DE2201595B2

DE2201595B2 - Verfahren und Einrichtung zur Ermitt lung von den Hochofenprozeß beschreiben den Zustandsgrößen

Info

Publication number: DE2201595B2
Application number: DE19722201595
Authority: DE
Inventors: Martin G. Dr.-Ing. Frohberg; Miloje Dr.-Ing. Milicevic
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-01-11
Filing date: 1972-01-11
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE2201595A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung des Wertes mindestens einer den Hochofenprozeß beschreibenden Zustandsgröße, insbesondere einer solchen Zustandsgröße, die als Regelgröße zur Führung des Hochofenprozesses herangezogen wird.

Es ist bekannt, den Hochofenprozeß durch eine oder mehrere Zustandsgrößen, die sich aus dem laufenden Prozeß en littein lassen, zu charakterisieren und sie zur Führung des Prozesses zu verwenden. Diese Zustandsgrößen müssen zur genauen und insbesondere zur optimalen Führung des Hochofenprozesses möglichst exakt ermittelt werden und, da sie eine Aussage über den aktuellen Zustand des Prozesses enthalten sollen, fortlaufend errechnet werden und ständig greifbar sein.

Beim Hochofenprozeß, der bekanntlich einen chemischen Reaktionsprozeß mit unvollständiger Information darstellt, ist eine fortlaufende und zuverlässige Ermittlung derjenigen Zustandsgrößen, die aus der

22Oi

Untersuchung der Möllerstoffe oder durch eine Anayse des Roheisens gewonnen werden, nicht möglich. Eine fortlaufende Ermittlung ist bisher nur für solche Zustandsgrößen üblich, die sich aus der Analyse des vom Hochofen abgegebenen Gichtgases und des züge-Führten Heißwindes direkt errechnen lassen.

Es wird im allgemeinen angestrebt, als Zustandsgrößen zur Führung des Hochofenprozesses den spezifischen Verbrauch von Kohlenstoff, Sauerstoff und Wärmeenergie anzugeben. Andere kennzeichnende Zustandsgrößen können der Anteil des an der indirekten Reduktion der Eisenoxyde beteiligten Kohlenstoffs oder bestimmte Zeitkonstanten des Prozeßverlaufs, wie der Verbleib des in den Hochofen eingebrachten Kohlenstoffs, sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die es ermöglichen, die zur Führung eines Hochofenprozesses erforderlichen Zustandsgrößen mit großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu ermitteln und auch während der Zeiträume zwischen den Abstichen zuverlässige aktuelle Werte der Zustandsgrößen auszugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelöst, daß der Wert der Zustandsgröße sowohl auf einem vorwiegend deduktiven Wege über die meßtechnische Beobachtung der Ein- und Ausgangsgrößen des Hochofenprozesses, als auch auf einem vorwiegend induktiven Wege durch Vorausberechnung aus Eingangsgrößen des Hochofenprozesses auf Grund der theoretischen Kenntnis der chemisch-physikalischen Prozeßvorgänge errechnet wird, daß die auf unterschiedlichen Wegen erhaltenen Werte der Zustandsgröße in Abhängigkeit von weiteren Prozeßinformationen gewichtet werden und daß anschließend aus den beiden Werten ein Mittelwert gebildet wird. Während bisher bekannte Verfahren zur Ermittlung der den Hochofenprozeß beschreibenden Zustandsgrößen nur den deduktiven Weg verwenden, liefert die Vorausberechnung auf Grund des mit der Erfindung gleichzeitig vorgeschlagenen induktiven Weges eine zusätzliche Information, die bei der Errechnung des Wertes der Zustandsgrößen berücksichtigt wird und zu einer erhöhten Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieser aktuellen Größen beiträgt.

In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens nach der Erfindung werden beim Überschreiten einer vorbestimmten Differenz zwischen den auf unterschiedlichen Wegen ermittelten Werten der Zustandsgröße über einen vorgegebenen Zeitraum Testgrößen abgefragt, die über die Funktionsfähigkeit der verwendeten Meß- und Analyseeinrichtungen Aufschluß geben. Durch diese Weiterbildung ist es möglich, die zusätzliche Information, die durch Berechnung der Zustandsgröße auf eine von dem deduktiven Weg weitgehend unabhängige Weise erhalten wird, dazu zu benutzen, um beim Auftreten von Differenzen zwischen den beiden Werten der Zustandsgröße auf einen Fehler bei der Ermittlung der Zustandsgröße auf dem einen oder auf dem anderen Wege zu schlie- fo ßen. Darüber hinaus ermöglicht die zusätzlich erhaltene Information Rückschlüsse auf den tatsächlichen Verlauf des Hochofenprozesses.

Um bei einen möglichen Ausfall von Teilen der zur Ermittlung der Zustandsgrößen auf dem einen oder (>-; dem anderen Wege erforderlichen Einrichtungen einen Notbetrieb zu gewährleisten, bei dem die Prozeßfuhrung dann vorwiegend durch die Daten des nicht gestörten Weges beeinflußt wird, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens nach der Erfindung vorgesehen, daß bei Feststellung eines Fehlers in der Funktionsfähigkeit einer Meß- und Analyseejnrichtung das Gewicht desjenigen Wertes der Zustandsgröße, bei dessen Ermittlung ein Fehler festgestellt wurde, herabgesetzt und/oder ein den Fehler anzeigendes Signal ausgegeben wird.

Eine ähnliche dem Prozeßverlauf angepaßte Änderung des Gewichts der Werte der Zustandsgrößen wird dadurch erreicht, daß nach einer Veränderung des Sollwertes der Zustandsgröße das Gewicht des auf deduktivem Wege ermittelten Wertes der Zustandsgröße vorübergehend um vorgegebene Beträge herabgesetzt wird und/oder daß für die Ermittlung der Zustandsgrößen auf deduktivem Wege zusätzlich Schätz- oder Erfahrungswerte für den Prozeßverlauf herangezogen werden. Hiennit ist zunächst eine Steuerung des Hochofenprozesses so lange möglich, bis die Ausgangsdaten unter den veränderten Sollbedingungen zur Verfugung s.t rhen und der Steuerungsvorgang mit fortschreitender Betriebszeit in einen Regelungsvorgang überfuhrt wird. Die zusätzlich herangezogenen Erfahrungswerte können beispielsweise mit Hilfe statistischer Methoden gewonnen worden sein.

Es ist vorteilhaft, für das erfindungsgemäße Verfahren bezogene Zustandsgrößen zu verwenden. Demgemäß sieht die Erfindung vor, daß als Zustandsgrößen das Verhältnis der Menge des dem Möller insgesamt entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs und/oder das Verhältnis der Menge des dem Möller durch indirekte Reduktion entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs und/oder das Verhältnis der im Hochofenprozeß verbleibenden Wärmemenge zur Menge des dem Erzmöller insgesamt entzogenen Sauerstoffs ermittelt werden.

Zur Vereinfachung des Verfahrens ist es weiterhin vorteilhaft, daß die Zustandsgrößen unter Verwendung der Werte der Gichtgaszusammensetzung errechnet werden, wobei die Werte der Gichtgaszusammensetzung auf deduktivem Wege durch direkte Analyse des Gichtgases und auf induktivem Wege unter Verwendung einer Bilanzierungsrechnung für die in den Hochofen eingebrachten Stoffe ermittelt werden, da in diesem Fall zur Ermittlung der Zustandsgrößen aus den Ein- und Ausgangsgrößen des Prozesses bzw. aus den Eingangsgrößen und der vorausberechneten Gichtgaszusammensetzung die Ermittlung der Zustandsgrößen auf deduktivem und induktivem Wege mit demselben Teil der Datenverarbeitungsanlage ohne Programmänderung durchgeführt werden kann.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen insbesondere darin, daß die den Hochofenprozeß beschreibenden Zustandsgrößen mit erhöhter Sicherheit berechnet werden. Ein Fehler, der in einer falsche.i Analyse bzw. in einer nicht einwandfrei funktionierenden Meß- und Analyseeinrichtung seine Ursache hat, wird erkannt und kann in seinen Auswirkungen vermindert werden. Das gilt insbesondere dann, wenn zusätzlich Einrichtungen zur gezielten Ermittlung der Fehlerursache vorgesehen sind. Stehen beispielsweise nach Veränderungen im Hochofenbetrieb noch keine stationären Ausgangsgrößen des Prozesses bei den veränderten Betriebsbedingungen zur Verfugung, so geht bei Verwendung der auf deduktivem und induktivem Wege ermittelten Werte der Zustandsgrößen als Regelgrößen für den Hoch-

ofenprozeß die Regelung des Prozesses wegen des Ausfalls von auf deduktivem Wege ermittelten Werten in eine Steuerung des Prozesses über. Eine Rückkehr zum Regelungsvorgang erfolgt bei weitgehend unveränderten Eingangsdaten mit zunehmender Betriebszeit. Eine entsprechende Verlegung der Art der Führung des Hochofenprozesses zum überwiegend gesteuerten oder zum überwiegend geregelten Prozeß ergibt sic'i, je nach Art der Störung, beim Ausfall oder bei fehlerhafter Ermittlung von Meß- oder Rechenwerten.

Daraus ergibt sich, daß bei einer Führung des Hochofenprozesses auf Grund von sowohl auf deduktivem als auch auf induktivem Wege ermittelten und als Regelgrößen verwendeten Zustandsgrößen eine erhöhte Betriebssicherheit der Anlage erreicht wird.

Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine Blockdarstellung der Gesamteinrichtung zur Ermittlung von den Hochofenprozeß beschreibenden Zustandsgrößen,

F i g. 2 eine Blockdarstellung der Recheneinrichtung zum Ausrechnen der noch nicht gewichteten und gemittelten Werte der Zustandsgrößen,

F i g. 3 eine Blockdarstellung der Recheneinrichtung zur Berechnung der zeit- und systemabhängigen Faktoren für die jeweils auf deduktivem und induktivem Wege zu ermittelnden Werte der Zustandsgrößen,

F i g. 4 eine Blockdarstellung der Recheneinrichtung zur Vorausberechnung der Gichtgaszusammensatzung und

F i g. 5 eine Blockdarstellung der Bewertungs- und Mittelungseinrichtung für die jeweils auf deduktivem und induktivem Wege ermittelten Werte der Zustandsgrößen.

In der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels werden die folgenden, jeweils auf eine Mengeneinheit (z. B. 1 kg) des erzeugten Roheisens bezogene Größen benutzt:

k · Cy, ■ ft_w = Durch den Wind zugeführte Wärmemenge, mit k = — , c_n- = Spezi-

fische Wärme des Windes, η _w = Temperatur des Windes. Durch das Gichtgas abgeführte Wärmemenge, mit c_c = Spezifische Wärme des Gichtgases, &_ti = Temperatur des Gichtgases.

Menge des Kohlenstoffs im Gichtstaub.

Menge des Kohlenstoffs im Koks. Menge des Kohlenstoffs im Heizöl. Menge des Wasserstoffs in der Verbrennungszone.

Anteil des Kohlenmonoxyds im Gichtgas. 60 v,

Anteil des Kohlendioxyds im Gichtgas.

Korrigierter Anteil des Kohlendi- c,

oxyds im Gichtgas, der die durch das Vorbandensein von Kalziumkarbonat im Möller hervorgerufenen Anteile des Kohlendioxyds im Gichtgas berücksichtigt.

35

Ph₁X, =

/⁷N₁. c. =

Ph₂. if =

Ph₂O. » ⁼

Pn,. h· —

PFeO = PFc₂O₃ =

Pc. «κ =

PMn. RK =

Pp. R/; ⁼

PSi₁RK = ^rCaCOj =

'CaCO₃. K+ öl. —

'H₂.! = ^rO₂,Nj. ΙΓ =

"C =

V_n- =

^rC0. C ⁼ "CO₂. C =

"H₂. G = "N₂. G = "CO. IVr =

40

45

c_G- &_G =

50

"¹C₁OL
"¹H₂₁H

PCO.G

CO. FcO ⁼

"CO. MnO —

"CO. P₂O₅ =

"CO₁SiO₂ =

⁵⁵ "CO₂₁CaCO₃ ⁼ "CO₂₁FeO =

'CO₂₁Fe₂O₃ =

'CO₂₁MnO₂ ⁼

"O₃₁, =

"O₂₁FeO₁S =

Anteil des Wasserstoffs im Gichtgas.

Anteil des Stickstoffs im Gichtgas.

Anteil des Wasserstoffs im Wind.

Anteil des Wassers im Wind.

Anteil des Stickstoffs im Wind.

Anteil des an der indirekten Reduktion beteiligten Wasserstoffs.

Anteil des Eisens vom FeO im Roheisen.

Anteil des Eisens vom Fe₂O., im Roheisen.

Gewünschter Anteil des Kohlenstoffs im Roheisen.

Gewünschter Anteil des Mangans im Roheisen.

Gewünschter Anteil des Phosphors im Roheisen.

Gewünschter Anteil des Siliziums im Roheisen.

Verhältnis des verbrauchten Kalziumkarbonats zur erzeugten Rohcisennienge.

Verhältnis des Kohlenstoffs aus dem Kalziumkarbonal zum Kohlenstoff in den Brennstoffen.

Koeffizient der indirekten Reduktion.

Koeffizient der indirekten Reduktion des Wasserstoffs.

Verhältnis des Sauerstoffs zum Stickstoff im feuchten Wind.

Gichtgasmenge.

Windmenge.

Menge des Kohlenmonoxyds im Gichtgas.

Menge des Kohlendioxyds im Gichtgas.

Menge des Wasserstoffs im Gichtgas. Menge des Stickstoffs im Gichtgas. Menge des Kohlenmonoxyds in der Verbrennungszone.
Menge des Wasserstoffs in der Verbrennungszone.

Menge des während der direkten Reduktion des FeO entstandenen Kohlenmonoxyds.

Menge des während der direkten Reduktion des MnO entstandenen Kohlenmonoxyds.
Menge des während Reduktion des P₂O₅ Kohlenmonoxyds.
Menge des während Reduktion des SiO₂ Kohlenmonoxyds.

Menge des aus dem CaCO₃ entstandenen Kohlendioxyds. Menge des während der indirekten Reduktion des FeO entstandenen Kohlendioxyds.

Menge des während der indirekten Reduktion des Fe₂O, entstandenen Kohlendioxydsy

Menge des während der indirekten Reduktion des MnO₂ entstandenen Kohlendioxyds.

Gesamtmenge des vom Eisenerz reduzierten Sauerstoffs.
Gesamtmenge des Sauerstoffs im FxO.

der direkten entstandenen

Die in den Gleichungen enthaltenen Zahlenangaben stellen jeweils durch die chemischen Gegebenheiten bedingte Umrechnungsfaktoren dar. Die Werte dieser Umrechnungsfaktoren sind in den betreffenden Recheneinrichtungen durch entsprechend vorgegebene Konstanten berücksichtigt.

In F ι g. 1 stellt ein Block 1 den Hochofenprozeß mit den Eingangsgrößen Brennstoffe 2, Möller 3, Wind 4 und den Ausgangsgrößen Gichtgas S, Roheisen 12 dar. Mit Meß- und Analyseeinrichtungen 20, 30, 40, 50 werden aus den Ein- und Ausgangsgrößen die Brennstoffangaben 2t, 22, Möllerangaben 31, 32, Windangaben 41, 42, 43 und Gichtgasangaben 51, 52. 53, 54 ermittelt. Eine Recheneinrichtung 8 berechnet abwechselnd, und zwar in Abhängigkeit von der Stellung einer Umschaltvorrichtung 9, die deduktiven Werte z_lrf, z_2d, z_3d der Zustandsgrößen 2,, z₂, Z₃ aus den gemessenen Angaben 43, 53, 54 unter Zuhilfenahme der in einer Recheneinrichtung 6 errechneten Größen 63 (deduktiver Weg) und die induktiven Werte z,_f, z₂₍, z_3; der Zustandsgrößen aus den gemessenen Angaben 43, 53 und den in einer Recheneinrichtung 7 vorausberechneten Gichtgasangaben 71 sowie wiederum unter Zuhilfenahme der

in der Recheneinrichtung 6 errechneten Größen 63 (induktiver Weg). Die von der Recheneinrichtung 8 berechneten Werte z_ld, z_u, z_ld, z_2f, z_3d, z₃, werden dann über die Umschaltvorrichtung 9 einer Bewertungs- und Mittelungseinrichtung 10 zugeführt, die schließlich die endgültigen Werte der Zustandsgrößen ζ,, Z₂, z₃ ausgibt. Die Steuerung der Umschaltvorrichtung 9 durch einen Taktgeber 9a sowie die Beeinflussungder Bewertungs-und Mittelungseinrichtung 10

ίο durch eine Steuereinrichtung 11 werden später noch erläutert.

In F i g. 2 sind Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Recheneinrichtung 8 zum Errechnen der deduktiven und induktiven Werte der Zustandsgrößen Z₁ bis z₃

is dargestellt. Die Berechnung dieser Werte erfolgt aus den der Recheneinrichtung 8 zugeführten Größen 43 (ti_w), 53 (0_C), 63 (Ph₂,, r Q_2-N₂,w, PcO₂₁G¹*") ^und 54 bzw. 71 (pco,,o> Pco.c Pn,.g) gemäß den nachfolgenden Gleichungen.

zo Die Werte z_1<f und z,_f der Zustandsgröße z, werden jeweils ermittelt als das Verhältnis der Menge des dem Möller insgesamt entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs nach der Formel

Z b7W 2 - PCO₁. G + 0-5 (PCO₂₁G Z_u DZW. Z₁Iι —

Pco„G + Pco.g

Die Werte z_2d und z₂, der Zustandsgröße z₂ werden jeweils ermittelt als das Verhältnis der Menge des dem Möller durch indirekte Reduktion entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs nach der Formel

PCO₂.G

Die Werte z_3d und z₃₍ der Zustandsgröße z₃ ergeben sich jeweils als das Verhältnis der im Hochofenprozeß verbleibenden Wärmemenge zur Menge des dem Erzmöller insgesamt entzogenen Sauerstoffs nach der Formel

_ 18164 · ρ co,
z_3d bzw. Z₃₁- -

+ 5535 · p_co,_G + 10 k-c_wn_w -

In F i g. 3 sind Einzelheiten der in F i g. 1 gezeigten Recheneinrichtung 6 zur Berechnung der zeit- und systemabhängigen Faktoren γ,,γη,,,,γο,,ν,, »-,PcOj.c¹»·"' p_H j für die jeweils auf deduktivem und induktivem Wege zu ermittelnden Werte der Zustandsgrößen dargestellt. Die Berechnung dieser Faktoren erfolgt aus den der Recheneinrichtung 6 zugeführten Größen 21 (^h₂.*, mc, öl» "¹CIc). 31 O^-CaCO₃)* 41 (Ρη,,ιτ, Ph&.w, Pn₂.w, Vw) und 51 (Pco^c, Pco,g< Ph₂,g> Pn₂,g) ^nacn folgenden Gleichungen:

45

PCO₂-G¹"¹ =

_ Pco,,g + Pco.g

¹ + ^rCaCO,. K + OL

mit

55

60

0,12

CK

Ph₂..- =

~ Ph₂.g

mit

(5 a)

+ Ph₂.w ' ^vw

und

V_n =

Pn₂,g

•Vw

(5 b)

0.5

+ Ph₂.,-)

P CO₂₁C"" + °'5 (Pco.g + Ph₂. ■■) - »Ό,,N₂. w "

^ 10

- 0,21 -(I -Ρη,ο.,τ) + 0,5

_ , ( p_H)o.(c) + 0,5 Ph₂O₁W ., .

rO₁₁N₁, w ϊ— ■ 6 a)

u./y (I - phjO.»»')

(Die Faktoren 0,21 und 0,79 gelten für nicht mit Sauerstoff angereicherten Wind. Bei mit Sauerstoff angereichertem Wind ändern sich diese Faktoren entsprechend.)

Pn₃. w ' PH₂^g. . _v^ durch eine Bilanzierungsrechnung auf Grund der in

Pn₂,ο ίο den Hochofen eingebrachten Stoffe. Als Eingangs-

r_{Hj (} = 1 9Ö~Ji~s ■ (⁷) größen werden der Recheneinrichtung 7 die Größen

PH₂ W ■ Vw + · mu „ ²² ("¹H₂.-' "¹CoL, "»Ck). 32 (UcO₂₁Fc₂O₁' "CO,. MnO₂

²'^υ1 ' "CO₂₁CaCO₃,, "O₂. ,,"(J₂₁FeO. _g),42(p_H ,_y, ly), 52 (m_COv()

, π·· ^ . . T₃. .... . . T₇- . · (Psi.KE, ΡΜη,Λκ, Pp ÄE. Pc rf) sowie die in dei

In F ι g. 4 sind Einzelheiten der in F ι g. 1 gezeigten ,₅ Recheneinrichtung 6 errechnetenGrößen 61 (r ) unc

Recheneinrichtung7 zur Vorausberechnung der Gicht- 62 (r_H ,) zugeführt

gaszusammensetzung erläutert. Diese Vorausberech- Aus'den zugeführten Größen werden zunächst di<

nung der Gichtgaszusammensetzung bildet die wesent- im Gichtgas enthaltenen Mengen von Wasserstof

hche Grundlage zur Ermittlung der Werte der Zu- _Ph Kohlendioxyd ü_COi _c, Kohlenmonoxyd r_c0 <

standsgroßen auf induktivem Wege. Die Berechnung ₂₀ und Stickstoff- _c nacrTfolgenden Formeln berech

der Großen p_Co₂,_c, Pco.g, Pn₂,g und Ph₂.g erfolgt net:

^ÜH₂. G = (1 - ^rH₂, i) ' ^yH₂, Ver ß)

mit

^H₂. ver nach Gleichung (5 a)

¹¹CO₂. G = ^CO₂-Fe₂O₃, + ^yCO₂,FeO + ^CO₂-MnO₂ + "COj.CaCO,. ~ ^rH₂, i " ^υΗ₂. Kcr (9)

mit

"CO₂.FcO = 2-Γ,·· y_Oj,₉ - UCO₂₁Fe₂O₃₁ (9;,)

fCO. G = «co. FeO + "CO₁SiO₂ + »CO, MnO + "CO₁P₂O, + V_CO. y„ - (ucO,MnQ, + "CO₂₁Fe₂O₃ + "CO₂₁FcO

mit

"CO₁FeO = ² ("O₂₁FeO. g ~ ?i " "O₂, g) + "CO₂. Fc₂O₃ (l()_a)

und

"O₂. FeO. 9	22,145 ,	«CG.	60,05
	1117 ^FeO ~*~ ^P ¹^⁰³ '	12,01	61,98
	ferner mit	54,93 ^J
"CO₁S₁O₂	44,82
"CO. MnO
	22,415
"CO, Ver	5493 ^ΡΜη·«^ε
	112,075
*^mC.DR*	22,415 .
1201 (^mc.K + ^mCöL	^mC,DR)
, ²⁴<02	PMn RE ■+
Pc j<e ' 2806 PS'.ke '

(mc,_DR = Menge des Kohlenstoffs, die für die direkte Reduktion und für die Lösung im Roheisen verbraucht wird.

υ N₂, ο =^: °<⁷⁹ ' ¹V-

Nach Summierung der ausgerechneten Mengenanteile gemäß der Formel

= ^yH₂,o +

+ v_COiG + u_N;,_c (12)

werden die relativen Anteile der einzelnen Gase am Gichtgas nach den Formeln

Pco, G -

, G

V N₂, G

(13)

(14)

(15)

(16)

errechnet und als Größen 71 über die Umschaltvorrichtung 9 der Recheneinrichtung 8 zugeführt. In dem gewählten Ausführungsbeispiel wird die Größe p_{H G} allerdings für die weitere Berechnung nicht menr verwendet; sie kann jedoch als Kontrollgröße herangezogen werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Umschaltvorrichtung 9 schaltet, gesteuert von einem Taktgeber 9a, den Datenfluß in der Weise, daß der Recheneinrichtung 8 abwechselnd die gemessenen Werte 54 und die berechneten Werte 71 als Gichtgaszusammensetzung zugeführt werden. Gleichzeitig werden die durch die Recheneinrichtung 8 errechneten Werte der Zustandsgrößen, die je nach Stellung der Umschaltvorrichtung 9 abwechselnd auf deduktive und auf induktive Weise ermittelt worden sind, der Stellung der Umschaltvorrichtung 9 entsprechend als auf deduktivem Wege ermittelte Zustandsgrößen z_u, z_2d, z_3d oder als auf induktivem Wege ermittelte Zustandsgrößen z_u, Z₂,-, z_3j der Bewertungs- und Mittelungseinrichtung 10 zugeführt.

In F i g. 5 sind Einzelheiten der Bewertungs- und Mittelungseinrichtung 10 sowie die Steuereinrichtung 11 dargestellt. Die auf deduktivem Wege ermittelten Werte z_id, z_2i, z_3i und die auf induktivem Wege ermittelten Werte z_u, z_2i, z_3i werden den Teilen 101 und 102 der Einrichtung 10 zugeführt. Im Teil 101 werden

(11) jeweils z_ld mit z_u, z_2d mit z_2i sowie z_3i mit z₃, ver

glichen. Stimmen der deduktive und der induktive ' Wert einer Zustandsgröße überein, so veranlaßt ein Signal 103, daß diese Werf*, im Teil 102 jeweils mit dem gleichen Gewicht versehen und anschließend gemittelt werden.

Stimmen dagegen der deduktive und der induktive Wert einer Zustandsgröße nicht überein, so wird beim Auftreten einer einen vorgegebenen Betrag und eine

ίο vorgegebene Zeitdauer überschreitende Differenz ein Signal 104 an die Steuereinrichtung 11 ausgegeben. Auf dieses Signal hin werden Testgrößen 23, 33,44,55 abgefragt, die über das ordnungsgemäße Funktionieren der Meß- und Analyseeinrichtunr;en 20,30,40 und

is 50 Aufschluß geben. Bei Feststellung einer Fehlfunktion mindestens einer der Einrichtungen 20,30,40 oder 50 wird ein den Fehler anzeigendes Signal ausgegeben. Tritt die festgestellte Fehlfunktion in der Gichtgasmeß- und -analyseeinrichtung 50 auf, wird gleichzeitig das Gewicht der auf deduktivem Wege ermittelten Werte z_ld. z_2d, z_3d durch ein Signal 111 in dem Teil 102 herabgesetzt. Im anderen Fall. d. h. beim Auftreten einer Fehlfunktion in einer oder mehreren der Meß- und Analyseeinrichtungen 20, 30, 40 wird gleichzeitig mit dem Fehlersignal das Gewicht der auf induktivem Wege ermittelten Werte ζ,,, Z₂,, Z₃, durch ein Signal 112 in dem Teil 102 herabgesetzt.

Die im erstgenannten Fall gleich und in den beiden letztgenannten Fällen unterschiedlich bewerteten deduktiven und induktiven Werte werden anschließend im Teil 102 gemittelt. Die gemittelten Werte werden dann als Istwerte der Zustandsgrößen z, bzw. z₂ bzw. \ ausgegeben.

Die Steuereinrichtung 11 enthält außerdem eine — nicht dargestellte -- zeitabhängige Steuerung, die bewirkt, daß nach einer Veränderung des für die Regelung des Hochofens vorgegebenen Sollwertes einer Zustandsgröße das Gewicht der auf deduktivem Wege ermittelten Werte z_ld, z_2d, z_3d, ebenfalls durch das Signal 111, im Teil 102 vorübergehend herabgesetzt wird.

Wird nach Ausgabe des Signals 104, d. h. bei vorhandener Differenz zwischen deduktivem und induktivem Wert einer Zustandsgröße, weder in der Einrichtung 50 noch in den Einrichtungen 2P 30 oder 40 eine Fehlfunktion festgestellt, so ist dies ein Zeichen dafür, daß der Hochofenprozeß selbst nicht ordnungsgemäß verläuft. In einem solchen Fall muß über entsprechende Steuer- oder Regeleinrichtungen in den Hochofenprozeß eingegriffen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung des Wertes mindestens einer den Hochofenprozeß beschreibenden Zustandsgröße, insbesondere einer Zustandsgröße, die als Regelgröße zur Führung des Hochofenprozesses herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert der Zustandsgröße sowohl auf einem vorwiegend deduktiven Wege über die meßtechnische Beobachtung der ι ο Ein- und Ausgangsgrößen des Hochofenprozesses, als auch auf einem vorwiegend induktiven Wege durch Vorausberechnung aus Eingangsgrößen des Hochofenprozesses aufgrund der theoretischen Kenntnis der chemisch-physikalischen Prozeßvorgänge errechnet wird, daß die auf unterschiedlichen Wegen erhaltenen Werte der Zustandsgröße in Abhängigkeit von weiteren Prozeßinformationen gewichtet werden und daß anschließend aus den beiden Weiten ein Mittelwert gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim überschreiten einer vorbestimmten Differenz zwischen den auf unterschiedlichen Wegen ermittelten Werten der Zustandegröße über einen vorgegebenen Zeitraum Testgrößen abgefragt werden, die über die Funktionsfähigkeit der verwendeten Meß- und Analyseeinrichtungen Aufschluß geben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bsi Feststellung eines Fehlers in der Funktionsfähigkeit einer Meß- und Analyseeinrichtung das Gewicht desjenigen Wertes der Zustandsgröße, bei dessen Ermittlung ein Fehler festgestellt wurde, herabgesetzt und/oder ein den Fehler anzeigendes Signal ausgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Zustandsgröße als Regelgröße zur Führung des Hochofenprozesses herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Veränderung des Sollwertes der Zustandsgröße das Gewicht des auf deduktivem Wege ermittelten Wertes der Zustandsgröße vorübergehend um vorgegebene Beträge herabgesetzt wird und/oder daß für die Ermittlung der Zustandsgrößen auf deduktivem Wege zusatzlieh Schätz- oder Erfahrungswerte für den Prozeßverlauf herangezogen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Zustandsgrößen das Verhältnis (Z₁) der Menge des dem Möller insgesamt entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs und/oder das Verhältnis (z₂) der Menge des dem Möller durch indirekte Reduktion entzogenen Sauerstoffs zur Menge des vergasten Kohlenstoffs und/oder das Verhältnis (z₃) der im Hochofenprozeß verbleibenden Wärmemenge zur Menge des dem Erzmöller insgesamt entzogenen Sauerstoffs ermittelt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsgrößen unter Verwendung der Werte der Gichtgaszusammensetzung errechnet werden, wobei die Werte der Gichtgaszusammensetzung auf deduktivem Wege durch direkte Analyse des Gichtgases und auf induktivem Wege unter Verwendung einer Bilanzierungsrechnung für die in den Hochofen eingebrachten Stoffe ermittelt werden.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenveraibtuuiigsanlage vorgesehen ist, der über Meß- und Analyseeinrichtungen (20, 30, 40, 50) die Ein- und Ausgangsgrößen (2, 3, <i, 5) des Hochofenprozesses zugeführt sind und die einen Rechner, welcher die Zusammenhänge zum Errechnen der Zustandsgrößen auf deduktivem und auf induktivem Wege eingespeichert enthält, sowie eine Bewertungs- und Mittelungseinrichtung (10) aufweist, welche die auf unterschiedlichen Wegen errechneten Werte der Zustandsgrößen zunächst mit einem Gewicht versieht und dann aus den beiden Werten einen Mittelwert bildet.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitabhängige Vergleichseinrichtung für die auf deduktivem und induktivem Wege ermittelten Werte jeweils derselben Zustandsgröße vorgesehen ist, die mit einer Auslösevorrichtung zum Abfragen von über die Funktionsfähigkeit der verwendeten Meß- und Analyseeinrichtungen Aufschluß gebende Testgrößen verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (50) zur selbsttätigen Analyse der Gichtgaszusammensetzung vorgesehen ist und der Rechner eine Recheneinrichtung (7) umfaßt, welche die Zusammenhänge zur Vorausberechnung der Gichtgaszusammensetzung unter Verwendung der Eingangsgrößen des Hochofenprozesses eingespeichert enthält.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner eine Recheneinrichtung (6) umfaßt, welche alle zeit- und systemabhängigen Faktoren (r,·, γη,,,-, To₂₁N₂, w, PcO₂. σ*~>, p_H ,) für die auf deduktivem und induktivem Wege zu ermittelnden Werte 0er Zustandsgrößen (z_1; z₂, Z₃) laufend aus den Ein- und Ausgangsgrößen des Hochofenprozesses berechnet.