СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ЗАМЕНЫ ВОЗДУШНОЙ ФУРМЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ С ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙ ВНУТРЕННЕГО СТАКАНА
METHOD OF DETERMINING MOMENT OF REPLACEMENT OF AIR TUYERE OF BLAST FURNACE WITH HEAT INSULATION OF INNER SHELL

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при эксплуатации воздушных фурм доменных печей с теплоизоляцией внутреннего стакана для определения момента замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции.
Известно, что на воздушные фурмы приходится около 30% всех тепловых потерь в доменной печи. При этом в обычных условиях работы доменной печи через рыльную часть, наружный и внутренний стаканы фурмы уходит, соответственно, порядка 18, 36 и 46% тепла с охлаждающей фурму водой. Одним из путей снижения данных тепловых потерь является установка теплоизоляции с низкой теплопроводностью со стороны дутьевого канала. Трудности эксплуатации фурм с такой теплоизоляцией объясняются тем, что материал теплоизоляции обладает ограниченной термостойкостью и через определенное количество остановок доменной печи, вызванных заменой фурм, могут появиться трещины в теплоизоляции и может начаться процесс ее разрушения. В результате значительно возрастают тепловые потери через разрушающуюся поверхность теплоизоляции, что сопровождается снижением температуры дутья и может привести к разрушению фурмы.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения момента замены воздушной фурмы доменной печи, включающий определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды (патент №2243265 РФ, С21В 7/10, 04.11.02).
Недостатком данного технического решения является то, что оно позволяет определить только момент замены воздушной фурмы по причине ее прогара и не применимо для определения момента замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является определение момента замены воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции.
Технический результат достигается тем, что в способе определения момента замены воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции, включающем определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, определяют разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, сравнивают разности температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией и по меньшей мере на одной серийной фурме без теплоизоляции, установленной на том же коллекторе, а при увеличении разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме при изменении разности расходов в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с теплоизоляцией.
Определение разности расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды является необходимой операцией, позволяющей в совокупности с определением разности температур входящего и выходящего потоков однозначно отличить разрушение теплоизоляции от различных причин разрушения фурмы, например прогара.
Разность температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией сравнивают с разностью температур на серийных фурмах без теплоизоляции, установленных на том же коллекторе, поскольку на разных коллекторах могут создаваться разные условия охлаждения относящихся к ним фурм. В качестве серийных фурм может быть использована по меньшей мере одна фурма, установленная на том же коллекторе, что и фурма с теплоизоляцией, т.к. остальные фурмы, относящиеся к данному коллектору, могут быть также изготовлены с теплоизоляцией. При этом более достоверное сравнение перепадов температур на фурмах с теплоизоляцией и без нее достигается в случае, если серийная фурма является соседней по отношению к фурме с теплоизоляцией, т.к. условия охлаждения фурм могут немного отличаться в пределах одного коллектора.
Разность температур входящего и выходящего потоков охлаждающей воды на фурме с теплоизоляцией внутреннего стакана всегда меньше, чем на серийной фурме без теплоизоляции, что обеспечивает более низкие тепловые потери на фурме с теплоизоляцией. После начала разрушения теплоизоляции разность температур входящего и выходящего потоков на фурме с теплоизоляцией начинает увеличиваться за счет увеличения поверхности контакта дутьевого канала с дутьем, что приводит к увеличению тепловых потерь. При увеличении разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме тепловые потери через сравниваемые фурмы выравниваются, что соответствует моменту замены фурмы по причине разрушения теплоизоляции. В случае дальнейшей эксплуатации фурмы теплоизоляция продолжает разрушаться, а тепловые потери через нее превышают значения на серийной фурме, что может привести к аварийной ситуации.
Разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды стремится к нулю, поэтому принята в пределах погрешности измерения.
Все эти признаки в совокупности обеспечивают достижение технического результата.
Состояние разности расходов за пределами погрешности измерения соответствует прогару фурмы.
Способ осуществляется следующим образом.
Воздушную фурму с теплоизоляцией внутреннего стакана устанавливают в доменную печь. С использованием термопар измеряют температуру на входе и выходе из фурменного прибора в процессе работы доменной печи и определяют разность измерений. С помощью расходомеров измеряют расход входящей и выходящей воды и также определяют разность измерений. В качестве серийных используют по меньшей мере одну фурму без теплоизоляции, установленную на том же коллекторе, что и фурма с теплоизоляцией, на которой также определяют разность температур на входе и выходе из фурменного прибора. Сравнивают текущие значения разности температур на фурмах с теплоизоляцией и без нее. Также сравнивают текущее значение разности расходов на фурме с теплоизоляцией с суммарной погрешностью измерительных приборов. В случае увеличения разности температур на фурме с теплоизоляцией до значений на серийной фурме при изменении разности расходов в пределах погрешности измерения регистрируют момент замены фурмы с теплоизоляцией. При значении разности расходов на фурме с теплоизоляцией более суммарной погрешности приборов регистрируют прогар фурмы.
Пример
3
3
Воздушную фурму с теплоизоляцией внутреннего стакана установили в доменную печь. В качестве серийных использовали две фурмы без теплоизоляции, установленные на одном коллекторе с опытной фурмой. Значения температур и расходов входящей и выходящей воды фиксировали каждый час. Значения разности температур на опытной фурме с теплоизоляцией в течение 210 суток составляли около 5°C, а средние значения на серийных фурмах без теплоизоляции - 7°C. В течение следующих 7 суток значения разности температур на опытной фурме с теплоизоляцией увеличивались и достигли 7°C. При этом значения разности расходов не превышали 0,4 м/ч, погрешность расходомеров составила ±0,4 м/ч. Был зарегистрирован момент замены опытной фурмы по причине разрушения теплоизоляции. Фурма с теплоизоляцией была заменена на новую.
Определение момента замены фурмы с теплоизоляцией внутреннего стакана по причине разрушения теплоизоляции является необходимым условием безаварийной работы доменной печи.