УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИИ ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
DEVICE FOR BLAST FURNACE AND METHOD FOR PERFORMING OPERATION FOR BLAST FURNACE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для доменной печи, в частности к устройству для доменной печи для загрузки исходного материала в доменную печь с помощью бесконусного загрузочного устройства, оснащенного вращающимся лотком, и к способу эксплуатации доменной печи. Этот процесс загрузки ряда слоев руды и кокса обычно именуют загрузкой, в которой руду и кокс загружают по отдельности во множестве партий. В каждой партии исходный материал из бункера, расположенного на колошнике, обычно загружают в доменную печь, варьируя угол вращающегося лотка для получения требуемой формы осаждения.
Уровень техники
В общем, при эксплуатации доменной печи руду (которая может быть смешана с частью кокса) и кокс поочередно загружают в качестве исходного материала из колошника, и доменная печь заполняется исходным материалом со слоями руды и слоями кокса, поочередно осаждаемыми поверх друг друга.
При эксплуатации доменной печи важно поддерживать надлежащее распределение шихты в колошнике. Если распределение шихты ненадлежащее, распределение течения газов будет неравномерным, газопроницаемость будет пониженной, и восстановление металла из руды будет пониженным, что ведет к снижению производительности и неустойчивому режиму эксплуатации. Другими словами, эксплуатация доменной печи может быть стабилизирована посредством надлежащего регулирования распределения течения газа.
В качестве одной из мер регулирования распределения течения газа известен способ, использующий бесконусное загрузочное устройство с вращающимся лотком (распределительным лотком). В этом загрузочном устройстве распределение течения газа регулируется посредством выбора угла наклона и числа вращений вращающегося лотка и посредством регулирования положений падения и количества осаждения исходного материала в радиальном направлении доменной печи с целью регулирования распределения шихты.
В процессе управления распределением шихты преимуществом является определение распределения шихты. С этой целью должны быть измерены профили поверхности шихты в доменной печи (отложение материала). Для измерения профилей поверхностей шихты в доменной печи, в общем, расстояние до поверхности шихты в доменной печи измеряется посредством направления измерительной волны, например, микроволны, к поверхности шихты доменной печи, и приема измерительной волны, отраженной от поверхности шихты в доменной печи, и на основании измеренного расстояния получают профили поверхности шихты в доменной печи. Наиболее общеупотребительным способом является ввод измерительной трубки с антенной для обнаружения волн со стороны горловины в направлении центра доменной печи.
Например, в документе JP2017-95761 A (PTL 1) приведено описание, где указано, что использование измерения расстояния с помощью измерительных волн, как описано выше, позволяет измерять профили поверхности шихты в доменной печи для каждой порции, при этом выполняется регулирование по отметкам и/или количеству поворотов вращающегося лотка согласно распределению руды и кокса при загрузке, полученному на основании результатов измерения. Кроме того, согласно документу WO2015/133005 (PTL 2) профили измеряются во время вращения вращающегося лотка при каждом заданном числе поворотов вращающегося лотка для регулирования вращающегося лотка.
Перечень противопоставленных документов
Патентная литература
PTL 1: JP2017-95761A
PTL 2: WO2015/133005
Сущность изобретения
Техническая проблема
Способ, описанный в PTL 1, позволяет корректировать вариацию распределения загрузки между порциями на основании результатов измерения поверхности осаждения шихты в доменной печи после загрузки исходного материала. Однако при использовании традиционных способов измерения само измерение занимает время, и, помимо того, что измерительная трубка не может быстро выполнять измерение, ее необходимо удалять наружу корпуса доменной печи перед загрузкой исходного материала, что обусловливает проблему снижения частоты измерений. Кроме того, в способе, описанном в PTL 1, можно регулировать распределение газа в радиальном направлении доменной печи посредством выбора угла наклона и числа поворотов вращающегося лотка для регулирования положения падения и количества исходного материала, осаждающегося в радиальном направлении доменной печи. Однако всё еще существует возможность усовершенствования существующей ситуации, где требуется регулировать распределение газового потока в окружном направлении доменной печи.
Способ, описанный в PTL 2, сходным образом позволяет выполнять регулирование в радиальном направлении, и всё еще существует возможность усовершенствования существующей ситуации, где требуется регулировать распределение течения газа в окружном направлении доменной печи.
Кроме того, оба способа не принимают в расчет эффект скорости схода шихты, и в этом отношении также всё еще существует возможность усовершенствования
Таким образом, могла бы быть полезной возможность предложить измерительное средство для точного и быстрого определения профилей поверхности шихты в доменной печи в окружном направлении доменной печи и предложить устройство для доменной печи, которое может использовать средства для регулирования угла наклона вращающегося лотка и для регулирования скорости загрузки шихты. Также могла бы быть полезной возможность предложить способ измерения профилей поверхности шихты при каждом повороте вращающегося лотка и поддержания надлежащего распределения шихты в доменной печи на основании результатов измерений профилей поверхности, используя устройство для доменной печи.
Решение проблемы
Таким образом, предлагается следующее:
1. Устройство для доменной печи, содержащее: вращающийся лоток, выполненный с возможностью загрузки исходного материала в доменную печь из колошника; устройство для измерения профиля, выполненное с возможностью измерения профилей поверхности шихты, загружаемой в доменную печь с помощью вращающегося лотка; и регулятор угла наклона, выполненный с возможностью регулирования угла наклона вращающегося лотка, причем устройство для измерения профилей содержит радиоволновой измеритель расстояния, который установлен на колошнике и выполнен с возможностью измерения расстояния до поверхности шихты в доменной печи и обеспечивает получение профилей поверхности шихты на основании данных о расстоянии для всей доменной печи, относящихся к расстояниям до поверхности шихты, полученным посредством сканирования измерительной волны радиоволнового измерителя расстояния в доменной печи в окружном направлении; и устройство для измерения профиля содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: арифметический блок, выполненный с возможностью выдачи управляющих команд, на основе полученных профилей поверхности, регулятору угла наклона для изменения угла наклона вращающегося лотка во время вращения; и арифметический блок, выполненный с возможностью выдачи управляющих команд, на основе полученных профилей поверхности, регулятору скорости для изменения скорости вращения вращающегося лотка во время вращения; и арифметический блок, выполненный с возможностью выдачи управляющих команд, на основе полученных профилей поверхности, регулятору скорости для изменения скорости подачи шихты, подаваемой в вращающийся лоток во время вращения.
Устройство для доменной печи по п. 1, в котором устройство для измерения профиля также содержит арифметический блок, выполненный с возможностью расчета скорости схода шихты по всей окружности доменной печи на основе профилей поверхности шихты.
Способ эксплуатации доменной печи с применением устройства для доменной печи по п. 1 или 2, в котором руда или кокс выгружается из вращающегося лотка в доменную печь, причем способ эксплуатации включает: получение профилей поверхности шихты с помощью устройства для измерения профилей; и в случае, когда вариация полученных профилей поверхности или вариация скоростей схода шихты, полученных из полученных профилей поверхности, или вариация относительных толщин слоя руды больше заданного значения, регулируют положение загрузки руды и/или кокса, загружаемых с помощью вращающегося лотка, и/или скорость загрузки руды и/или кокса, загружаемые с помощью вращающегося лотка.
Способ эксплуатации доменной печи по п. 3, в котором регулирование положения загрузки включает в себя изменение угла наклона вращающегося лотка во время вращения и корректировку профиля поверхности при каждом повороте вращающегося лотка.
Способ эксплуатации доменной печи по п. 3 или 4, в котором регулирование скорости загрузки выполняется во время вращения вращающегося лотка.
Преимущественный эффект
По настоящему изобретению существует возможность точно и быстро получать профили поверхности шихты в доменной печи в окружном направлении доменной печи и незамедлительно изменять угол наклона вращающегося лотка и скорость загрузки шихты на основе полученных профилей поверхности. Соответственно, можно надлежащим образом контролировать распределение потока газа в доменной печи. По этой причине при эксплуатации доменной печи можно получить высокую эффективность восстановления металла из руды и стабилизировать режим эксплуатации.
Краткое описание чертежей
На приложенных чертежах:
фиг. 1 - конструкция устройства для доменной печи;
фиг. 2 - конструктивное исполнение измерительного устройства для измерения профиля;
фиг. 3 - функционирование измерителя расстояния измерительного устройства для измерения профиля;
фиг. 4 - относительная толщина слоя руды в окружном направлении доменной печи;
фиг. 5 - относительная толщина слоя руды в окружном направлении доменной печи; и
фиг. 6 - относительная толщина слоя руды в окружном направлении доменной печи.
Подробное описание
Ниже со ссылкой на фиг. 1 приведено подробное описание устройства для доменной печи по настоящему изобретению.
В частности, устройство для доменной печи по настоящему изобретению содержит: вращающийся лоток 2, выполненный с возможностью загрузки исходных материалов, таких как руда, включающая кокс, в колошник корпуса 1 доменной печи; множество фурм 3, выполненных с возможностью вдувания потока горячего воздуха и пылевидного угля в доменную печь; измерительное устройство 5 для измерения профилей поверхности, выполненное с возможностью измерения профилей поверхности шихты 4, загружаемой в доменную печь с применением вращающегося лотка 2; и регулятор 6 угла наклона, выполненный с возможностью регулирования угла наклона вращающегося лотка 2. Устройство для доменной печи также содержит регулятор частоты вращения, выполненный с возможностью регулирования частоты вращения вращающегося лотка 2. Устройство для доменной печи также содержит между бункером, расположенным на колошнике, и вращающимся лотком 2 регулятор скорости подачи шихты, выполненный с возможностью регулирования скорости подачи шихты. Примеры регулятора скорости подачи шихты включают в себя механизм, который регулирует степень открывания заслонки, расположенной на пути движения шихты.
В примере, показанном на фиг. 1, регуляторы для регулирования степени открывания заслонок, регулятор частоты вращения и регулятор скорости подачи шихты расположены внутри регулятора 6 угла наклона. Несмотря на то, что для устройства для доменной печи по настоящему изобретению достаточным является наличие, по меньшей мере, регулятора угла наклона или регулятора скорости подачи шихты, устройство для доменной печи предпочтительно содержит оба указанных регулятора.
Здесь измерительное устройство 5 для измерения профилей содержит радиоволновой измеритель 5a расстояния, установленный на колошнике корпуса 1 доменной печи для измерения расстояния до поверхности шихты 4 в доменной печи, и арифметический блок 5b, выполненный с возможностью теоретического получения профилей поверхностей шихты 4 на основании данных о расстояниях для всей доменной печи, относящихся к расстояниям до поверхностей шихты 4, полученным посредством сканирования измерительной волны радиоволнового измерителя 5a расстояния в окружном направлении корпуса 1 доменной печи.
Измеритель 5a расстояния является измерителем расстояния радиоволнового типа и может быть, например, устройством, имеющим конструктивное исполнение, показанное на фиг 2 или 3. Другими словами, измеритель 5a расстояния, показанный на фиг. 2, содержит приемопередатчик 50 измерительных волн, сконфигурированный с возможностью передачи и приема измерительной волны, например, в миллиметровом диапазоне или микроволны, антенну 52, соединенную с помощью волновода 51 с приемопередатчиком 50 измерительных волн, и отражатель 53 измерительных волн с регулируемыми углами отражения, расположенный напротив антенны 52. Измерительная волна, передаваемая от приемопередатчика 50 измерительных волн и исходящая от антенны 52, отражается отражателем 53 измерительных волн и попадает на поверхность шихты в доменной печи, и измерительная волна, отраженная поверхностью шихты в доменной печи, принимается приемопередатчиком 50 измерительных волн с помощью отражателя 53 измерительных волн и антенны 52. Угол отражения отражателя 53 измерительных волн регулируется во время измерения расстояния до поверхности шихты в доменной печи таким образом, чтобы выполнять сканирующее перемещение излучения измерительной волны в доменной печи в окружном направлении.
На участке корпуса доменной печи у колошника образовано окно 54 в том месте, где можно видеть в направлении сверху вниз или сверху вниз под наклоном поверхность шихты в доменной печи (поверхность осаждения), и снаружи корпуса доменной печи неподвижно установлен кожух 55, имеющий заданное сопротивление давлению, который закрывает окно 54. Внутри кожуха 55 имеется камера 56, причем указанная камера 56 открыта во внутренний объем доменной печи через окно 54 (в камере предусмотрено отверстие 55A). Кроме того, внутри камеры 56 расположена антенна 52, и снаружи камеры 56 (снаружи корпуса 1 доменной печи) расположен приемопередатчик 50 измерительных волн. Волновод 51, который соединяет приемопередатчик 50 измерительных волн и антенну 52, проходит через кожух 55 и поддерживает на конце антенну 52.
Кроме того, в камере 56 расположен отражатель 53 измерительных волн, обращенный к антенне 52. С наружной стороны камеры 56 (снаружи корпуса 1 доменной печи) расположен привод 57, который выполнен с возможностью вращения отражателя 53 измерительных волн. Привод имеет вращающийся приводной вал 58, проходящий через кожух 55 и поддерживающий на конце отражатель 53 измерительных волн.
Здесь взаимное расположение антенны 52, отражателя 53 измерительных волн и его привода 57 и отверстия 55A камеры 56 удовлетворяет следующему условию: (i) линия продолжения центральной оси антенны 52 совпадает с центральной осью вращающегося приводного вала 58 привода 57; (ii) отражатель 53 измерительных волн прикреплен к ному приводному валу 58 привода 57 под изменяемым углом α относительно вращающегося приводного вала 58, так что он пригоден для обеспечения линейного сканирования и сканирования в окружном направлении; и (iii) антенна 52 и отражатель 53 измерительных волн расположены относительно отверстия 55A таким образом, что измерительная волна, передаваемая от антенны 52 и отражаемая отражателем 53 измерительных волн, направлена через отверстие 55A в доменную печь.
Кроме того, для исключения повреждения отражающей поверхности 59 и т.п. «взлетающим» исходным материалов, ударяющим в отражатель 53 измерительных волн во время продувки шихты через внутреннее пространство доменной печи, отражатель 53 измерительных волн может быть остановлен в таком ном положении, чтобы его задняя сторона (противоположная сторона по отношению к отражающей поверхности 59) была обращена к отверстию 55A, когда измерение не выполняется.
Приемопередатчик 50 измерительных волн генерирует измерительную волну (например, в миллиметровом диапазоне или микроволну), частота которой непрерывно варьируется во времени в определенном диапазоне, и способен передавать и принимать измерительную волну.
В качестве антенны 52 можно использовать параболическую антенну, рупорную антенну и т.п. Помимо этих антенн, в частности, целесообразно использовать линзовую рупорную антенну из-за ее исключительных характеристик направленности.
Отражатель 53 измерительных волн, к примеру, изготовлен из металлического материала, такого как нержавеющая сталь, и большей частью имеет круглую форму, хотя его форма не ограничивается. Посредством вращения отражателя 53 измерительных волн с помощью приводного вала 58 привода 57 можно сканировать направление испускания измерительной волны, передаваемой от антенны 52 в направлении ее центральной оси и отражаемой отражателем 53 измерительных волн линейным образом. Посредством изменения угла α между отражателем 53 измерительных волн иным приводным валом 58 можно произвольно изменять положение линии сканирования. В частности, вращение вращающегося приводного вала 58 обеспечивает линейное сканирование в боковом направлении относительно направления передачи измерительной волны, и изменение угла α обеспечивает линейное сканирование в направлении вперед и назад относительно направления передачи измерительной волны. С помощью такого механизма посредством одновременного регулирования угла а вращающегося приводного вала 58 и угла отражателя 53 измерительных волн можно перемещать направление испускания измерительной волны в доменной печи в окружном направлении.
Между отражателем 53 измерительных волн и отверстием 55A в камере 56 (в иллюстративном примере вблизи отверстия 55A) расположена заслонка 60, которая может находиться в открытом и закрытом положениях и выполнена с возможностью изолирования камеры 56 от внутреннего пространства доменной печи. Заслонка 60 имеет исполнительный механизм 61 для открывания/закрывания, который установлен снаружи камеры 56 (снаружи корпуса 1 доменной печи) и обеспечивает скользящее перемещение заслонки 60 в открытое или закрытое положение. Заслонка 60 открыта во время измерения профиля и закрыта в иных случаях.
Кроме того, для препятствования попаданию газа и пыли из доменной печи в камеру 56 во время измерения и препятствования утечке наружу из кожуха 55 газа, находящегося в доменной печи, к кожуху 55 присоединена труба 62 подачи газа для подачи продувочного газа, и через указанную трубу 62 подачи газа в камеру 56 подают продувочный газ (газообразный азот) с заданным давлением.
Указанное измерительное устройство для измерения профиля содержит арифметический блок 5b, выполненный с возможностью расчета расстояния от антенны 52 до поверхности шихты в доменной печи на основании данных, получаемых и зарегистрированных приемопередатчиком 50 измерительных волн, и последующего определения профилей поверхностей шихты в доменной печи, используя данные о расстоянии.
В вышеописанном измерительном устройстве для измерения профиля измерительная волна с непрерывно изменяющейся частотой, генерируемая приемопередатчиком 50 измерительных волн, передается от антенны 52 и испускается к поверхности шихты в доменной печи с помощью отражателя 53 измерительных волн. Измерительная волна, отраженная поверхностью шихты в доменной печи (т.е. отраженная волна), принимается приемопередатчиком 50 измерительных волн с помощью отражателя 53 измерительных волн. При измерении поверхности шихты в доменной печи, используя такую измерительную волну, посредством изменения угла отражения измерительной волны с помощью привода 57, вращающего отражатель 53 измерительных волн, направления испускания измерительной волны можно линейно перемещать, как показано на фиг. 3. В это время посредством дальнейшего изменения угла отражателя 53 измерительных волн и вращающегося приводного вала 58 также можно выполнять сканирование в окружном направлении доменной печи.
В арифметическом блоке 5b продолжительность времени прохождения измерительной волны в прямом и обратном направлениях от антенны 52 к поверхности шихты в доменной печи определяется согласно схеме непрерывного излучения с частотной модуляцией (схеме FMCW) с последующим расчетом расстояния от антенны 52 до поверхности шихты в доменной печи. Далее определяют профили поверхностей шихты в доменной печи на основании данных о расстоянии, полученных посредством сканирующего перемещения направления излучения измерительной волны в радиальном направлении доменной печи, как описано выше.
Кроме того, для сканирующего перемещения направления излучения измерительной волны в окружном направлении механизм регулирования угла а вращающегося приводного вала 58 и угла отражателя 53 измерительных волн можно заменить механизмом вращения всего измерителя 5a расстояния относительно направления прохождения в отверстие 55A.
Кроме того, вместо сканирования измерительной волны в окружном направлении окружные профили могут быть получены посредством определения формы всей поверхности шихты в доменной печи и извлечения информации об окружном положении.
Как описано выше, измеритель 5a расстояния измерительного устройства 5 для измерения профилей поверхности шихты в доменной печи является радиоволновым измерителем расстояния, что позволяет измерять расстояние до поверхности шихты 4 во время вращения вращающегося лотка 2 и точно определять распределение шихты. В частности, поскольку измерение можно выполнять в радиальном и окружном направлениях, можно точно определять распределение шихты по всей доменной печи. Другими словами, можно измерять осаждение шихты во время загрузки исходного материала при каждом е вращающегося лотка 2, что позволяет очень точно определять распределение шихты.
Предпочтительно, устройство 5 для измерения профилей также содержит арифметический блок, который сконфигурирован с возможностью расчета скорости опускания шихты 4 по всей поверхности доменной печи на основании профилей поверхности шихты 4. Эта арифметическая функция может быть присвоена арифметическому блоку 5b, и на фиг. 1 показан случай, где арифметический блок 5b дополнительно выполняет эту арифметическую функцию.
Здесь скорость опускания шихты может быть рассчитана посредством двукратного измерения профилей поверхности шихты 4 в доменной печи с заданными временными интервалами, когда исходный материал не загружается из вращающегося лотка 2, и используя расстояние, на которое шихта опустилась в доменной печи, и вышеупомянутый временной интервал. Отвечающие требованиям данные могут быть получены в случае, если заданный временной интервал находится в пределах диапазона от нескольких секунд до нескольких минут во время нормального режима эксплуатации. В общем, временной интервал между окончанием загрузки одной партии шихты и началом загрузки следующей партии шихты составляет, примерно 1 - 2 минуты, когда не выполняется загрузка исходного материала из вращающегося лотка 2, и, таким образом, может быть получена скорость опускания посредством выполнения двух измерений профиля.
Также существует возможность получения распределения толщины слоя исходного материала и относительной толщины слоя руды из многократно измеренных профилей шихты в доменной печи. В частности, к примеру, эти распределение и относительная толщина могут быть получены следующим образом. Прежде всего, измеряют профили слоя кокса или руды перед загрузкой (вертикальные расстояния от конкретного положения горизонтального сечения в доменной печи). Далее получают скорость схода вышеуказанным способом. После этого получают профили слоя кокса или руды после загрузки. На основании расстояния опускания исходного материала (= скорость схода материала x временной интервал измерения перед загрузкой и после загрузки), которое рассчитывают из измеренной скорости схода исходного материала и временного интервала измерения профилей перед загрузкой и после загрузки, оценивают положение, до которого опускается поверхность исходного материала, измеренная перед загрузкой, когда выполняется измерение после загрузки. Разности между профилями после загрузки и оценочными профилями дают толщину слоя кокса или руды в соответствующих положениях, т.е. распределение толщины слоя. После получения соответствующей толщины слоев кокса и руды при одной загрузке можно определить относительную толщину слоя руды (= толщина слоя руды / (толщина слоя руды + толщина слоя кокса)) в каждом положении, в котором был измерен профиль.
В настоящем изобретении при определении профилей поверхности и скорости схода шихты в окружном направлении предпочтительным является определение окружных профилей в конкретных радиальных положениях. Радиальные положения в доменной печи, в общем, выражаются в безразмерных радиусах. В контексте настоящего изобретения безразмерный радиус выражается следующим образом: безразмерный радиус = (горизонтальное расстояние между определенным положением в доменной печи и центром доменной печи) / (горизонтальное расстояние от центра до внутренней поверхности доменной печи) в горизонтальном сечении доменной печи. В настоящем изобретении предпочтительным является определение профилей поверхности в окружном направлении доменной печи в радиальном положении с безразмерным радиусом 0,5 - 0,97. Причина состоит в том, что в положении, где безразмерный радиус меньше 0,5, отклонение в окружном направлении является менее проблематичным, а в области, где безразмерный радиус больше 0,97, сложно получить контрольные данные для эксплуатации в области, где безразмерный радиус больше 0,97, поскольку в этой области существует тенденция к большому влиянию внутренней стенки доменной печи. Что касается радиального положения, особо предпочтительным является выбор положения с безразмерным радиусом 0,7 - 0,95.
Ниже приведено подробное описание случая, в котором имеется неравномерность полученных профилей поверхности. Другими словами, в случае если имеется отклонение от результата, полученного для такой же порции в предыдущей загрузке, или если имеется изменение, отклоняющееся от однородного схода материала и состояний загрузки, при сравнении профилей, измеренных после первой загрузки исходного материала, с профилями, измеренными после второй загрузки, выполняют нижеописанное регулирование положения загрузки, так чтобы можно было получить пригодный профиль во время третьей и последующих загрузок. В контексте настоящего описания выражение «пригодный профиль» относится к профилю, который при нормальном режиме эксплуатации имеет небольшое отклонение в окружном направлении, т.е. в каждой точке небольшое смещение расстояния от среднего значения. Если профили после регулировки положения загрузки вернулись в пригодное состояние, такая отрегулированная загрузка будет продолжаться. С другой стороны, если профили снова изменились по сравнению с профилями, измеренными после первой загрузки, положение загрузки регулируется аналогичным образом.
Кроме того, предпочтительным является получение распределения скорости схода шихты по меньшей мере в четырех местах по окружности доменной печи (например, с четырех равных частей окружности, таких восток, запад, юг и север, до приблизительно 42 мест, соответствующих количеству фурм). Однако существуют несколько случаев, когда невозможно точно оценить распределение скорости схода в окружном направлении, например, если скорость схода изменилась только на очень небольшом локальном участке на северо-востоке. Поэтому, целесообразно получение распределения скорости схода шихты, которое включает в себя скорости схода в положениях, соответствующих множеству фурм (от 8 до 42), установленных горизонтально в окружном направлении доменной печи.
Регулировка положения загрузки руды или кокса, подлежащих загрузке через вращающийся лоток, выполняется для руды и/или кокса. Кроме того, способ регулировки положения загрузки может быть реализован путем изменения угла наклона вращающегося лотка, изменения скорости вращения вращающегося лотка, изменения скорости подачи шихты или любой их комбинации. При изменении угла наклона вращающегося лотка обычно выбирают одно из заданных угловых значений. Помимо этого, в соответствии с настоящим изобретением, посредством изменения заданной величины угла наклона на произвольное значение можно загружать исходный материал между положениями загрузки, согласно заданному углу наклона, что было невозможно при использовании традиционных способов, и выполнять более тонкое регулировку положений загрузки.
Изменение скорости вращения вращающегося лотка или изменение скорости подачи шихты означает изменение скорости загрузки шихты, загружаемой в конкретном положении в единицу времени. Например, если скорость вращения вращающегося лотка изменяется при сохранении постоянной скорости подачи шихты во вращающийся лоток, величина загрузки шихты в час, т.е. скорость загрузки (скорость осаждения) шихты, подлежащей подаче, будет меньше в положении, где скорость вращения высокая. Кроме того, если скорость подачи шихты во вращающийся лоток уменьшается при сохранении постоянной скорости вращения вращающегося лотка, скорость загрузки (скорость осаждения) в определенном положении уменьшается. Разумеется, скорость вращения вращающегося лотка и скорость подачи шихты могут изменяться одновременно.
Скорость подачи шихты может регулироваться с помощью регулятора скорости подачи шихты, установленного между бункером, расположенным на колошнике, и вращающимся лотком. Например, снизу бункера может быть установлен клапан, степень открывания которого может регулироваться, и скорость подачи шихты может регулироваться посредством регулирования степени открывания.
Положение, где падает шихта, может быть оценено более точно с помощью расчета траектории падения, используя известный способ и принимая во внимание угол наклона и скорость вращения вращающегося лотка и физические свойства и скорость падения шихты.
Когда наблюдается вариация профилей шихты в окружном направлении или скорости схода исходного материала, вариация устраняется посредством изменения положения загрузки и/или скорости загрузки шихты. Здесь предпочтительным является выполнение регулировки, используя в качестве показателя относительную толщину слоя руды (= толщина слоя руды / (толщина слоя руды + толщина слоя кокса)). Состояния схода исходного материала в определенных положениях в окружном и радиальном направлениях доменной печи регулируются за счет скорости расхода кокса и падения расплава руды в этих положениях. Когда величина потока горячего воздуха, вдуваемого из фурм, или относительная величина нагнетания пылевидного угля или т.п. является постоянной, скорость расхода кокса в этом положении является постоянной, и чем больше кокса присутствует в этом положении, тем ниже скорость схода. Другими словами, если относительная толщина слоя руды является высокой, скорость схода исходного материала будет более высокой, поскольку количество кокса в этом положении будет небольшим, и, наоборот, если относительная толщина слоя руды является низкой, скорость схода исходного материала будет более низкой.
Используя преимущество этого соотношения, в положении, где скорость схода шихты высокая, увеличивают количество загружаемого кокса или уменьшают количества загружаемой руды (т.е. уменьшают относительную толщину слоя руды) для снижения скорости схода. Также существует возможность выполнения обоих указанных действий, т.е. увеличения количества загружаемого кокса и уменьшения количества загружаемой руды. Для увеличения скорости схода выполняют противоположное действие. Если в распределении профиля шихты положение поверхности шихты высокое, выполняют действие для увеличения скорости схода.
Также существует возможность прямого регулирования распределения относительной толщины слоя руды, подсчитанного с учетом профилей. Например, может быть предпринято действие для увеличения относительной толщины слоя руды посредством количества загружаемой руды или уменьшения количества загружаемого кокса относительно постоянной толщины слоя при загрузке. Также существует возможность выполнения обоих указанных действий, т.е. увеличения количества загружаемой руды и уменьшения количества загружаемого кокса.
При использовании традиционных способов при регулировании относительной толщины слоя руды (= толщина слоя руды / (толщина слоя руды + толщина слоя кокса)), подсчитанной из осаждения исходного материала при каждом е с помощью измерительного устройства для измерения профилей, относительную толщину слоя руды можно было регулировать только в определенном диапазоне. И, наоборот, согласно настоящему изобретению можно точно контролировать относительную толщину слоя руды и корректировать ее до условий надлежащей относительной толщины слоя руды.
В качестве критерия для выполнения действия для устранения вышеописанной вариации предварительно может быть задано определенное значение, и действие может быть предпринято в случае, когда разница между измеренным значением или рассчитанным значением и средним значением превышает заданное значение. Это заданное значение может быть, например, стандартным отклонением измеренного или рассчитанного значений в окружном направлении или оно может быть заданным значением, например, двукратным и трехкратным отклонением, в зависимости от производственной необходимости.
Угол наклона вращающегося лотка изменяется во время вращения вращающегося лотка. Посредством изменения установки угла наклона вращающегося лотка во время вращения вращающегося лотка можно регулировать изменение относительной толщины слоя руды в окружном направлении доменной печи с высокой степенью точности по сравнению с традиционными способами загрузки, в которых доступны только единообразные настройки в окружном направлении доменной печи. В частности, используя измерительное устройство для измерения профилей, описанное в настоящем документе, можно получать информацию о поверхности загрузки шихты в доменной печи в окружном направлении доменной печи, обеспечивая более точное регулирование в окружном направлении доменной печи и обеспечивая преимущественный эффект. Этот способ особенно эффективен, когда существует обратная вариация с наружной или внутренней стороны в окружном направлении в положении, в котором должна быть устранена вариация профилей или скорости опускания в окружном направлении, поскольку угол наклона вращающегося лотка может быть изменен, так чтобы шихту можно было загружать с наружной или внутренней стороны в окружном направлении доменной печи.
Если желательно устранить вариацию в окружном направлении в конкретном радиальном положении, эффективным будет изменение частоты вращения вращающегося лотка или изменение скорости подачи шихты. Например, если желательно увеличить количество кокса, загружаемого в конкретном положении, количество кокса, подаваемого во вращающийся лоток, поддерживается на постоянном уровне и скорость вращения в области, где кокс подается в этом положении, уменьшается. И, наоборот, при поддержании постоянной скорости вращения скорость подачи кокса во вращающийся лоток увеличивается в тот момент, когда кокс достигает положения, где количество кокса должно быть увеличено. В этом случае, например, может быть проанализировано движения кокса, и частота вращения и скорость подачи могут быть отрегулированы в соответствующий момент времени, так чтобы исходный материал достигал положения, в котором должно быть выполнено регулирование.
Несмотря на то, что относительная толщина слоя руды варьируется неравномерно, можно полагать, что это связано с вариациями относительной толщиной слоя руды, обусловленными изменениями размера частиц руды, кокса и другого загружаемого исходного материала. Другими словами, если размер частиц загружаемого исходного материала может быть определен предварительно, можно более быстро предпринять действие для устранения колебания относительной толщины слоя руды. С этой целью предпочтительным является использование дополнительного устройства, которое может непрерывно и автоматически определять, например, размеры частиц кокса и руды.
Примеры
Пример 1
Ниже приведено описание примеров эксплуатации, в которых распределение относительной толщины слоя руды в окружном направлении доменной печи регулировали согласно настоящему изобретению. В частности, испытания были выполнены в рабочих условиях в большой доменной печи с конструкцией, показанной на фиг. 1. Различные условия эксплуатации во время этих испытаний представлены в табл. 1.
Во время эксплуатации профили поверхности шихты в окружном направлении доменной печи получают при каждом повороте вращающегося лотка или во время перерывов на загрузку. В этом варианте выполнения измерения в окружном направлении были выполнены на безразмерном радиусе от 0 до 1,0 для получения профилей поверхности шихты по всей доменной печи. Скорость схода определяли из полученных профилей поверхности в окружном направлении доменной печи, как описано выше, и также получали относительную толщину слоя руды. В табл. 1 приведены относительные толщины слоя руды, измеренные в четырех местах с безразмерным радиусом 0,95 в направлениях восток, запад, север и юг в качестве характерных данных из данных, полученных в окружном направлении. На фиг. 4 показан случай, где имело места вариация в полученных таким образом относительных толщинах слоя руды. Результаты измерений на фиг. 4 были получены на безразмерном радиусе от 0 до 1 в направлениях восток, запад, север и юг.
Другими словами, случай в табл. 1, представленный в качестве Сравнительного примера 1, является случаем, когда были измерены профили поверхности шихты в доменной печи, и была рассчитана относительная толщина слоя руды, причем было отмечено, только на северной стороне стенки в окружном направлении доменной печи относительная толщина слоя руды была высокой, и эксплуатация фактически продолжалась. В этом случае, как показано в табл. 1, показатель сопротивления проницаемости был высоким, и газонепроницаемость в доменной печи была недостаточной.
В дальнейшем для уменьшения относительной толщины слоя руды со стороны стенки доменной печи угол наклона вращающегося лотка при загрузке кокса был отрегулирован в направлении стенки доменной печи (в частности, угол наклона относительно центральной оси доменной печи был изменен с 25° на 50°), и затем вращающийся лоток был приведен во вращение. В результате, как показано на фиг. 5, общая относительная толщина слоя руды со стороны стенки доменной печи была уменьшена (Сравнительный пример 2). Однако, как можно видеть из табл. 1, несмотря на то, что показатель сопротивления проницаемости уменьшается, температура горячего металла уменьшается, что ведет к увеличению расхода кокса и расхода пылевидного угля. Во время этой эксплуатации скорость вращения вращающегося лотка и скорость подачи исходного материала поддерживались на постоянном уровне.
Для уменьшения относительной толщины слоя руды только на северной стороне согласно эксплуатации в Примере 2 угол наклона вращающегося лотка был отрегулирован в направлении стенки (в частности, угол наклона относительно центральной оси доменной печи был измене с 25° на 50°), только когда кокс был загружен на северной стороне во время вращения вращающегося лотка, причем уменьшилась только относительная толщина слоя руды на северной стороне стенки доменной печи (Пример 1). Другими словами, как показано на фиг. 6, отклонение относительной толщины слоя руды в окружном направлении доменной печи было уменьшено, и как можно видеть из табл. 1, показатель сопротивления проницаемости был уменьшен больше, чем в Сравнительном примере 1, и также была увеличена температура горячего металла. Соответственно, мог быть уменьшен расход кокса. Несмотря на то, что показатель сопротивления проницаемости был выше, чем в Сравнительном примере 2, процесс эксплуатации в целом был предпочтительным. Как считается, это обусловлено неудовлетворительными эксплуатационными характеристиками в целом в Сравнительном примере 2, хотя показатель сопротивления проницаемости был низким, поскольку относительная толщина слоя руды уменьшалась рядом со стенкой доменной печи по всей доменной печи, обусловливая увеличение количества кокса рядом со стенкой доменной печи, течение газа рядом со стенкой доменной печи и то, что газ больше не используется эффективно.
Таблица 1
Параметр
Единицы измерения
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 2
Пример 1
Производительность
т/день
10056
10033
10068
Расход кокса
кг/т
333
333
328
Расход пылевидного угля
кг/т
177
179
177
Расход вдувания
нм<sup>3</sup>/мин
6898
6898
6898
Степень обогащения кислородом
%
4,2
4,2
4,2
Температура вдувания
°C
1191
1191
1191
Влажность вдувания
г/нм<sup>3</sup>
21
21
21
Показатель сопротивления проницаемости
-
2,95
2,85
2,89
Степень использования газа
%
48,7
48.6
49,2
Температура горячего металла
°C
1494
1492
1501
Относительная толщина слоя руды (север)
-
0,56
0,55
0,53
Относительная толщина слоя руды (восток)
-
0,52
0,5
0,52
Относительная толщина слоя руды (юг)
-
0,51
0,49
0,51
Относительная толщина слоя руды (запад)
-
0,52
0,5
0,52
Пример 2
Ниже приведено описание примера регулирования скорости схода исходного материала. Профили поверхности шихты в окружном направлении были измерены на безразмерном радиусе 0,8, и скорость схода исходного материала была рассчитана в каждом положении. Из числа результатов в табл. 2 приведены измеренные значения в четырех направлениях север, запад, север и юг и результаты эксплуатации. В табл. 2 Сравнительный пример 3 имеет высокую скорость схода в восточном направлении по сравнению с другими направлениями. При этом условии скорость подачи кокса во вращающийся лоток поддерживалась на постоянном уровне, и скорость вращения вращающегося лотка была уменьшена на 20% в диапазоне падения кокса на восточной стороне, в то время как вращающийся лоток вращался под углом наклона, при котором кокс загружался на безразмерном радиусе 0,8, так что на восточной стороне было загружено больше кокса, и на восточной стороне была уменьшена относительная толщина слоя руды. Во время загрузки руды скорость подачи руды и частота вращения вращающегося лотка поддерживались на постоянном уровне. Регулирование выполнялось во время пяти последовательных загрузок. В результате скорость схода в восточном направлении была уменьшена, и была уменьшена вариация скорости схода во внутреннем окружном направлении доменной печи. В результате показатель сопротивления проницаемости был уменьшен, и была повышена температура горячего металла.
В Примере 2 при загрузке кокса количество кокса, осаждаемого в конкретном направлении, могло бы быть увеличено за счет уменьшения скорости вращения вращающегося лотка в конкретном направлении в доменной печи, поддерживая скорость подачи кокса во вращающийся лоток на постоянном уровне. С другой стороны, скорость подачи кокса может быть увеличена, так что количество кокса, падающего в конкретном направлении, увеличивается с поддержанием скорости вращения вращающегося лотка на постоянном уровне. Тот же самый эффект, как и в этом варианте выполнения, также был получен, когда скорость подачи кокса в конкретном направлении была увеличена с поддержанием скорости вращения вращающегося лотка на постоянном уровне.
Таблица 2
Параметр
Единицы измерения
Сравнительный пример 3
Пример 2
Производительность
т/день
10060
10068
Расход кокса
кг/т
333
328
Расход пылевидного угля
кг/т
177
177
Расход вдувания
нм<sup>3</sup>/мин
6898
6898
Степень обогащения кислородом
%
4,2
4.2
Температура вдувания
°C
1191
1191
Влажность вдувания
г/нм<sup>3</sup>
21
21
Показатель сопротивления проницаемости
-
2,93
2,88
Степень использования газа
%
48,5
49,1
Температура горячего металла
°C
1493
1500
Скорость опускания (север)
мм/с
0,82
0,84
Скорость опускания (восток)
мм/с
0,88
0,83
Скорость опускания (юг)
мм/с
0,85
0,84
Скорость опускания (запад)
мм/с
0,83
0,83
Относительная толщина слоя руды (север)
-
0,53
0,52
Относительная толщина слоя руды (восток)
-
0,54
0,52
Относительная толщина слоя руды (юг)
-
0,51
0,51
Относительная толщина слоя руды (запад)
-
0,52
0,53
Перечень номеров позиций
1 - корпус доменной печи
2 - вращающийся лоток
3 - фурма
4 - шихта
5 - измерительное устройство для измерения профиля
5a - измеритель расстояния
5b - арифметический блок
6 - регулятор угла наклона.