinlichkeit möglich.In the basic industry, the shaft furnace has the final product are the uniformity of the continues to play a decisive role as the pre-consoli- Temperature as well as the residence time of the workers. The extraction process usually requires 5 liquid metal in the refining zone, pure natural products supplied. The task is to assign, especially the latter size, to therefore in its individual components always only with analysis of the exhaust gas is inevitably always only known to a certain degree of probability. The flow of truth within very wide limits The accompanying element on the process is so strong, probable possible.

daß man ganz allgemein von ein^m stark zufalls- io Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren abhängigen Prozeß sprechen kann. Diese Verhältnisse zur Schachtofenregelung zu schaffen, das die gebedingen nun sehr große Schwankungen der Prozeß- nannten Nachteile beseitigt und mit dessen Hilfe der ausgangsgrößen, was sich sowohl auf die Qualität Weg zwischen Informationsquelle und Empfänger als auch hinsichtlich einer Weiterverarbeitung auf die sehr gering gehalten und die Information kaum verQuantität des Fertigproduktes negativ auswirkt. 15 fälscht wird.that one very generally of a ^ m strongly accidental io The object of the invention is now to provide a method dependent process can speak. To create these relationships to the shaft furnace regulation, that is what it takes now very large fluctuations in the process-named disadvantages eliminated and with the help of the output variables, which affects both the quality path between information source and recipient as well as in terms of further processing to the very low and the information hardly verQuantität of the finished product has a negative effect. 15 is fakes.

Die. Einflußnahme des Betriebsmannes auf den Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch Prozeß geschieht bekanntlich auf Grund einer Ver- gelöst, daß als Regelgröße die Frequenz der Druckänderung des Ofenproduktes, da beim gegenwärtigen Schwankungen in der Windzufuhr benutzt wird und Stand der Kenntnisse diese Veränderung als Indikator die Regelgröße mit Hilfe der Stellgrößen Windmenge, für den Ablauf des Prozesses benutzt wird. Betrachtet 20 Windtemperatur, Windfeuchtigkeit und/oder Öl- bzw. man den gesamten Prozeß als Regelstrecke, dann Gaszusatz beeinflußt wird. In vorteilhafter Weiterwäre also das Ofenprodukt der Meßwertgeber. Es bildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die als liegt nun in der Natur dieses Meßwertgebers, daß Istwert fungierende Frequenz mit einer vorgegebenen, der Betriebsmann nur diskontinuierlich in den Besitz durch eine Datenerfassung und statistische Auswerder für ihn nützlichen Informationen gelangen kann. 25 tung der erfaßten Daten entsprechend einem be-Das wiederum bedingt, daß diese nur einen Mittelwert stimmten Ofenprodukt ermittelten Sollfrequenz verüber die Zeit zwischen zwei informationstragenden glichen wird und ein entsprechend programmierter Signalen darstellt und keine Aussage über den Echt- Rechner auf Grund der mit der Frequenzabweichung Zeitverlauf des Prozesses in diesem Zeitraum erlaubt. gegebenen Information die Stellgrößen ausgibt. Für den Hochöfner, der seine Entscheidungen nun 3° An Hand eines Ausführungsbeispiels einer nach lediglich auf Grund des Produktes, d. h. der erzielten dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Ein-Menge von Roheisen und Schlacke macht, bedeutet richtung und der Figur soll das Verfahren erläutert das jedoch, daß vom Fehlererkennen bis zum Ein- und dargestellt werden.The. Influence of the operating man on the According to the invention, this task is thereby As is known, the process occurs on the basis of a resolution that the frequency of the pressure change is the controlled variable of the furnace product, since it is used at the current fluctuation in the wind supply and State of knowledge this change as an indicator the controlled variable with the help of the manipulated variables wind quantity, is used to run the process. Considered 20 wind temperature, wind humidity and / or oil resp. the entire process is influenced as a controlled system, then gas addition. In advantageous continuation that is, the furnace product of the transducers. It formation of the invention is provided that the as it is in the nature of this transducer that the actual value functioning frequency with a given, the operating man only intermittently in possession through data acquisition and statistical ejectors useful information for him can come. 25 processing of the recorded data according to a be-Das in turn, this means that this furnace product, which has only one mean value, overcomes the setpoint frequency determined the time between two information-bearing equals and one programmed accordingly Signals and no information about the real computer due to the frequency deviation Time course of the process in this period is allowed. given information outputs the manipulated variables. For the Hochöfner who can now make his decisions 3 ° Using an exemplary embodiment of a only on the basis of the product, d. H. the achieved one-quantity working with the process according to the invention makes of pig iron and slag means direction and the figure is intended to explain the process However, that from error detection to input and are displayed.

greifen in den Prozeß Stunden vergehen können. Die Figur zeigt das Blockschaltbild einer Einrich-Engage in the process hours can go by. The figure shows the block diagram of a facility

Auch nach einem einmaligen Eingreifen des Hoch- 35 tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-Even after a one-off intervention by the high-direction to carry out the inventive method

öfners durch Verstellen beispielsweise der Windmengs f ahrens.more often by adjusting, for example, the Windmengs.

sind die Auswirkungen dieser Maßnahme erst zum Von entscheidender Bedeutung für die Analyse desare the effects of this measure only to Of crucial importance for the analysis of the

Zeitpunkt des nächsten Abstiches, also etwa nach Ofenproduktes ist neben der Temperatur auch dieThe time of the next tapping, i.e. after the oven product, is the temperature as well as the

4 Stunden, erkennbar. Ein eventueller Eingriff in das Aufenthaltszeit der Reaktionsteilnehmer in der4 hours, recognizable. A possible intervention in the residence time of the respondents in the

Verhältnis von Erz zu Koks wird sich überhaupt erst 40 Reaktionszone, denn diese Zeit begrenzt die AbgabeThe ratio of ore to coke is only 40 reaction zone, because this time limits the release

nach 10 bis 15 Stunden auswirken. Der Nutzeffekt bzw. Aufnahme der Reaktionswärme und damit dentake effect after 10 to 15 hours. The efficiency or absorption of the heat of reaction and thus the

der Regelungen hängt also praktisch nur vom Wissen Reaktionsablauf,the regulations practically only depends on the knowledge of the reaction process,

und der Erfahrung des Betriebsmannes ab. Untersuchungen haben nun gezeigt, daß das Aus·and the experience of the manager. Investigations have now shown that the

Erst in neuester Zeit ist man dazu übergegangen, . fließen von Teilchen (Schüttgüter) aus einer ÖffnungIt has only recently been switched over to. flow of particles (bulk goods) out of an opening

die Abgasanalyse rechnerisch auszuwerten und daraus 45 diskreten Charakter besitzt. Dem Ausfließen vonto evaluate the exhaust gas analysis arithmetically and from this 45 has a discrete character. The outflow of

Rückschlüsse auf die thermischen Verhältnisse im Teilchen aus einer Öffnung geht die Bildung undConclusions about the thermal conditions in the particle from an opening go to the formation and

Ofeninnern zu ziehen und dieses Prinzip für Hoch- \ Zerstörung dynamisch unbeständiger und sich imTo pull the furnace inside and this principle for high \ destruction dynamically inconsistent and in the

ofenregelungen auszunutzen. Ein digitaler Rechner Gleichgewicht befindlicher Gewölbe über diesen öff-to take advantage of oven controls. A digital computer equilibrated vaults over this open

gibt dabei per Programm nach Verarbeitung der aus nungen voraus.specifies the program after processing the assumptions.

der kontinuierlichen Verfolgung der Abgasanalyse 50 Die vor den Gas- oder Windformen eines Hochgewonnen Informationen entsprechende Regelbefehle ofens entstehende Gaszone innerhalb des Aufgabeaus. - gutes kann mit einem solchen Gewölbe verglichenthe continuous tracking of the exhaust gas analysis 50 Die in front of the gas or wind forms of a Hochgewonnen Information corresponding control commands of the oven developing gas zone within the feed outlet. - good can be compared with such a vault

In der Praxis sind einer derartigen Regeleinrich- werden. Die Ausdehnung dieser Verbrennungs- oder rung jedoch sowohl hinsichtlich der Genauigkeit als Oxydationszone ist gegeben durch das Gleichgewicht auch der Schnelligkeit Grenzen gesetzt. In letzter 55 zwischen dem in dieser Zone herrschenden Gasdruck Konsequenz nämlich ist für die Analyse des Roh- und dem Gewicht der darauf lastenden Säule an eisens die Raffinationszone im Unterofen maßgebend. Aufgabegut. Die absinkende Säule verursacht einen Dort findet die eigentliche Reaktion statt. Das ent- Zusammenbrach des entstandenen Gewölbes, welches stehende Gas, das nun von der Raffinationszone aus sich nun mit stückigem Aufgabegut füllt. Aus diesen über die einzelnen Umformungsstationen bis zur 60 eingedrungenen Teilchen wird nun ein neues Gewölbe Gicht aufsteigt, ist auf diesem Wege mannigfachen in der Weise gebildet, daß der eindringende Gasstrom und statistisch kaum erfaßbaren Veränderungen aus- die vor seiner Front liegenden Teilchen vor sich hergesetzt Daraus resultierende Verlustinformationen, treibt. Diese verfestigen bzw. verdichten sich in einer Scheininformationen und Relationsfehler können das Entfernung, die durch die Gleichheit der zur weiteren Nutzsignal so weit vertalscnen, dali nur ein erneoncner 65 Verfestigung notwendigen Arbeit und der verblieben-Aufwand an wahrscheinlichkeitstheoretischen Opera- den Energie des Gasstromes bestimmt wird. Es kommt tionen die Nutzinformation aus den Rauschvorgängen dann zu einer Ablenkung des Gasstromes an dieser hervorheben kann. Es ist offensichtlich, daß das Ab- Teilchenfront. Der abgelenkte Gasstrom dringt in dieIn practice such control devices are required. The expansion of this combustion or However, both in terms of accuracy and the oxidation zone, there is equilibrium there are also limits to speed. In the last 55 between the gas pressure prevailing in this zone The consequence is for the analysis of the raw and weight of the pillar on which it weighs Ironically, the refining zone in the lower furnace is decisive. Feed. The sinking column causes one This is where the actual reaction takes place. The resulting vault collapsed, which standing gas, which now fills with lumpy feed material from the refining zone. From these A new vault is now created over the individual forming stations up to the 60 penetrated particles Gout rises, is in this way formed in manifold ways in such a way that the penetrating gas stream and statistically hardly detectable changes from the particles lying in front of his front Resulting loss information, drives. These solidify or condense in one Pseudo information and relational errors can cause the distance, which is caused by the equality of the to the further The useful signal is distributed so far that only one permanent 65 consolidation of the work required and the remaining effort The energy of the gas flow is determined using probabilistic operators. It is coming The useful information from the noise processes then leads to a deflection of the gas flow at this can highlight. It is evident that the ab- particle front. The deflected gas flow penetrates into the

neue Richtung so weit vor, bis auch, hier eine Verfestigung der Teilchenfront eintritt und er erneut abgelenkt wird. So entsteht eine Zirkulation des Gases in einem Hohlraum, der als Oxydations- oder Verbrennungszone allgemein bekannt ist.new direction so far, until also, here a solidification the particle front enters and it is deflected again. This creates a circulation of the gas in a cavity commonly known as the oxidation or combustion zone.

Das Wechselspiel zwischen Aufbau und Zusammenbruch dieser Gaszone wirkt sich als periodische
Druckschwankung in der Windzufuhr aus. Die
Frequenz dieser Schwankungen ist ein Indikator für
die Geschwindigkeit, mit der das Aufgabegut nach io Windmenge durch ihre Energie befähigt ist, den unten sinkt und damit auch ein Indikator für die Hohlraum im Aufgabegut zu schaffen, auf dessen Aufenthaltszeit der Reaktionsteilnehmer in den ver- Veränderung das Regelverfahren beruht,
schiedenen Temperaturzonen, jedoch hauptsächlich Als Anwendungsmöglichkeiten kommen beispiels-The interplay between build-up and collapse of this gas zone has a periodic effect
Pressure fluctuation in the wind supply. the
Frequency of these fluctuations is an indicator of
the speed with which the input material is enabled by its energy to lower the amount of wind and thus also to create an indicator for the cavity in the input material, on whose dwell time the reaction participant in the change the control process is based,
different temperature zones, but mainly Possible applications include:

der Reaktionszone. Der Zusammenhang zwischen der weise folgende in Frage: Verbrennung und Vergasung Einsturzfrequenz der Möllersäule, die, wie schon er- 15 von feinkörnigem Material, Brennen von Kalk und wähnt, Schwankungen in der Windzufuhr hervorruft, Gips, Schwelung von bitumösen Brennstoffen,the reaction zone. The relationship between the wise following in question: combustion and gasification The frequency of collapse of the Möllersäule, which, as it did before from fine-grained material, burned lime and imagines, causes fluctuations in the wind supply, gypsum, smoldering of bituminous fuels,

ist. Die Erfindung ermöglicht weiterhin eine wesentlich zielorientierte Steuerung des Prozesses bei Minimierung der Kosten, wodurch eine weitaus höhere Treffsicherheit bei der Zusammensetzung des 5 Ofenproduktes gewährleistet ist.is. The invention also enables the process to be controlled in a substantially goal-oriented manner Minimization of costs, which means that the composition of the 5 oven product is guaranteed.

Die Erfindung bleibt selbstverständlich nicht auf Hochöfen beschränkt. Das Verfahren läßt sich mit gleichem Erfolg auch bei jedem Schachtofen anwenden, vorausgesetzt, daß die zur Reaktion zugeführteThe invention is of course not restricted to blast furnaces. The procedure can be done with Apply the same success to every shaft furnace, provided that the one supplied to the reaction

und den Veränderungen des Ofenproduktes wird mit statistischen Methoden ermittelt und als Sollfrequenz der Regelstrecke 9 zugeführt. Die Winddruckschwankungen werden von dem Meßwertgeber 1 erfaßt. Dieser ist ein Druckmeßgerät. In diesem Meßgerät kann beispielsweise eine Membrane vorhanden sein, die eine Tauchspule durch ein permanentes Feld schwingen läßt. Es wird so eine den Druckschwankungen entsprechende Spannung erzeugt. Diese Spannung wird dem Verstärker 2, der die Spannungswerte in der Amplitude begrenzt, zugeführt. Das Kippglied 3 und das Differenzierglied 4 setzen die Spannung in Digitalwerte um. Durch den Gleichrichter 5 gelangen nur Impulse bestimmter Polarität in den Zähler 6, der dann die mit der Sollfrequenz im Punkt 7 zu vergleichende Istfrequenz liefert. Die Frequenzabweichung wird dem Rechner 8 mitgeteilt. Dieser mit einem dem gewünschten Ofenprodukt entsprechenden Programm versehene Rechner errechnet dann auf Grund der mit der Frequenzdifferenz gegebenen Information entsprechende Stellgrößen für das Regelsystem, und gibt sie in den geschlossenen Regelkreis ein oder verändert die entsprechenden Stellgrößen. Die Windmenge, die Windtemperatur, die Windfeuchtigkeit sowie öl- oder Gaszusätze kommen hierbei als Stellgrößen in Frage.and the changes in the furnace product are determined using statistical methods and used as a target frequency the controlled system 9 is supplied. The wind pressure fluctuations are recorded by the transducer 1. This is a pressure measuring device. In this measuring device, for example, a membrane can be present be that oscillates a moving coil through a permanent field. It becomes one of the pressure fluctuations corresponding voltage generated. This voltage is fed to the amplifier 2, which limits the amplitude of the voltage values. The Flip-flop 3 and the differentiating element 4 convert the voltage into digital values. Through the rectifier 5 only pulses of a certain polarity get into the counter 6, which then sends the one with the setpoint frequency supplies the actual frequency to be compared in point 7. The frequency deviation is communicated to the computer 8. This computer is provided with a program that corresponds to the desired oven product then on the basis of the information given with the frequency difference, corresponding manipulated variables for the control system, and enters them into the closed control loop or changes the corresponding ones Manipulated variables. The amount of wind, the wind temperature, the wind humidity and oil or gas additives come into question here as manipulated variables.

Der Rechner 8 bestimmt auch den Abfragezyklus für den Zähler 6. Dem Zähler 6 kann aber auch ein Schreiber oder ein anderes Anzeigegerät zugeordnet sein, auf deren Anzeigewerte hin der Betriebsmann selbstregelnd eingreifen kann.The computer 8 also determines the interrogation cycle for the counter 6. The counter 6 can also be a Be assigned to a recorder or another display device, and the operating man will respond to their display values can intervene in a self-regulating manner.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind, daß der Weg zwischen Informationsquelle und Empfänger so kurz ist, daß die Information kaum durch eintretende Störungen verfälscht werden kann und daß ein sofortiger Eingriff in den laufenden Prozeß möglich ist, da praktisch der kürzeste Regelkreis gegeben Apold-Fleißner-Ofen, Streufeuerpfen, Mischbegichtungsofen. The particular advantages of the invention are that the path between the information source and recipient is so short that the information can hardly be falsified by occurring disturbances and that Immediate intervention in the running process is possible, since practically the shortest control loop is given Apold-Fleissner oven, scatter fire, mixed coating oven.

Claims

Patent claims:

1. A method for regulating shaft furnaces, in particular for blast furnaces, characterized in that that the frequency of the pressure fluctuations in the wind supply is used as the controlled variable and the controlled variable with the help of the Manipulated variables such as amount of wind, wind temperature, wind humidity and / or oil or gas additive are influenced will.

2. The method according to claim 1, characterized in that the acting as the actual value Frequency with a predetermined, through a data acquisition and statistical evaluation of the recorded data compared according to a certain furnace product determined target frequency and a correspondingly programmed computer (8) based on the frequency deviation given information outputs the manipulated variables.

3. Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized in that that a pulse counter (6) which outputs the actual frequency and which detects the pressure fluctuations Pressure measuring device (1), an amplifier (2) with amplitude limitation, a KippgÜed (3), a Differentiating element (4) and a rectifier (5) are connected upstream.

4. Device according to claim 3, characterized in that the pulse counter (6) from Computer (8) can be queried at certain time intervals. '■' · ■ '

5. Device according to claim 3, characterized in that the pulse counter (6) is a

. Recorder or a display device is assigned.

1 sheet of drawings