Способ и система управления качеством окомкования агломерационной шихты

УДК 622.788.36

Русских В.П., Кривенко С.В., Кривенко О.В.

СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ОКОМКОВАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ШИХТЫ

Процесс окомкования - один из наиболее важных этапов при агломерации железных руд и концентратов. Качество окомкования агломерационной шихты существенно влияет на её газопроницаемость, вертикальную скорость спекания, выход годного агломерата и производительность агломерационной машины. Одним из основных параметров качества окомкования является влажность шихты на выходе из окомкователя. Для различных шихт существует оптимальная влажность, лежащая в довольно узких пределах. Отклонение от оптимума влечет за собой ухудшение газопроницаемости шихты и снижение производительности агломашины. Поэтому необходимо наиболее рационально осуществлять данный процесс.

Задача экспрессного автоматического контроля влажности агломерационной шихты является сложной метрологической проблемой, не получившей пока полного решения. Разработано и испытано много методов, датчиков и опытных устройств для измерения влажности шихты, но они еще не полностью удовлетворяют предъявляемым требованиям в отношении точности, надежности и быстродействия (экспрессности) измерения.

Газодинамическое сопротивление обычно рассматривают как обобщенный показатель, характеризующий процесс окомкования. Один из способов измерения начальной газопроницаемости шихты - по расходу воздуха, просасываемого через слой шихты перед зажигательным горном, в "нулевой" или первой камере разрежения, не связанной с общим газовым трактом. При изменении газопроницаемости автоматически изменяют задание регулятору расхода воды в смеситель в ходе процесса окомкования.

К недостаткам существующих систем следует отнести следующее. Регулирование влажности осуществляют без учета параметров аглошихты, подаваемой в барабан-окомкователь (БО), т.к. влияние их на результаты окомкования полностью не исследовано из-за сложности процесса Разработанные математические модели окомкования и расчета порозности слоя имеют ограниченные возможности, поэтому не нашли широкого применения в аглопроизводстве.

Порозность слоя из комков одинакового диаметра максимальна Поэтому наибольшее значение порозности соответствует максимальной однородности гранулометрического состава шихты. Значения влажности шихты, при которых достигаются максимумы порозности и газопроницаемости не совпадают. Максимальную газопроницаемость получают при высоком содержании влаги. Однако, из-за избытка свободной воды ослабляются силы сцепления частиц в комочке и в результате деформации при укладке уменьшаются объемы пустот между комками. Порозность слоя аглошихты понижается. Недостаток влаги же ухудшает газопроницаемость слоя окомкованной шихты. При этом, порозность слоя понижается за счет того, что максимум распределения количественного гранулометрического состава смещается в сторону мелочи (<1 мм), увеличивается неоднородность шихты и ослабляются силы сцепления в точках контактов частиц комочка.

На оптимальное значение порозности слоя влияют физико-химические свойства и гранулометрический состав аглошихты на входе в БО и количество подаваемой воды на увлажнение. Изменение исходного гранулометрического состава какого-либо из компонентов аглоших-

ты вызывает изменение гранулометрического состава окомкованной шихты при постоянной влажности и, следовательно, порозности слоя. Поэтому необходимо учитывать данные параметры.

Для решения поставленной задачи разработаны способ и АСУ процессом окомкования. Структурная схема системы представлена на рис.1. Основу системы составляют детерминированная динамическая математическая модель процесса окомкования и расчета оптимальной порозности и устройство определения порозности. Порозность слоя контролируют непосредственно на выходе из БО, что значительно уменьшает время запаздывания АСУ на изменения параметров шихты. 1

Шихта.

Рис. 1-Структурная схема системы автоматического управления качеством окомкования.

В УВМ вводят исходные данные, необходимые для расчета оптимального значения порозности, либо вручную, либо отдатчиков. К исходным данным относят следующие технологические параметры : расход Отш, начальную влажность , массовый гранулометрический

состав [Mi ], насыпную ра и абсолютную рн плотности аглошихты на входе в БО.

Параметры аглошихты определяют либо для проб, либо в потоке. Одним из недостатков первого варианта является периодичность измерений. При этом, необходима представительная проба шихты, не связанная с её стахостическими свойствами. Периодичность замеров обусловливает большое время запаздывания на изменения в технологических свойствах шихты. Метод определения параметров аглошихты в потоке характеризуется малым временем запаздывания на изменения свойств аглошихты.

По разработанной детерминированной математической модели определяют физико-химические характеристики агломерационной шихты в динамике по длине БО и рассчитывают

• 12

необходимое количество воды для получения оптимального значения порозности. Математическая модель состоит из двух последовательных этапов:

1) описание распределения массового гранулометрического состава аглошихты, поступающей на вход БО, с помощью преобразованного распределения Вейбулла [1]; моделирование окомкования с определением технологических параметров шихты в динамике;

2) определение порозности слоя и насыпной плотности шихты на выходе из БО.

При моделировании окомкования для каждого сечения БО рассчитывают следующие характеристики агломерационной шихты: распределения массового и количественного гранулометрических составов; количество комков каждого диаметра и их общее количество; эквивалентный диаметр комков; влажность шихты; расходы воды и увлажняемой шихты; объемы частиц и гранул шихты; абсолютную и насыпную плотности шихты; скорость подачи комкуе-мых частиц к гранулам, порозность слоя шихты. Более подробно работа модели описана в работах [1,2,3].

Часть потока окомкованной шихты на выходе из БО поступает в устройство определения порозности. Для измерения порозности в непрерывном потоке сыпучей среды можно использовать любой из известных методов (ультразвуковой, оптический и др.).

В регулятор расхода воды передают текущие значения порозности 8Т, расхода воды G¿

и расхода шихты ; рассчитанные оптимальные значения порозности Бопт и расхода воды

0°пт При отклонении текущих значений параметров от заданных регулятор корректирует расход воды. При этом, необходимо учитывать характер и значения отклонений порозности де =(еопт—вт). Если оптимальное значение порозности тЛ находится левее экстремума

(рис.2), то при в т меньшем допустимого расход воды увеличивают, а при в т большем допустимого, наоборот, уменьшают. Если оптимальное значение порозности т.В находится правее экстремума, то при е т меньшем допустимого расход воды уменьшают, а при б т большем допустимого - увеличивают. При отклонении текущих значений входных технологических параметров в течение определенного периода времени от заданных за пределы допустимых рассчитывают новый заданный расход воды для получения оптимальной порозности слоя.

Рнс.2-Зависимость порозности слоя окомкованной аглошихты от влажности

Контроль газопроницаемости осуществляют для настройки математической модели по газопроницаемости слоя.

Разработанная система управления окомкования аглошихты отличается тем, что при управлении расходом воды учитывают не только расход аглошихты, подаваемой в БО, но и её гранулометрический состав и физические свойства Она обладает значительно меньшим запаздыванием между объектом регулирования и точкой контроля порозности по сравнению с существующими системами.

Перечень ссылок

/

1. Власюк Ю.Н., Русских В.П., Кривенко О.В., Кривенко C.B. Исследование распределения концентраций от фракционного состава компонентов аглошихты // Вестник Приазов. госуд. техн. ун-та: сб. научн. тр. Вып.З. - Мариуполь, 1997. - С. 17-21.

2. Власюк Ю.Н., Кривенко О.В. Расчет порозности слоя агломерационной шихты при её оптимальной-укладке // Вестник Приазов. госуд. техн. ун-та: сб. научн. тр. Вып.З. - Мариуполь, 1997. -С.10-16. -

3. Власюк Ю.Н., Кривенко О.В. Математическое моделирование динамики процесса окомкования шихты / Мариуп. металлург, ин-т. - Мариуполь, 1993,- 22 с. - Деп. в УкрИНТЭИ, 15.11.93, № 2257-Ук 93.