3.2.2. НАГРЕВ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Сырье, загружаемое через колошник, за счет действия восстановительного газа, образующегося при сжигании кокса, восстанавливается и плавится; жидкий чугун и шлак опускаются и скапливаются в нижней части печи. Под нагревом печи подразумевают температуру жидкого чугуна и газа в ее нижней части. В общем случае при повышенном нагреве возрастает количество примесей в чугуне, и качество его падает. Если нагрев слишком мал, плавление агломерата запаздывает и снижается объем производства чугуна. Таким образом, нагрев является важным индикатором рабочего состояния печи. Вместе с тем метод непосредственного

измерения нагрева до сих пор не разработан, поэтому в качестве индикатора используют температуру чугуна на выходе из печи.

Нагревом печи можно управлять, изменяя массу подачи, порядок загрузки материалов, объем, температуру и давление горячего дутья и влажность дутья. Для этого специалисты на основе ежедневных результатов работы, показаний большого числа датчиков, работающих в реальном времени, информации, получаемой по статистической модели, и практических знаний о работе прогнозируют нагрев и состояние печи (при которых возникают осадка и канальный ход) и предусматривают оптимизацию загрузки сырья и нагрева дутья.

Система измерения и управления доменной печью

Состояние печи непрерывно меняется, и при нарушении равновесия внутри печи между загружаемыми материалами и давлением газа возникают аномальные явления типа осадки и канального хода. В этом случае существенно изменяется и нагрев. В связи с этим для управления необходимы датчики, а также модель для прогнозирования состояния печи и ее нагрева.

На рис. 3.2 показано размещение датчиков. В качестве датчиков используются в основном датчики температуры и давления. Их число в каждой печи достигает 1000. Показания датчиков обрабатываются на компьютере и оперативно в виде диаграмм изменений и распределений предоставляются оператору. Кроме того, было разработано большое число моделей управления нагревом, которые испытывались в реальных условиях. Однако, поскольку в печи протекают одновременно три сложные взаимосвязанные реакции газовой, твердой и жидкостной фаз, модели для практического применения пока еще нет. Поэтому для управления доменной печью широко использовали знания высококвалифицированных операторов.

Температура жидкого чугуна как показатель нагрева

Жидкий чугун и шлак, скопившиеся в нижей части печи, периодически выпускают из печи через четыре летки. В скиммерном устройстве главного желоба за счет разности удельных

Рис. 3.3. Разрез печи.

весов происходит разделение чугуна и шлака. Чугун сливается в ковш (емкостью 200-300 т) и транспортируется в сталеплавильный цех. Шлак сливают в шлаковую яму. Сразу же после разделения чугуна и шлака измеряется температура чугуна в скиммерном устройстве (рис. 3.3). Время между выпусками чугуна определяется с учетом износа футировки леток и желоба и составляет обычно 2-6 ч. Таким образом, из-за периодичности выпуска чугуна его

Рис. 3.4. Изменения температуры чугуна.

температура (рис. 3.4) содержит свойственную процессу неопределенность.

В общем случае даже при устойчивом нагреве печи из-за длительного пребывания чугуна в печи происходит остывание горна, кроме того, из-за падения теплосодержания чугуна в желобе, который служит для него руслом, температура оказывается заниженной. При выпуске время нахождения чугуна в печи уменьшается и лещадь остывает в меньшей степени. Температура желоба повышается, и температура чугуна начинает достаточно точно описывать нагрев.

Таким образом, в течение некоторого времени после выпуска нельзя получить информацию, хорошо описывающую нагрев. Более того, изменение температуры чугуна во время выпуска непостоянно и зависит от условий работы печи. Температура чугуна, используемая в качестве информации о нагреве, всегда содержит неопределенность. Из-за этого при оценке нагрева печи по температуре чугуна следует учитывать время от начала выпуска и условия работы, а также неопределенность, свойственную процессу.