Controlul regimului termic al furnalului

Starea termică actuală a furnalului este determinată de diferența dintre cantitatea de căldură furnizată furnalului și cantitatea de căldură necesară pentru topirea fontei brute de o anumită compoziție, iar fonta brută topită trebuie să aibă o anumită temperatură. Starea termică a furnalului este influențată de mai mulți factori: modificări ale compoziției încărcăturii; distribuția debitului de gaze pe înălțime; umiditatea cocsului; modificări ale proprietăților fizice ale încărcăturii. Starea termică a furnalului are un impact notabil asupra productivității și a consumului specific de cocs scump și rar per tonă de fontă brută.

Scopul gestionării termice este de a stabiliza regimul termic al furnalului pentru a asigura funcționarea uniformă și a reduce consumul de cocs.

Starea termică a cuptorului este de obicei evaluată prin parametri indirecți: conținutul de siliciu din fonta brută la ieșire; conținutul de sulf din fonta brută.

Informații suplimentare privind starea termică a furnalului sunt furnizate de temperatura fontei brute și a zgurii la ieșire, dar aceste măsurători sunt efectuate periodic și caracterizează starea furnalului pentru ultima perioadă de timp. În aceste condiții, alegerea criteriului și a algoritmului de control al regimului termic este foarte importantă. În prezent, nu există o opinie unanimă cu privire la alegerea criteriului de control al regimului termic, dar putem distinge mai multe direcții de lucru în acest domeniu.

1. Crearea unui model matematic al procesului și a algoritmilor de control pe baza bilanțului de materiale și de căldură calculat atât pentru întregul cuptor, cât și pentru secțiuni individuale de-a lungul înălțimii arborelui.
2. Algoritmii sunt dezvoltați pentru a evalua starea termică actuală și pentru a controla starea termică pe baza analizei ratelor de schimbare a unor parametri care caracterizează starea termică a cuptorului. În acest caz, se ia în considerare nu numai magnitudinea, ci și semnul deviației parametrului selectat pentru un interval de timp fix.
3. Elaborarea de metode de evaluare a stării termice prin natura variațiilor de temperatură în câmp de-a lungul înălțimii axei cuptorului. Măsurarea temperaturii în arborele cuptorului la diferite orizonturi se realizează cu ajutorul unor termoprobe speciale introduse în spațiul de lucru al cuptorului la diferite adâncimi de-a lungul razei arborelui. În același timp, se evaluează raportul dintre temperaturile măsurate efectiv și valorile teoretice calculate ale temperaturii la fiecare nivel, care ar asigura rata maximă a proceselor de recuperare.
4. Predicția și determinarea stării termice a cuptorului se realizează în funcție de valoarea unor parametri la ieșirea fontei brute. Cel mai utilizat parametru este conținutul de siliciu din fonta brută.
5. Elaborarea de modele matematice dinamice ale procesului pe baza studierii proceselor de transfer de căldură și masă care au loc în diferite secțiuni ale cuptorului.
6. Dezvoltarea de modele de rețele neuronale de estimare a stării termice a furnalului înalt.

Abundența metodelor în formarea algoritmilor de control al regimului termic arată că până în prezent nu a fost creată nicio metodă precisă și obiectivă.

Practic, algoritmii de control funcționează în modul „sfătuitorul maestrului”.

Diagrama structurală a controlului regimului termic al furnalului este prezentată în Fig. 34.

Regimul termic este controlat pe baza informațiilor privind compoziția și temperatura gazului din grătar, câmpul de temperatură al puțului cuptorului, parametrii exploziei combinate, temperatura, compoziția fontei brute și a zgurii la ieșire și compoziția materialelor de încărcare.

Toate informațiile actuale privind parametrii care caracterizează starea de temperatură a cuptorului sunt furnizate UVM-2, care este capabil să pună în aplicare unul dintre algoritmii de control menționați anterior.

Datele privind temperatura gazului din grătar 1, câmpul de temperatură al puțului cuptorului 17 în conformitate cu datele furnizate de termosondele separate 16, 18, 19, temperatura zonei de tuyere 10, temperatura fontei brute 14 și a zgurii 15 caracterizează starea termică actuală a furnalului înalt.

Informațiile privind compoziția fontei brute 11 și a zgurii 13 din laboratorul expres 12 permit corectarea stării termice la sfârșitul topirii rezultate.

Informațiile privind compoziția gazului de grătar format de complexele 2 și 3 sunt importante pentru controlul stării termice actuale. De asemenea, se ia în considerare conținutul de umiditate al apei din gazul de grătar.

UVM-2, care controlează regimul termic al furnalului înalt, corectează încărcătura de minereu prin UVM-1 și emite acțiuni de control prin formarea valorii stabilite în bucla de control:

• reglarea temperaturilor de suflare la cald 5;
• reglarea debitului de suflare 6;
• controlul umidității exploziei 7;
• reglarea debitului de gaze naturale 8;
• reglarea debitului de oxigen 9.

Debitul de explozie 6 este corectat suplimentar prin comenzi ale UVM-4. De regulă, subsistemul 2 funcționează în modul „consilier al maestrului”.