1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Доменные печи предназначены для выплавки чугуна. Основной технологической задачей доменной плавки является восстановление железных руд и получение чугуна заданного качества и температуры. Доменная печь относится к классу шахтных печей, в которых осуществляется слоевой режим работы с противотоком обрабатываемого материала, заполняющего весь рабочий объем доменной печи, и горячих фильтрующихся через сравнительно плотные слои материалов.

Основной технологический процесс доменной печи - восстановление железа, не смотря на свою химическую природу, в значительной мере зависит от теплового режима, распределения газового потока в столбе шихтовых материалов и характера движения шихты. В ходе доменного процесса из окислов железа восстанавливается само железо с образованием чугуна.

Доменная печь включает колошник, шахту, распар, заплечики, горн. В районе заплечиков расположен фурменный пояс, в котором расположены фурмы, по которым подается дутье в доменную печь. Шихтовые материалы, которые состоят в основном из офлюсованного агломерата, в качестве сырья, и кокса, в качестве топлива, загружаются сверху через малый и большой конусы. Дутье, которое подается через фурмы, способствует сжиганию кокса и образованию окиси углерода, который поднимается вверх и осуществляет при этом косвенное восстановление железа. При этом по мере опускания шихты из агломерата уходят летучие (газы), шихтовые материалы расплавляются, и в результате образуется губчатое железо, которое соприкасаясь с твердым углеродом кокса осуществляет прямое восстановление железа, расплавляется, науглероживается и стекает в горн. По мере накопления шлака и чугуна осуществляется их выпуск в шлаковые и чугуновозные ковши. Особенностью процесса является то, что технологический процесс восстановления происходит по всему объему печи, а управление этимпроцессом осуществляется сверху и снизу, т.е. с загрузки шихтовых материалов и топлива и подачей соответствующего количества дутья через фурмы. При этом дутье должно быть нагрето до определенной температуры, обогащено кислородом. Дополнительно в качестве топлива подается и природный газ, для интенсификации процесса. Схема доменной печи представлена на рисунке 1.1.

Если рассматривать задачи управления, то тогда естественно для каждой задачи нужно определить объект управления. Поэтому с точки зрения главной задачи управления необходимо в качестве объекта рассматривать весь технологический процесс, который протекает по всему объему доменной печи. Очевидно, что параметры этого процесса (объекта) распределены по всему объему доменной печи и такой объект, следовательно, относится к объектам с распределенными параметрами. Трудности управления объектами с распределенными параметрами определяются тем, что параметры такого процесса распределены по всему объему объекта, и нужно говорить не о значениях параметров, а об их распределении.

Рисунок 1.1 - Схема доменной печи 1- чугунная легка; 2 - горн; 3 - заплечики; .4 - распар; 5 - шахта; 6 - колошник; 7 - засыпной аппарат; 8 - горизонт образований чугуна: 9 - горизонт образования шлака; 10 - зоны горения кокса; 11 - слой шлака; 12 - шлаковая летка; 13 - слой чугуна