SU1546499A1 - Способ ведени теплового процесса в шахтной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к печам дл  обжига и металлизации железорудного сырь , и может быть использовано также при плавке и термической обработке кусковых материалов. Цель изобретени  - улучшение качества готового продукта, повышение производительности и экономики топлива. Способ ведени  шахтной печи с газораспределительным устройством и загрузочным аппаратом заключаетс  в более совершенном поддержании оптимального отношени  теплоемкостей потоков материала и газов в локальных зонах, образованных коаксиальными цилиндрическими и горизонтальными сечени ми, при этом определ ют локальную порозность шихтовых материалов, их газопроницаемость, теплоемкости потоков, их отношение в локальных объемах и это отношение поддерживают равным заданному дл  каждого локального объема, причем локальную порозность определ ют по ослаблению интенсивности пучка γ-излучени , направл емого горизонтально по параллельным хордам, касательным к вертикальным коаксиальным цилиндрам. Использование изобретени  на 15-20% улучшает качество продукции, на 10-15% увеличивает производительность и сокращает расход природного газа н

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к печам дл  обжига и металлизации железорудного сырь , и может быть использовано также при плавке и термической обработке кусковых материалов.

Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности шахтной печи, экономи  топлива и улучшение качества продукции.

На фиг. 1 изображено расположение локальных зон в виде коаксиальных цилиндров и горизонтальных сечений; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - общий вид шахтной печи, соответственно которому производитс  разбиение на зону.

Способ ведени  теплового процесса в печи осуществл ют следующим образом.

По результатам экспериментальных или расчетных исследований определ ют отношение теплоемкостей потоков материалов и газов (W,,,/Wr), которое  вл етс  заданным и соответствует протеканию процесса с максимальной производительностью и качеством продукции и с минимальным расходом топлива. Дл  калиброванной шихты печей металлизации отношение теплоемкостей потоков шихтовых материалов и газов в любой точке горизонтального сечени  должно быть одинаковым. По ходу процесса периодически измер ют параметры потоков материалов и газов в локальных объемах и по отклонению отношени  теплоемкостей потоков от заданного и газопроницаемости шихты устанавливают параметры потоков газов на устройствах подачи и отвода газа или материала на устройствах загрузки с тем, чтобы отношение теплоемкостей потоков материала и газа равн лось заданному. С этой целью чахтна  печь 1 оборудована по высоте несколькими по сами газоотвод щих устройств 2 и газоподвод щих устройств 3, а также штуцеров 4 дл  ввода измерительной аппаратуры, таким образом, что каждый из этих по сов находитс  в нижней части локального объема. Локальные объемы образуютс  пересечением вертикальных коаксиальных цилиндров (их число определ етс  конкретными услови ми технологии ) и условными горизонтальными сечени ми 5. Печь 1 также оборудована загрузочным устройством 6, которое позвол ет управл ть распределением материала на колошнике, а также комплексом дл  измерени  порознос- ти, включающим коллимированный источник 7 -у«-иэлучени  и регистрирующую аппаратуру 8. Комплекс измерени  перемещаетс  в пределах горизонтального сечени  и по высоте печи 1 . Через разгрузочное устройство 9 материал удал етс  из печи 1. В центре каждого локального объема измер ют значени  температур газа и материала, расход газа, его состав, определ ют порозность шихты и соотношение лоемкостей потоков газа и материала, а также аэродинамическое сопротивление сло  на пути от газоподвод щих устройств до данного локального объема . Если в данном локальном объеме отношение WM/Wr отклон етс  в сторо

5

0

5

0

5

0

45

50

55

ну, большую от заданного, то требуетс  увеличение Wf, которое осуществл етс  дополнительной подачей газа I в нижнюю часть локального объема. Если в данном локальном элементе WM/Wr отклон етс  в другую сторону, то наоборот из нижней части локального элемента через устройство отвода газа отводитс  часть потока. Подача или отвод газа осуществл етс  до тех пор, пока в локальном объеме не установитс  заданное отношение теплоемкостей потоков газов и материалов . Давление на газоотвод щих и газоподвод щих устройствах устанавливаетс  в зависимости от аэродинамического сопротивлени  сло  на пути подводимого или отводимого потока газа до данного локального объема. В локальных объемах печи, определ емых расположением газоподводов, газоотводов, системой загрузки, заданным числом вертикальных максимальных цилиндров и горизонтальных сечений , определ ют локальную порозность и газопроницаемость шихтовых материалов , теплоемкости потоков материалов и газов и их соотношение, которое поддерживают равным заданной величине дл  каждого локального объема, причем локальную порозность определ ют по ослаблению интенсивности пучка -излучени , направл емого в горизонтальных сечени х по параллельным ходам, касательным к каждому вертикальному коаксиальному цилиндру, по формуле

h-f

с , 1ПК„ - 2|л(Ј, ; dn(i))

п ГР а;гй7

Ј h - порозность на i-й хорде;

Kh - коэффициент ослаблени  излучени  i-й хорде; массовый коэффициент ослаблени  излучени  материалом шихты, истинна  плотность материала шихты, г/см3; насыпна  плотность материала шихты по хордам;

d(i),

dn(n) - длины отрезков хорд. Чтобы определить теплоемкости потоков в любом локальном объеме печи 1, необходимо наличие информации о таких величинах как скорость движени  материала, температура и дл 

где

Н i Р

правильного определени  массового расхода материала - его порозность.

Температуру и скорость движени  газового потока определ ют с помощью , например, импульсного термоанемометра .

Теплоемкость потока шихты определ етс  зависимостью

W, р-(1 - Ј,-) где j

м

F; С,

Ш

Ј;

F кажуща с  плотность шихты;

скорость движени  материала (шихты) в i-м кольцевом цилиндре; теплоемкость шихты; локальное значение порозное ти в данном объеме печи;

площадь локального потока. Из этой формулы следует, что правильное локальное значение теплоемкости потока материалов может быть получено лишь с учетом локального значени  порозности материала.

Газопроницаемость (ЛР) шихты также в значительной степени определ етс  порозностью материала. Поскольку /SP определ ет параметры газового потока, поступающего в печь 1 и отводимого через различные устройства 2,3 ввода и отвода газов, то знание и сопоставление сЛР локального значени  порозности шихты позвол ет осуществить точное управление газопотоками в каждом локальном объеме.

Вывод формулы определени  порозности .

На фиг. 2 представлено вертикальное , на фиг. 3 - одно из горизонтальных сечений шахтной печи. Объем печи 1, ограниченный уровнем засыпи, уровнем фурм и стенками печи 1 дел т на заданное дл  данной печи число вертикальных максимальных зон, границы между которыми обозначены позицией 10, и горизонтальных сечений 11.

На фиг. 1 показана схема измерени  порозности. Шахту печи 1 в выбранном горизонтальном сечении просвечивают пучком у-излучени  по параллельным хордам 1-1, 2-2,...,п-п, касательным к коаксиальным зонам. Коэффициент ослаблени  интенсивности v-излуче- ни  К описываетс  формулой

, Мр«

К 1

5

где - массовый коэффициент ослаблени  -р-из л учени , известна  и посто нна  величина дл  исследуемых материалов шихты, см /г (изменение f с изменением химсостава шихты в процессе известно);

d - толщина просвечиваемого сло  шихты, в данном случае - длина хорды (толщина футеровки печи учитываетс  отдельно ), см;

р - плотность материала, Дл  хорды 1 -1 определ ют

ff.i

1, откуда

г/смК ,

20

fl, 1пК,/р. d,.

Но

- это насыпна  плотность с

учетом порозности, дл  хорды 1-1 & p(l - Ј,) Насыпна  плотность pf достаточно объективна  и усредненна  величина, так как хорда 1-1 проходит через кра  и центр кольцевой зоны. Затем по хорде 2-2 получают

,7 Mfl. zdtdi4-Hpi-«Mi)

- усредненна  плотность по

где ра

хорде 2-2. Из выражени  дл  К5 получаем

1пК7 2Hf,d,(l) +Mp7 d,(2); InK-t- 2 Mp,-d(l)

f fTcQTTT

аналогично дл  хорды 3-3

ft lnK3 - 2u(P,d3(l) + (2)) . ppTSaTST

f,- Pi с -tj

В общем виде дл  хорды n-n величина порозности равна:

n-t F 1 paJHT

где

E n - порозность на i-й хорде;

К - коэффициент ослаблени  излучени  материалом на 1-й хорде;

j. - плотность по хордам при

i от J до п-1; db(i), dh(n) длина отрезков хорд при

i от 1 до п-1, см. Расчеты, проведенные применительн

к шахтной печи губчатого железа БМК (базовый объемный) позвол ют заключить , что способ работы позвол ет улучшить на 15-20% качество готовой продукции, на 10-15% увеличить производительность печи, на 8-10% сократить расход природного газа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   ных объемах, ограниченных вертикальными коаксиальными цилиндрическими или горизонтальными сечени ми, и поддерживают это соотношение равным заданному дл  каждого локального объема,, при этом локальную порозность определ ют по ослаблению интенсив- ногти пучка v-излучени , направл емого в горизонтальных сечени х по параллельным хордам, касательным к вертикальным коаксиальным цилиндрам по формуле

    1пК„ - 2ц(Ь Р, -dj(i))

   ---Ј-.

   Способ ведени  теплового процесса в шахтной печи преимущественно с газораспределительным устройством и загрузочным аппаратом, включающий определение в кольцевых зонах колошника параметров потоков шихты и газа юс сравнение с заданными значени ми и их поддержание за счет управлени  потоками, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества готового продукта, повышени  производительности и экономии топлива, определ ют локальную порозность игазо проницаемость шихтовых материалов и используют их при определении теплоемкости потоков материалов и газов, определ ют их соотношение в локаль0

   5

   0

   где Ј„

   К

   н Р ,

   dji),

   а

   порозность в 1-м кольце;

   коэффициент ослаблени  у-излучени  на 1-й хорде;

   массовый коэффициент ослаблени  материала, шихты, кажуща с  плотность шихтовых материалов, г/см3;

   насыпна  плотность По хорде при i 1, ..., п-1;

   длины отрезков хорд при i 1,...,п - 1 и при

   п, см.

   66WSI

   Продень записи

   /

   Уровень ерурм

   yL

   Ю ,11

   Фиг. a