RU2293936C2 - Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace - Google Patents
Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2293936C2 RU2293936C2 RU2005104767/02A RU2005104767A RU2293936C2 RU 2293936 C2 RU2293936 C2 RU 2293936C2 RU 2005104767/02 A RU2005104767/02 A RU 2005104767/02A RU 2005104767 A RU2005104767 A RU 2005104767A RU 2293936 C2 RU2293936 C2 RU 2293936C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- air
- temperature
- charge
- fluidized bed
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области управления пирометаллургическими процессами цветной металлургии, в частности к обжигу металлургической шихты в кипящем слое, и может найти применение в других областях автоматизации технологических процессов.The invention relates to the field of control of pyrometallurgical processes of non-ferrous metallurgy, in particular to firing a metallurgical charge in a fluidized bed, and can find application in other areas of automation of technological processes.
Цель изобретения - повышение надежности работы печи и качества получаемого огарка.The purpose of the invention is to increase the reliability of the furnace and the quality of the cinder.
Известен способ управления процессами обжига шихты в кипящем слое (Буровой И.А. Автоматическое управление процессами в кипящем слое. М.: Металлургия, 1969 г., с.420-437). Согласно этому способу управления процессами в кипящем слое управляющие воздействия на температуру формируются на статических и динамических математических моделях. Эти воздействия изменяют расход шихты в печь или в форкамеру или расход воздуха под подину печи по величине отклонения температуры и серы от заданных величин. Недостатком этого способа является то, что при технической реализации способа возникают затруднения идентификации моделей, а следовательно не всегда удается поддерживать необходимую точность управления процессом. При этом инерционность процесса снижения температуры огарка остается практически неуправляемой. Подача воды (впрыскивание ее на слой огарка в печи или изменение теплосъема через охлаждающие кессоны, установленные в слое огарка в реакционной зоне печи) приводит к попаданию влаги в газоочистные сооружения и не устраняет ранее отмеченные недостатки. Кроме того, прорывы кессонов всегда сопровождаются остановкой печи. Все это приводит к ухудшению работы газоочистных сооружений и выбросу мелких частиц сырья (огарка) в атмосферу. Поскольку в этом случае количество возврата в слой кипящего слоя хаотически движущихся мелких частиц снижается, ухудшается также качество готового огарка.A known method of controlling the processes of firing a mixture in a fluidized bed (Burovoy IA Automatic control of processes in a fluidized bed. M: Metallurgy, 1969, S. 420-437). According to this method of controlling processes in a fluidized bed, control actions on temperature are formed on static and dynamic mathematical models. These effects change the charge flow into the furnace or in the prechamber or the air flow under the hearth of the furnace according to the deviation of temperature and sulfur from the given values. The disadvantage of this method is that with the technical implementation of the method there are difficulties in identifying the models, and therefore it is not always possible to maintain the necessary accuracy of the process control. In this case, the inertia of the process of reducing the temperature of the cinder remains virtually uncontrollable. Water supply (injecting it onto the cinder layer in the furnace or changing the heat removal through cooling caissons installed in the cinder layer in the reaction zone of the furnace) leads to moisture entering the gas treatment facilities and does not eliminate the previously noted drawbacks. In addition, breakouts of caissons are always accompanied by a stop of the furnace. All this leads to a deterioration in the operation of gas treatment facilities and the release of small particles of raw materials (cinder) into the atmosphere. Since in this case the amount of return of chaotically moving small particles into the fluidized bed layer decreases, the quality of the finished cinder also deteriorates.
Известен также способ управления процессом остановки печи обжига шихты в кипящем слое (а.с. 1310443, Салихов З.Г. и др., МКИ: С 22 В 1/10 от 05.12.85 г., опубл. 15.05.87 г., бюл. №18). Согласно этому изобретению только в режиме остановки печи одновременно прекращают подачу шихты и дутьевого воздуха в печь, а температуру огарка в печи снижают впрыскиванием воды в слой обжигаемого огарка, что опять таки приводит к появлению пара в газоочистных сооружениях и снижению надежности их работы.There is also a method of controlling the process of stopping a furnace for firing a mixture in a fluidized bed (A.S. 1310443, Salikhov Z.G. et al., MKI: C 22 V 1/10 from 05.12.85, publ. 05.15.87 g. Bulletin No. 18). According to this invention, only in the stopping mode of the furnace, the supply of charge and blast air to the furnace is simultaneously stopped, and the cinder temperature in the furnace is reduced by injecting water into the calcined cinder layer, which again leads to the appearance of steam in the gas treatment facilities and a decrease in the reliability of their operation.
Наиболее близким техническим режимом (прототипом) по функциональному назначению и решаемой задаче является способ управления процессом обжига шихты в печи кипящего слоя (а.с. 1310443, Салихов З.Г. и др., МКИ: С 22 В 5/10 от 05.12.85 г.), включающий измерение расходов дутья и шихты, изменение их в зависимости от содержания серы в исходной шихте и контроля температуры в форкамере и в зависимости от нее определение содержания серы в шихте с учетом расходов дутья и шихты.The closest technical mode (prototype) in terms of functionality and the problem to be solved is a method of controlling the process of firing the charge in a fluidized bed furnace (A.S. 1310443, Salikhov Z.G. et al., MKI: C 22 V 5/10 of 05.12. 85 g), including measuring the costs of blast and charge, changing them depending on the sulfur content in the initial charge and temperature control in the prechamber, and depending on it, determining the sulfur content in the charge, taking into account the costs of the blast and charge.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы печи КС, упрощение процесса управления температурным режимом обжига и улучшение качества готовой продукции.The technical result of the invention is to increase the reliability of the KS furnace, simplifying the process of controlling the temperature regime of firing and improving the quality of the finished product.
Это достигается тем, что в качестве управляющего воздействия под подину печи КС дополнительно подают азот (в газовой форме), задают температуру обжига заданного состава шихты, стабилизируют необходимые (для рабочего режима печи КС) расчетные значения расхода шихты в КС и расхода или давления воздуха или газовоздушной смеси под подиной печи КС, измеряют величину отклонения (рассогласования) температуры огарка от заданной и пропорционально измеренного рассогласования изменяют одновременно и в противофазе расход воздуха и азота подаваемых под подину до полного устранения указанного рассогласования при поддержании давления газовоздушной смеси под подиной печи КС на заданном уровне, а остановку печи производят путем уменьшения заданной температуры огарка в КС из условия обеспечения полного прекращения процесса обжига всех фракций шихты в КС.This is achieved by the fact that, as a control action, nitrogen (in gas form) is additionally supplied under the hearth of the KS furnace, the firing temperature of the given charge composition is set, the necessary (for the KS furnace operating mode) operation is calculated, the calculated values of the charge consumption in the KS and air flow or pressure or gas-air mixture under the hearth of the KS furnace, measure the deviation (mismatch) of the cinder temperature from the set and proportionally measured mismatch, change simultaneously and in antiphase the flow of air and nitrogen are supplied x under the hearth until the indicated mismatch is completely eliminated while maintaining the pressure of the gas-air mixture under the hearth of the KS furnace at a predetermined level, and the furnace is stopped by reducing the set temperature of the furnace in the KS from the condition that the firing process of all charge fractions in the KS is completely stopped.
На чертеже приведена функциональная схема реализации предложенного способа (предлагаемого изобретения), где приняты следующие обозначения функциональных элементов, достаточных для реализации или иллюстрации заявляемого способа управления: 1 - печь кипящего слоя (КС) с форсунками на подине, которые разделяют ее на камеру 2 для подачи и смешения газообразных энергоносителей (воздух, азот и т.д.) и на реакционную камеру 3 для подачи обжигаемой шихты и получения огарка в КС; 4 - линии подачи газов через обратные клапана (не обозначены) и запорно-регулирующие органы 5 и 6;7 и 8 - соответственно датчики давления в камере 2 и температуры Т (t) огарка в реакционной камере 3; 9 задатчик задания температуры Тзад; 10 - элемент сравнения текущей температуры и формирующий разность температур ξ(t)=Тзад-Т(t); 11 - функциональный блок формирования управляющего воздействия, например, по пропорционально-интегрирующему закону, с выходным элементом масштабирования управляющего воздействия на органы 5 и 6. Выход датчика давления 7 через элемент сравнения текущего давления P(t) и Рзад соединен с одним из входов функционального блока 11. Это более предпочтительный вариант соединения выхода датчика 7.The drawing shows a functional diagram of the implementation of the proposed method (the present invention), where the following designations of functional elements are accepted, sufficient to implement or illustrate the claimed control method: 1 - fluidized bed furnace (KS) with nozzles on the bottom that divide it into the chamber 2 for feeding and mixing gaseous energy carriers (air, nitrogen, etc.) and to the reaction chamber 3 for feeding the calcined charge and obtaining cinder in the COP; 4 - gas supply lines through non-return valves (not indicated) and shut-off-regulating bodies 5 and 6; 7 and 8, respectively, pressure sensors in chamber 2 and temperature T (t) of the cinder in the reaction chamber 3; 9 setpoint temperature reference T ass ; 10 - an element for comparing the current temperature and forming the temperature difference ξ (t) = T ass -T (t); 11 - a functional block for generating a control action, for example, according to a proportional-integrating law, with an output element for scaling the control action on the organs 5 and 6. The output of the pressure sensor 7 through the current pressure comparison element P (t) and Р back is connected to one of the inputs of the functional block 11. This is a more preferred option for connecting the output of the sensor 7.
Каналы подачи воздуха и азота в камеру 2 присоединены через любой смеситель (не обозначен), прикрепленный непосредственно к стенке камеры 2 или установленный в любом другом месте. Выход датчика давления 7 в камере 2 может быть соединен также непосредственно на функциональный блок 11 или на вход вычислительного блока (не показан), выдающего заданное значение Тзад температуры огарка в КС при заданных значениях состава шихты, его расхода в печь КС и расхода или давления газовоздушной смеси в камеру 2. Перечисленные технологические параметры рассчитываются и задаются вручную оператором или вычислительным блоком из условия создания в реакционной камере (зоне) - 3 печи КС скорости восходящего потока Vнорм, характерной для нормального (спокойного) псевдоожиженного слоя для всех фракций полидисперсной шихты. После образования спокойного псевдоожиженного слоя сопротивление его к прохождению газовоздушной смеси или воздуха в направлении газохода практически остается стабильным и в силу этого расход или давление среды в камере 2 остается также постоянным. Поскольку расходы шихты и воздуха в рабочих режимах печи поддерживаются локальными автоматическими регуляторами (на чертеже не показаны, т.к. они широко известны специалистам). Остается только компенсировать временные отклонения ξ(t) температуры огарка, измеряемого датчиком 8, от заданной температуры Тзад на выходе задатчика 9. Основной причиной появления сигнала отклонения ξ(t) в нашем случае может быть изменение содержания серы в шихте, что трудно контролировать непрерывно с высокой точностью. Это особо усугубляется для печей КС без форкамеры.The air and nitrogen supply channels to the chamber 2 are connected through any mixer (not indicated) attached directly to the wall of the chamber 2 or installed in any other place. The output of the pressure sensor 7 in the chamber 2 can also be connected directly to the functional block 11 or to the input of a computing unit (not shown) that gives a preset value T ass of the temperature of the cinder in the COP at the given values of the composition of the charge, its consumption in the furnace of the COP, and flow or pressure gas-air mixture into chamber 2. The listed technological parameters are calculated and set manually by the operator or the computing unit from the condition for creating in the reaction chamber (zone) - 3 furnace KS the upward flow velocity V norms , typical for normal (quiet) fluidized bed for all fractions of a polydisperse mixture. After the formation of a quiet fluidized bed, its resistance to the passage of the gas-air mixture or air in the direction of the gas duct practically remains stable and, therefore, the flow rate or pressure of the medium in the chamber 2 also remains constant. Since the charge and air flow rates in the furnace operating conditions are supported by local automatic controllers (not shown in the drawing, since they are widely known to specialists). It remains only to compensate for temporary deviations ξ (t) of the temperature of the cinder, measured by the sensor 8, from the set temperature T back at the output of the setter 9. The main reason for the appearance of the deviation signal ξ (t) in our case may be a change in the sulfur content in the charge, which is difficult to continuously monitor with high precision. This is especially aggravated for KS furnaces without a prechamber.
Согласно предлагаемому способу (по предлагаемому изобретению) при появлении сигнала отклонения ξ(t), например увеличения температуры, система автоматического управления при помощи блока 11 одновременно уменьшает расход воздуха через регулирующий орган 5 пропорционально величине ξ(t) и вводит в действие канал подачи азота через регулирующий орган 6. Отметим, что темп изменения и коэффициент соотношения воздух-азот или соответствующие коэффициенты пропорциональности изменения управляющих воздействий по каналу подачи азота и воздуха в камеру 2 во время наладки и пуска печи выбирают из условия поддержания заданной величины давления в камере 2, причем указанные коэффициенты легко устанавливаются на выходе блока 11 делителем выходного сигнала (на чертеже не показан). Таким образом, если расход воздуха уменьшают, то расход азота в камеру 2 увеличивают до полного выравнивания температур Тзад=T(t) или ξ(t)=0, а выходной сигнал или показания датчика давления 7 при этом поддерживают постоянным или с отклонениями не более ±10% от заданного для нормальных режимов работы печи КС. Это объясняется тем, что увеличение расхода азота в камеру 2 приводит к торможению процессов горения серы и кислорода воздуха. Таким образом, не подавая воду на кипящий слой, не увеличивая теплосъем с кипящего слоя огарка через охлаждающие кессоны и не изменяя расход шихты, предлагаемым способом удалось устранить отклонение температуры огарка только по быстродействующему каналу управления процессом обжига. Следовательно, процесс управления чрезвычайно упростился, возможность появления конденсата, причем, сернокислого - исключается, а следовательно, надежность и долговечность работы оборудования увеличилась. Поскольку, известно, что управление восходящим газовым потоком в десятки раз быстрее, чем управление расходом твердых материалов (шихта и др.), то ошибка управления температурным режимом обжига шихты предлагаемым способом повышает точность не менее чем в 2-3 раза, т.е. качество готового огарка тоже повышается.According to the proposed method (according to the invention), when a deviation signal ξ (t), for example, a temperature increases, the automatic control system using unit 11 simultaneously reduces the air flow through the regulating body 5 in proportion to the value ξ (t) and activates the nitrogen supply channel through regulatory body 6. Note that the rate of change and the coefficient of the air-nitrogen ratio or the corresponding proportionality coefficients of the change in control actions along the channel for supplying nitrogen and air to the chamber During operation and start-up of the furnace 2, it is selected from the condition of maintaining a predetermined pressure value in the chamber 2, and these coefficients are easily set at the output of block 11 by an output signal divider (not shown in the drawing). Thus, if the air flow rate is reduced, the nitrogen flow rate into the chamber 2 is increased until the temperature is completely equalized T ass = T (t) or ξ (t) = 0, while the output signal or the readings of the pressure sensor 7 are kept constant or with deviations not more than ± 10% of the set for normal operation of the KS furnace. This is due to the fact that an increase in the flow of nitrogen into the chamber 2 leads to inhibition of the combustion processes of sulfur and oxygen. Thus, without supplying water to the fluidized bed, without increasing the heat removal from the fluidized bed of the cinder through the cooling caissons and without changing the charge consumption, the proposed method was able to eliminate the deviation of the cinder temperature only through the high-speed firing control channel. Therefore, the control process has been greatly simplified, the possibility of condensate, moreover, sulfate, is eliminated, and therefore, the reliability and durability of the equipment has increased. Since it is known that the control of the upward gas flow is ten times faster than the control of the consumption of solid materials (charge, etc.), the error in controlling the temperature regime of the charge firing by the proposed method increases the accuracy by at least 2–3 times, i.e. the quality of the finished cinder is also improving.
Применение способа особенно привлекательно, когда регламент процесса обжига шихты требует не полного сжигания серы в шихте, например, когда требуется оставить серу в пределах (1,5-3,0)% для использования в последующих металлургических переделах. В режиме остановки печи КС, оператор или ЭВМ (не показан), получив команду на останов через задатчик 9, начинает уменьшать величину Тзад до значения Тзад остан - величина температуры огарка в КС, при которой процесс обжига всех фракций шихты недостаточен даже с учетом остаточного содержания серы в шихте. В этом случае, оператор или ЭВМ следит (контролирует) также за тем, чтобы показания прибора 7 были близки или ниже нуля.The application of the method is especially attractive when the regulation of the process of firing the mixture does not require complete combustion of sulfur in the mixture, for example, when it is necessary to leave sulfur in the range (1.5-3.0)% for use in subsequent metallurgical processes. In the furnace stop mode, the compressor station, operator or computer (not shown), having received the stop command through the control unit 9, begins to reduce the value of T ass to the value of T ass stop - the value of the cinder temperature in the COP, at which the firing process of all fractions of the charge is insufficient even taking into account residual sulfur content in the mixture. In this case, the operator or the computer also monitors (controls) that the readings of the device 7 are close to or below zero.
Таким образом, использование совокупности признаков предлагаемого способа, обеспечивает повышение: надежности работы печи КС, качества продукции, эффективности использования содержания серы в шихте как при первичном обжиге, так и в последующих переделах (например, хлорирующем обжиге молотого никелевого штейна), а также исключает возможность образования крупных залежей расплава ("козлов") в реакционной зоне печи. Поддержание заданного давления в камере 2 в рабочем режиме обеспечивает равномерность псевдоожижения и снижает пылевынос из КС не менее чем на 3-4%.Thus, the use of the totality of the features of the proposed method provides an increase in: the reliability of the KS furnace, product quality, the efficiency of using the sulfur content in the charge both during primary firing and in subsequent redistributions (for example, chlorinating roasting of ground nickel matte), and also eliminates the possibility the formation of large melt deposits ("goats") in the reaction zone of the furnace. Maintaining the desired pressure in the chamber 2 in the operating mode ensures uniform fluidization and reduces dust removal from the COP by at least 3-4%.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005104767/02A RU2293936C2 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005104767/02A RU2293936C2 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005104767A RU2005104767A (en) | 2006-08-10 |
| RU2293936C2 true RU2293936C2 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37058974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005104767/02A RU2293936C2 (en) | 2005-02-22 | 2005-02-22 | Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2293936C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796772C1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет) | Method for controlling the procedure of calcining sulfide concentrates in a fluidized bed furnace |
-
2005
- 2005-02-22 RU RU2005104767/02A patent/RU2293936C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796772C1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-05-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт государственный технологический университет) | Method for controlling the procedure of calcining sulfide concentrates in a fluidized bed furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005104767A (en) | 2006-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2332616C2 (en) | Method for burning flammable substances, in particular, wastes | |
| JPH02302503A (en) | Method and device for controlling generation of nox due to contamination | |
| JP4855002B2 (en) | Blast furnace operation method with pulverized coal injection | |
| US4410355A (en) | Process for controlling a pelletizing plant for fine-grained ores | |
| RU2293936C2 (en) | Metallurgical raw material firing process control method in fluidized-bed furnace and method for arresting such furnace | |
| KR101026601B1 (en) | Gas blower of coke dry fire extinguishing facility and its operating method | |
| KR100703557B1 (en) | A mixing method of off-gases from steel works to reduce fluctuation of the heating value of the mixed gas | |
| RU2265779C2 (en) | Method of automatic control of metallurgic raw materials roasting in boiling layer furnace | |
| KR101572559B1 (en) | Method for feeding hot gas to a shaft furnace | |
| RU2006502C1 (en) | Blast furnace smelting method | |
| JP2007111617A (en) | Method for treating waste acid solution | |
| JPS55132663A (en) | Baking method of coated pipe | |
| EP0602880B1 (en) | Treatment of iron ore | |
| JPS6360236A (en) | Method for controlling pressure in ignition furnace of sintering machine | |
| SU1691411A1 (en) | Method for controlling conditions of pellet heat treatment | |
| RU2229074C1 (en) | Method for controlling pellets roasting process on conveying machine | |
| SU949303A1 (en) | Method of burning fuel in shaft slot-type furnace with oval end-face roundings | |
| SU953412A1 (en) | Method of automatic control of calcining process in fluidised bed furnace | |
| SU996838A1 (en) | Method of controlling material firing process in furnace | |
| JPH09263810A (en) | Method for adjusting humidity by spraying water into blasting for blast furnace | |
| JPH04329838A (en) | Method for operating sintering machine | |
| SU946684A2 (en) | Method of automatic control of raw material hydrothermic processing in cyclone unit | |
| KR20000042525A (en) | Method of operating melting furnace | |
| SU924492A1 (en) | Method of automatic control of clinker firing process in rotary furnace | |
| SU1096478A1 (en) | Automated set for burning swelling materials in rotary furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110223 |