13.1. Технологические параметры, определяющие работу доменной печи

Доменное производство является сложным многостадийным произ­водством, состоящим из комплекса специализированных операций по обработке разнородных материалов. Доменный процесс представляет собой совокупность механических, физических и физико-химических явлений, протекающих в доменной печи. Загружаемые в доменную печь шихтовые материалы — кокс, железосодержащие компоненты и флюс - в результате протекания доменного процесса превращаются в чугун, шлак и доменный газ. В химическом отношении доменный процесс является восстанови­тельно-окислительным: из оксидов восстанавливается железо, а окисля­ются восстановители. Однако доменный процесс принято называть восстановительным, так как цель его состоит в восстановлении оксидов железа до металла.

Агрегатом для осуществления доменного процесса служит доменная печь шахтного типа. Рабочее пространство доменной печи в горизонталь­ных сечениях имеет круглую форму, а в вертикальном разрезе — свое­образное очертание, называемое профилем. Форма профиля и размеры его элементов определены сущностью протекающих в доменной печи процессов. Схема доменного производства показана на рисунке 5.1.1 [3].

Современная до­менная печь — это высокоавтоматизированный и механизированный агрегат. Для успешного управления процессом доменной плавки необ­ходима информация, которая собирается датчиками контролируемых па­раметров и частично выдается лабораториями предприятия (химический анализ сырья, физические свойства кокса). Большое число конт­ролируемых величин затрудняет анализ состояния процесса и агрегата. Поэтому на современных мощных печах устанавливают системы цент­рального контроля и мнемонические табло, облегчающие восприятие и анализ основных параметров доменного производства.

Рисунок 13.1.1 - Схема доменного производства

Контрольно-измерительная аппаратура, установленная на доменных печах, позволяет по­лучить доступную для измерения рабочую информацию о технологичес­ком процессе, а также о состоянии печи и вспомогательного оборудова­ния. Кроме того, она должна обеспечить безопасность работы всех агрега­тов, составляющих комплекс доменного производства.

На рисунке 5.1.2 представлена схема автоматического контроля основных параметров доменного производства. Можно выделить восемь основных направлении автоматического контроля [3].

I. Химический состав и физические свойства шихтовых материалов. Здесь получают информацию 1 о рудно-флюсовой части и 2 — о коксе. Эта информация поступает периодически и сравнительно редко (один раз в смену или в сутки). Она используется для коррекции шихтовки доменной плавки. Более частый контроль состава шихты позволит кор­ректировать шихтовку по ходу доменной плавки. Этого можно добить­ся при внедрении методов автоматического отбора представительной пробы материалов и средств для экспресс-анализа состава материалов.

II. Загрузка шихтовых материалов. Сюда входят: информация 3 и 4 - о рудной и коксовой подачах, информация 5 - о числе подач; 6 - о по­рядке загружаемых материалов; 7 - о работе конусов; 8 - об уровне засыпи; 9 – о положении вращающегося распределителя шихты; 10 – о распределении материалов в печи.

Рисунок 13.1.2 - Принципиальная схема контроля основных параметров доменного производства:

Д — доменный газ; ГО - газоочистка; 3 — система загрузки; Ш — шихтовые материалы;

Т- турбовоздуходувка; В - воздухонагреватель; Ч- чугун; Шл –шлак.

III. Состояние верхней зоны печи (колошника). Здесь получают информацию: 11— о давлении и 12 — о температуре в газоотводах; 13 — о давлении колошникового газа; 14 — о расходе и 15 — о давлении пара, подаваемого в печь; 16 —о давлении в межконусном пространстве; 17 — о температуре по окружности и 18 - по диаметру колошника, а также данные 19, 20 и 21 — о содержании СО, СО₂ и Н₂ в колошниковом га­зе и 22 — о содержании газов по диаметру колошника.

IV. Состояние шахты печи. На нескольких горизонтах шахты по окружности в кладку вмонтированы термопары, дающие информацию 23— о температуре по окружности шахты на данном горизонте; 24 — о расходе и 25 — о давлении охлаждающей воды на различных горизонтах шахты. В средней части шахты встраивается отборное устройство, дающее информацию 26 — о давлении в печи, а также 27 та 13 — о перепа­дах статического давления между кольцевым воздухопроводом и серединой шахты — Рн (нижний перепад) и между серединой шахты и колошником — Рв (верхний перепад). Измеряется также общий перепад давления по шахте печи Робщ от кольцевого воздухопровода до колош­ника.

V. Параметры комбинированного дутья. Данные о параметрах дутья состоят из информации 28 — о количестве; 29 — о давлении и 30 — о тем­пературе холодного дутья; 31— о количестве и 32 — о давлении природ­ного газа; 33 — о количестве и 34 — о давлении кислорода; 35 — о со­держании кислорода в дутье; 36 — о влажности; 37 — о температуре и 38 — о распределении дутья, 39 — о распределении природного газа по фурмам доменной печи.

VI. Состояние нижней зоны печи (горн). Состояние горна печи харак­теризуется информацией: 40 — о температуре фундамента печи; 43 — о температуре чугуна; 44 — о температуре шлака; 45 — о содержании кремния и серы в чугуне; 46 — об основности шлака. Продукты плавки исследуются периодически (на выпусках), и сведе­ния о их составе получаются с опозданием. Внедрение современных ме­тодов экспресс-анализа позволяет ускорить получение этой важной информации.

VII. Технико-экономические показатели плавки. Производительность печи, расход кокса на 1 т чугуна, КИПО, себестоимость продукции оце­ниваются по результатам работы доменной печи за сутки.

VIII. Воздухонагреватели. Здесь контролируются общие количества и давление газа, расходуемого на обогрев воздухонагревателя, расход газа на обогрев каждого воздухонагревателя, температуры купола и продук­тов сгорания, покидающих воздухонагреватель; разрежение перед ды­мовым шибером. На различных участках дымового и воздушного трак­тов устанавливают сигнализаторы перепада давления, обеспечивающие безопасность перевода воздухонагревателя с режима обогрева на режим "дутье". При автоматическом переводе воздухонагревателей предусмот­рена установка прибора, контролирующего зажигание факела газа.

Кроме указанных систем контроля, на доменной печи установлен еще целый ряд сигнализаторов и блокирующих устройств в системе загрузки печи, а также периодически определяется масса колошниковой пыли, вынесенной из печи, и ряд других параметров.