SU1071641A1 - Способ распределени природного газа по фурмам доменной печи - Google Patents

Abstract

СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ, включающий изменение расхода i природного газа по фермам при сохранении общего расхода газа на печь, о тл ичающи и с   .тем, что, с целью выравнивани  соотношени  между природным газом и дутьем, выравнивани  теплового состо ни  горна по окружности доменной печи, экономии удельного расхода кокса и. повышени  прф1зводительностй доменной печи, определ ют средневзвешенную величину относительного отклонени  отношени  водорода к азоту дл  ка}кдого сектора колошника, соответствующего фурме или группе фурм и при положительном отклонении, составл ющем 1% и более в калсдом секторе, снижают на соответствующей фурме или группе фурм расход/, природ (Л ного газа от 1 до 3% на каждый 1% отклонени , а при отрицательном откс лонении, составл ющем 1% и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме или группе фурм расход газа в той же пропорции.

Description

а Изобретение относитс  к черной, металлургии, аИмеННо к способам распределени  дополнительного углеводородного топлива, преимуи1ественно природного газа, мазута или их смесей по фурмам доменной печи. Известен способ распределени  природного газа по фурмам доменной печи, включающий подачу природного газа на печь,в заданном отношении . к количеству поступающего дуть  с учетом концентрации кислорода в . дутье 13. Этот способ не позвол ет организовать оптимальное распределение природного газа ввиду отсутстви  .измерени  расхода дуть  по фурмам и поддержани  заданного соотношени  между природным газом и .дутьем по окружности горна, что, всвою очередь, не позвол ет стабилизировать тепловое состо ние доменной печи. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем . му результату  вл етс  способ распр делени  природного газа по фурмам доменной печи, включающий при умень шении расхода дуть  через фурму на 2% и более от задани  снижение расхода газа на нее на 3-6% через врем  в часах, .равное отнои ению величины 0,5-0,8 к абсолютному значению отклонени  дуть , сохран   при этом посто нным заданное соотношение рас ходов дуть  и газа на остальные фур мы путем одновременного распределени  образовавшегос  излишку газа, а при повышении расхода дуть  увеличе ние расхода газа в тех же отношени х 121, Однако поскольку измерение расхо дуть  по фурмам в услови х высоких температур и содержани  кислорода .в дутье, а также при отсутствии необходимьтх пр мых участков дл  измерени  расхода дуть  делает эту последн .юю операцию весьма неточной, со р женной с большими погрешност ми, то это не позвол ет стабилизировать тепловое состо ние доменной печи, снизить удельный расход кокса и по высить производительность доменной печи.. Целью изобретени   вл етс  вырав . нивание соотношени  между природным газом и дутьем, выравнивание теплового состо ни  горна по окружности доменной Печи, экономи  удельного расхода кокса и повышение производи тельности доменной печи. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу распределени  природного газа по фурмам доменной печи,включающее изменение расхода природного газй по фурмам при сохранении общего расхода газа на печь, определ ют средневзвешенг ную величину относительного отклонени  отношени  водорода к азоту дл  каждого сектора колошника, соответствующего фурме или группе фу;рм и при положительном отклонении, составл ющем 1% и более в каждом секторе , снижают на соответствующей фурме или группе фурм расход природного газа от l до 3% на каждый 1% отклонени , а при отрицательном отклонении , составл ющем 1% и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме.или группе фурм расход газа в той же пропорции. Способ осуществл ют следующим образом. Определ ют состав газа на COj, СО и Hj( в общем колошниковом газе и в точках, отсто щих друг от друга на рассто нии 0,05-0,25 радиуса по четЬирем радиусам двух взаимно перпендикул рных направлений колошника. Состав общего колошникового газа усредн ют за период отбора проб газа по радиусам колошника. Определ ют степень использовани  окиси углерода в колошниковом газе и в каждой, точке отбора проб газа по формуле « со Гсо где vj - степень использовани  окиси углерода, доли единицы; О 4. и СО - содержание двуокиси и окиси углерода в сухом газе, : %. Определ ют степень использовани  водорода в каждой точке отбора проб газа и в колошниковом газе по формуле . 0,88 v + 0,10 (2) Определ ют содержание вод ных паров в общем колошниковом газе и в каждой ToviKe отбора-проб газа согласно формуле |..,и....,..,..„-сз, где - содержание вод ных паров в газе, % Н - содержание водорода в сухом газе, %. . Определ ют содержание азота в колошниковом газе и в каждой точке отбора проб газа по радиусам по формуле 100 - COj, -СО -Hi С4) Способ не исключает других методов определени  содержани  вод ных паров восстановлени  в колошниковом газе, например по балансам водорода и азота в доменной печи. Оп1 едел ют отношеине суммы водорода и вод ных паров к азоту в общем колошниковом газе и в каждой точке отбора проб газа по радиусам согласно форл./ле К - г. .0) + Fii Ii - o7o; нао С5 Определ ют в каждой точке отбора проб газа по радиусам знак и величину относительного отклонени  приведенного выше отношени  от его значени  в общем колошниковом газе по формуле .- Л-гЛавд юо {6V . где дК - относительное отклонение % г К и У-сущ, соответственно отношение cyNtbiH водорода и вод ных паров восстановлени  к азоту в точках отбора проб газа по радиусам и в общем колошниковом га , зе, доли единицы. Рассчитывают аппроксимированные значени  отклонений дл  каадой из кольцевых зон сечени  колошника границы которых, проход т через точки отбора проб газа по радиусам, и средневзвешенные их значени  дл  каждого сектора, ограниченного зоной расположени  фурмы. Способ не исключает любое точное определение значений относительных отклонений в секторах доменной печи аппроксимацией кривых или поверх ностей любым из из вестных математи ческих методов. Анализируют в каждом секторе доменной печи наличие отклонений, лревыаианадих 1% и более. Е.сли указан 1ные отклонени  имеют место то и мен ют расход природного газа по фурмам соответственно знаку и величине отклонений.. При положительном отклонении, состо щем 1% и более в секторе, ограниченном зоной расположени  фурко или группы фурм, снижают на соответ ствующей фурме или фурмах расход га за от 1 до 3% на каждый 1% относительного отклонени , а при отрицательном отклонении/ составл ющем 1% и более в секторе, увеличивают на соответствующей фурме или фурмах расход газа в той же пропорции. Изменени  расходов газа на отдел ных фурмах производ т при неизменном расходе природного газа на печь Указанные отклонени  определ ют с интервала1 1И, соответствующими загрузке шихтовыми материалами от 0,5 до 1 о бъема печи И осуществл ют коррекцию расхода газа на фурмах при наличии отклонений. В приходной части баланса водоро да в дойенной печи фигурируют такие источники водорода, как кокс,влага дуть  и природный газ. Соотношени  между этими компонентами устанавливают пределы изменени  расхода.природного газа на 1% отклонени . Наиболее посто нным источником водорода в доменной печи  вл етс  кокс. При содержании водорода в коксе 0,Ь% от массы кокса и удельном расходе кокса 500 кг/т чугуна, выход водорода из кокса 28 чугуна. Выход водорода из влаги дуть  при указанном удельном расходе кокса , содержании углерода в коксе 86%, доле углерода кокса, доход щего до фурм, равной 0,75, влажности дуть  15 г/ьш дуть , содержании кислорода в дутье 28%, чугуна. Выход водорода из природного газа при расходе последнего 100 чугуна и коэффициента выхода aoj iopoда из 1 м газа, равного 2, 200 чугуна.:. Выход водорода из влаги дутьл, израсходованного на сжигание природного газа на фурмах, 3/3 м/т чугуна. Таким образом, образуетс .водород в горне печи 251,3 чугуна. Водород природного газа составл ет в общем приходе 80%. При малых расходах природного газа, например 50 чугуна, и работе на атмосферном, увлажненном до 50 н/нм дутье с удельным расходом кокса 750 кг/т чугуна, поступление водорода из природного газа в общем приходе водорода, как это можно определить из аналогичного расчета, 35%. В другом крайнем случае, при больших расходах природного газа, например 150 м/т чугуна, полностью осушенном дутье и удельном расходе кокса 350. кг/т чугуна, поступление водорода из природного газа в общем приходе водорода 94%. Следовательно, пределы изменени  расхода природного газа на 1% относительного отклонени  составл ет величины , равные 1:0,Э4 и.1:0,35, с округлением значени  пределы составл ют от 1 до 3% на каждый процент относительного отклонени . При отклонени х менее 1% пере- распределение природного газа не производ т, поскольку эта величина находитс  в пределах погрешности измерительных приборов, контролирующих состав газа, Таким образом, нижний предел изменени  расхода природнрго газа на каждый 1% отклонени  отношени  суммы водорода и вод ных паров восстановлени  к азоту исходит из такого режима доменной печи, при котором источниками водорода  вл ютс  летучие кокса и природный газ. В этом случае долевое участие природного газа, как источника водорода

в колошниковом газе, приближаетс  в единице, но не достигает ее, поскольку летучие, кокса всегда внесут свок долю водорода в колошниковый газ. При сколь угодно малом содержании летучих в коксе дол  . участи  природного газа в изменении содержани  водорода в колошниковом газе на 1% должна превышать 1% расхода природного газа и толБ .ко при использовании твердого топлива , не содержащего в своем составе водород, можно получить единицу долевого участи  природного газа при изменении отношени  водорода к азоту в колошниковом газе на 1%. Так как снижение расхода природного газа в других соотношени х., например 0,95%, заведомо не приведет к достижению поставленной цели распределени  природного газа по фурмам доменной печи, нижний гфедел изменени  расхода природного газа 1%. Киже этого предела природный газ недодают } в том секторе или группе секторов, которые нуждаютс  в увеличении расхода газа . Верхний предел-измененвд расхода природного газа на каждый 1% от.клонени  отношени  суммы водорода и вод ных, паров восстановлени  к азоту исходит из диаметрально противоположного режима рабс.ты . доменной печи, когда долевое участие природного газа, как источника водорода в колошниковом газе, весьт ма мало, а летучие кокса и влага дуть  внос т значительную часть водорода , в колошниковый газ.

При осуществлении способа в каждом конкретном случае определ ют долю водорода природного газа в общем приходе водорода в доменной печи и получают конкретное соотношение между регулирующим воздействием и сигналом рассогласовани . Это конкретное соотношение зависит ,от режима работы печи в данный перкод удельного расхода кокса, его химического состава, влажности дуть , удельного расхода природного газа и  вл етс  единственно возможным дл  решени  поставленной цели и, следовательно, оптим шьным,

П р и мер. Доменна .печь с полезным объемом 5000 м, оборудована системой контрол  расхода природног газ& по , масс-спектрометром дл  производства анализа общего колошникового -Газа, средствами распре делени  природного газа по фурмам, четырьм  выданными зойдами, отвирающикш пробы газа по.двум взаимно перпендикул рным направлени м колош ника. На доменной печи установлен вычислительный комплекс с машинами типа М-бООО..

Пробы газа по радиусам колошника отбирают   1-3 раза в сутки в дес ти точках каждого радиуса. Площади, образованные кольцевыми концентрическими зонами, границы которых проход т через точки отбора рроб газа, составл ют от центра печи величины, равные 0,0325, ,о,0975, 0,073. 0,0895 О,1055, 0,122, 0,038, 0,154, 0,188 в дол х площади колошника.

Доменна  печь работает в следующем режиме; .расход холодного дуть  8400 м/мин, темпе)атура гор чего дуть  влажность дуть  14 r/Hi содержание кислорода в дутье 28% расход природного газа на печь 590 мVMHH.

. Берут пробы таза в дес ти точках каждого радиуса.четырьм  ввдвижными зондами. Состав газа приведен в ,; табл. 1. ., . .

Средний состав сухого колошникового газа за период отбора проб COj, 19,9%; СО 23,51%; Н. 6,45%; NJ 47,91%. .

По балансу водорода и азота в доменной печи определ ют, содержание вод ных паров восстановлени  в общем колошниковом газе, которое составило 4,63%. Отношение суммы водорода и вод ных паров восстановлени  к азоту -в колошниковом газе О,236.

Определ ют отнсниени  суммы водорода и вод ных- паров восстановлени  к jt3OTy дл  точек отбора проб газа на колошнике по формулам ч. - (tSJ.

Определ ют относительные отклонени  дл  каждой из точек отбора проб газа по формуле 16К Результаты приведены в табл. 2.

Определ ют величину срезневзвешен ного относительного отклонени  дл  каждого сектора доменной печи, ограниченного зоной расположени .

Мшиинные методы с применением ЭВМ, реализоваиные в услови х домеи ной печи, предусматрив.ают аппроксимацию поверхностей, образованных кривьФ/1И распределени  относительных отклонений по радиусам колошника, что обеспечивает более точное определение отклонений в секторах печи.

Более простой метод линейной интерпол ции позвол ет нагл дно показать распределение средневзвешенных относительных отклонений дл  каждогр из 36 секторов доменной печи, ограниченных зонами расположени  .

Средневзвешенные относительные отклонени  по каждому из четырех экспериментальио определенных секторов наход т; по формуле

( где А К - средневзвешенное относител ное отклонение в секторе, - доли, площади, образован ные кольцевыми концентричес кикш зонами коЛошника, границы которых проход т через точки отбора проб, относительное oткJl}oнeниe в точке отбора проб газа, %, п - количество точек отбора про газа по радиусу колошника. Средневзвешенные относительные отклонени  в секторах доменной печи расположенные в зонах действи  .л фурм 1, 14), 19 и 28, соответствующих одновременно ос м выдвижных aoH дов на колошнике, К4 -22,9%, Kii -37,3%, % - 45,6%, Кад- -6,3% Интерполированные значени  средне взвешенных относи- ельных отклонений дл  каждого сектора Доменной печи приведены в табл. 3. Анализируют в каждом секторе наличие отклонений, превишающих il%. Увеличивают расход природного газа:на фурмах 1-13 и -36 и умень шают расход природного газа на фурмах 15-26 (табл. 3); Определ ют коэффициент пропорцио нальности между отклонейиём/ и вели . чиной изменени  расхода природного газа по фурмам доменной печи. Доменна  печь выплавл ет 10000 т чугуна в сутки с удельным расходом кокса 450 кг/т чугуна. В соответствии с приведенным выше режимом, работы печи поступление водорода из природного газа в общем приходе водорода 79,3%.. Следовательно, на 1% относительного отклонени  необходимо изменить расход природного газа на 1,25%. Учитыва  динамические свойства объекта регулировани , коррекцию расхода природного газа по фурмам согласно предлагаемсму способу провод т с периодичностью, соответствующей загрузке шихтовыми материалами 0,5-1 объёма печи, что при современной форсировке хода печи сост тавл ет интервал 4-8 -ч. в результате применени  предлагаемого способа распределени  природ:нОго газа по фурмам доменной печи ;в колошниковом газе повышаетс  содержание СО и снижаетс;  содержание П. Анализ общего колошникового газа, проведенный через 4 ч после коррекции его расхода по фурмам, дал следующие результаты: СО, 20,4%, СО 23,02%, Н.2 6,05%. . Содержание паров воды по балансу .водорода и азота 4,96% в колошниковом газе, I Поддержание:- заданного соотноше ,ни.  природный газ-дутье по каждой фурме при сохранении их общих расходов дает 2,0% увеличени  производительности печи и 2,0% уменьшени  расхода кокса. ржида:емый экономический эффект рт внедрени  изобретени  на: доменной печи полезным объемом 5000 составит пор дка 500,0 тыс.руб/год. л т а б л и ц а 1

15316,212,133,15,2

22,523,24,321,322,31,4

23,223,35,622,820,54,7

2024Д3,921,222,63

3500 4000 4500

5000

18

5400

39,4 1,2 44,8 7,&

24,5 4,8 14 5,3

9107164110

Состав газа в пробах по радиусам колошника,%

jCOi СО I

Рассто ние I СО от центра печи, мм

Л,5 419,43,2 38,7 8,6

100016,5 29,3 4,714,5 28,35,4

200020,S 227

2500

21,2 6,82221,75,7

20

21,6 5,820,9 21,84,2

3000

23,1 18,1 8,21,2 22

3500

400022,5197,720,523,35,5

4500 . 18,524,58,517,624,9 5,И

500017,125,311,417,525,4. 7, J

162510,71625,(56,9

5400

Продолжение табл. 1

I со I Нг

СО,

21,4 22,5 5,5

5,1

Таблица 2

11

12

Т а .6 л и ц а 3

Claims (1)

1. СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ_t включающий изменение расхода * природного газа по фурмам при сохранении общего расхода газа на печь, о тл ичающи й с я тем, что, с целью выравнивания соотношения между природным газом и дутьем, вы равнивания теплового состояния горна по окружности доменной печи, экономии удельного расхода кокса и.повышения прцизводительностй доменной печи, определяют средневзвешенную величину относительного отк лонения отношения водорода к азоту _λ для каждого сектора колошника, соответствующего фурме или группе ’ Фурм и при положительном отклонении, составляющем 1% и более в каждом _о секторе, снижают на соответствующей <g фурме или группе фурм расход ·.

   природного газа от 1 до 3% на каждый 1% отклонения, а при отрицательном отклонении, составляющем 1% и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме или группе фурм расход газа в той же пропорции.

   SU ,, 1071641 на печь, определяют средневзвешенную величину относительного отклонения отношения водорода к азоту для каждого сектора колошника, соответствующего фурме или группе фурм и при положительном отклонении, составляющем 1% и' более в каждом секторе, снйжают на соответствующей фурме или группе фурм расход природного газа от 1 до 3% на каждый 1% 10 отклонения, а при отрицательном отк- . лонении, составляющем 1% и более в каждом секторе, увеличивают на соответствующей фурме.или группе фурм расход газа в той же пропорции. Способ осуществляют следующим образом.

   Определяют состав газа на COj, СО и в общем колошниковом газе и в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии 0,05-0,25 радиуса по четырем радиусам двух взаимно перпендикулярных направлений колошника. Состав общего колошникового газа усредняют за период отбора проб га- .

   7« =