RU2832255C2 - Method for estimating amount of heat supplied, device for estimating amount of heat supplied, program for estimating amount of heat supplied, method for operating blast furnace - Google Patents
Method for estimating amount of heat supplied, device for estimating amount of heat supplied, program for estimating amount of heat supplied, method for operating blast furnace Download PDFInfo
- Publication number
- RU2832255C2 RU2832255C2 RU2023135298A RU2023135298A RU2832255C2 RU 2832255 C2 RU2832255 C2 RU 2832255C2 RU 2023135298 A RU2023135298 A RU 2023135298A RU 2023135298 A RU2023135298 A RU 2023135298A RU 2832255 C2 RU2832255 C2 RU 2832255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amount
- heat
- blast furnace
- iron
- estimating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 241
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 117
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 42
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 25
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 43
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 claims 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 238000013210 evaluation model Methods 0.000 description 6
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Настоящее изобретение относится к способу оценки количества подаваемого тепла, устройству для оценки количества подаваемого тепла, программе для оценки количества подаваемого тепла, которые предназначены для оценки количества тепла, подаваемого к литейному чугуну в доменной печи, и к способу работы доменной печи.The present invention relates to a method for estimating the amount of heat supplied, a device for estimating the amount of heat supplied, a program for estimating the amount of heat supplied, which are intended for estimating the amount of heat supplied to cast iron in a blast furnace, and a method for operating a blast furnace.
Уровень техникиState of the art
Обычно для стабильной работы доменной печи температуру расплавленного чугуна необходимо поддерживать в предварительно заданном диапазоне. В частности, в том случае, когда температура расплавленного чугуна является низкой, вязкость расплавленного чугуна и шлака, образующегося вместе с расплавленным чугуном, увеличиваются, и затрудняется выпуск расплавленного чугуна или шлака из выпускного отверстия для чугуна. С другой стороны, в случае, когда температура расплавленного чугуна является высокой, концентрация Si в расплавленном чугуне увеличивается и вязкость расплавленного чугуна также увеличивается, и, соответственно, существует высокий риск того, что расплавленный чугун прилипнет к фурме и будет расплавлять фурму. Следовательно, для стабильной работы доменной печи необходимо уменьшить колебания температуры расплавленного чугуна. На этом основании были предложены различные способы оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, и оценки температуры расплавленного чугуна. В частности, в патентной литературе 1 раскрыт способ контроля тепла в печи для доменной печи, включающий в себя последовательную оценку величины смещения показателя теплоты в печи в настоящий момент времени от контрольного уровня показателя теплоты в печи, соответствующего целевой температуре расплавленного чугуна, а также величины смещения скорости снижения верхнего уровня в печи в настоящий момент времени, исходя из контрольной скорости снижения верхнего уровня в печи, соответствующей целевой температуре расплавленного чугуна, и температуры расплавленного чугуна через определенное время, исходя из времени влияния обеих величин смещения на температуру расплавленного чугуна, и выполнения операции регулирования тепла в печи таким образом, чтобы колебания температуры расплавленного чугуна уменьшались на основе результата оценки. Кроме того, в патентной литературе 2 раскрыт способ прогнозирования будущей температуры расплавленного чугуна для доменной печи для прогнозирования будущей температуры расплавленного чугуна на основе рабочих данных, включающих в себя фактическое значение данных по условиям дутья, включающих в себя по меньшей мере один из следующих параметров: температура продуваемого воздуха, влажность продуваемого воздуха, количество продуваемого воздуха, количество продуваемой угольной пыли, или величина обогащения дутья кислородом в доменной печи, фактическое значение данных о факторе возмущения, включающих в себя, по меньшей мере, величину расходования углерода в восстановительной зоне, и фактическое значение температуры расплавленного чугуна, причем способ включает в себя следующее: этап накопления данных, на котором накапливают рабочие данные; этап построения модели оценки стационарного состояния, на котором строят модель оценки стационарного состояния для оценки температуры расплавленного чугуна в стационарном состоянии, исходя из рабочих данных в стационарном состоянии, собранных на этапе накопления данных; этап построения модели оценки нестационарного состояния, на котором строят модель оценки нестационарного состояния для оценки температуры расплавленного чугуна в нестационарном состоянии, исходя из рабочих данных в нестационарном состоянии, собранных на этапе накопления данных, при этом модель оценки нестационарного состояния получают путем сокращения размерности модели оценки стационарного состояния; и этап оценки температуры расплавленного чугуна, на котором оценивают температуру расплавленного чугуна, исходя из построенной модели оценки стационарного состояния и модели оценки нестационарного состояния.Generally, in order to ensure the stable operation of the blast furnace, the temperature of the molten iron must be maintained within a predetermined range. In particular, when the temperature of the molten iron is low, the viscosity of the molten iron and the slag generated together with the molten iron increase, and it is difficult to discharge the molten iron or slag from the iron tap. On the other hand, when the temperature of the molten iron is high, the Si concentration in the molten iron increases and the viscosity of the molten iron also increases, and accordingly, there is a high risk that the molten iron will adhere to the tuyere and melt the tuyere. Therefore, in order to ensure the stable operation of the blast furnace, it is necessary to reduce the fluctuation in the temperature of the molten iron. On this basis, various methods have been proposed to estimate the amount of heat supplied to the blast furnace and estimate the temperature of the molten iron. In particular, Patent Literature 1 discloses a method for controlling the heat in a furnace for a blast furnace, which includes sequentially estimating an offset value of the heat index in the furnace at the present time from a reference level of the heat index in the furnace corresponding to a target temperature of molten iron, as well as an offset value of the rate of decrease of the upper level in the furnace at the present time, based on the reference rate of decrease of the upper level in the furnace corresponding to a target temperature of molten iron, and the temperature of molten iron after a certain time, based on the influence time of both offset values on the temperature of molten iron, and performing an operation of adjusting the heat in the furnace so that the fluctuations in the temperature of molten iron are reduced based on the result of the estimation. In addition, Patent Literature 2 discloses a method for predicting a future temperature of molten iron for a blast furnace for predicting a future temperature of molten iron based on operating data including an actual value of blast condition data including at least one of the following parameters: a blown air temperature, a blown air humidity, a blown air amount, a blown coal dust amount, or a blast oxygen enrichment amount in a blast furnace, an actual value of disturbance factor data including at least a carbon consumption amount in a reducing zone, and an actual value of the molten iron temperature, wherein the method includes the following: a data accumulation step of accumulating operating data; a steady state estimation model construction step of constructing a steady state estimation model for estimating the temperature of molten iron in a steady state based on the operating data in a steady state collected in the data accumulation step; a non-steady-state evaluation model construction step, in which a non-steady-state evaluation model is constructed for estimating the temperature of the molten iron in a non-steady state based on the non-steady-state operating data collected in the data accumulation step, wherein the non-steady-state evaluation model is obtained by reducing the dimension of the steady-state evaluation model; and a molten iron temperature evaluation step, in which the temperature of the molten iron is estimated based on the constructed steady-state evaluation model and the non-steady-state evaluation model.
Список цитированияCitation list
Патентная литератураPatent literature
Патентная литература 1: JP H2-115311 A.Patent Literature 1: JP H2-115311 A.
Патентная литература 2: JP 2008-144265 A.Patent Literature 2: JP 2008-144265 A.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническая проблемаTechnical problem
Время, когда существует высокая вероятность того, что температура расплавленного чугуна сильно колеблется, является временем, когда количество произведённого расплавленного чугуна изменяется вследствие изменения интенсивности работы, например, количества воздуха, вдуваемого в доменную печь, и количество чугуна изменяется по отношению к количеству теплоты, подаваемой в доменную печь. Кроме того, при нормальном режиме работе сырьевой материал загружается таким образом, что высота поверхности сырьевого материала в доменной печи поддерживается постоянной. Следовательно, количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, можно оценить по количеству железа в сырьевом материале, загружаемом в единицу времени. Кроме того, поскольку известна степень окисления загружаемого сырьевого материала (отношение числа молей кислорода к числу молей железа в железорудном материале), количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, также можно рассчитать из баланса между углеродом и кислородом в единицу времени в доменной печи. Однако во время операции опускания, при которой высота поверхности загрузки сырьевого материала постепенно снижается, загрузка сырьевого материала не осуществляется или загрузка сырьевого материала осуществляется с перерывами, и, таким образом, количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, трудно оценить по количеству железа в сырьевом материале, загружаемом в единицу времени. Кроме того, в том случае, когда высота поверхности сырьевого материала значительно уменьшается вследствие отсутствия загрузки сырьевого материала, скорость восстановления руды на поверхности сырьевого материала увеличивается, и, таким образом, становится трудно точно рассчитать количество расплавленного чугуна по балансу углерода и кислорода в единицу времени в доменной печи.The time when there is a high probability that the temperature of the molten iron fluctuates greatly is the time when the amount of molten iron produced changes due to the change in the work intensity, such as the amount of air blown into the blast furnace, and the amount of iron changes in relation to the amount of heat supplied to the blast furnace. In addition, in the normal operation mode, the raw material is charged in such a way that the surface height of the raw material in the blast furnace is maintained constant. Therefore, the amount of molten iron produced per unit time can be estimated from the amount of iron in the raw material charged per unit time. In addition, since the oxidation state of the charged raw material (the ratio of the number of moles of oxygen to the number of moles of iron in the iron ore material) is known, the amount of molten iron produced per unit time can also be calculated from the balance between carbon and oxygen per unit time in the blast furnace. However, during the lowering operation in which the height of the raw material charging surface gradually decreases, the raw material is not charged or the raw material is charged intermittently, and thus the amount of molten iron produced per unit time is difficult to estimate from the amount of iron in the raw material charged per unit time. In addition, when the height of the raw material surface decreases significantly due to the lack of raw material charging, the reduction rate of the ore on the raw material surface increases, and thus it becomes difficult to accurately calculate the amount of molten iron from the carbon and oxygen balance per unit time in the blast furnace.
Однако, поскольку способ, описанный в патентной литературе 1, не принимает во внимание такой фактор, как физическая теплота, уносимая продуваемым воздухом, т.е. физическая теплота, которая, как считается, изменяется вследствие увеличения или уменьшения интенсивности работы, количество тепла, подаваемого к чугуну, когда интенсивность работы значительно изменяется, не может быть точно оценено. С другой стороны, в способе, описанном в патентной литературе 2, считается, что точность оценки температуры расплавленного чугуна снижается, когда вносятся изменения в работу, которые не были накоплены в прошлом. Кроме того, в том случае, когда точность оценки температуры расплавленного чугуна является низкой, как было описано выше, во многих случаях происходит чрезмерная подача теплоты, и возникают опасения по поводу неисправности оборудования. Кроме того, чрезмерное использование восстанавливающего материала, который является источником углерода, не является предпочтительным также с точки зрения снижения выбросов углекислого газа.However, since the method described in Patent Literature 1 does not take into account a factor such as the sensible heat carried away by the blown air, that is, the sensible heat which is considered to change due to the increase or decrease in the work intensity, the amount of heat supplied to the iron when the work intensity changes significantly cannot be accurately estimated. On the other hand, in the method described in Patent Literature 2, it is considered that the accuracy of estimating the temperature of the molten iron decreases when changes are made to the work which have not been accumulated in the past. In addition, in the case where the accuracy of estimating the temperature of the molten iron is low as described above, excessive heat supply occurs in many cases and concerns about equipment malfunction arise. In addition, excessive use of a reducing material which is a carbon source is not preferable also from the viewpoint of reducing carbon dioxide emissions.
Настоящее изобретение было создано с учетом вышеизложенных проблем, и задачей настоящего изобретения является предложение способа оценки количества подаваемого тепла, устройства для оценки количества подаваемого тепла, и программы для оценки количества подаваемого тепла, способной точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи при значительном изменении интенсивности работы, в частности, даже при указанном снижении высоты поверхности. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ работы доменной печи, в котором температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, если количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, поддерживается надлежащим образом, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при работе с опусканием высоты поверхности.The present invention was made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a method for estimating the amount of heat supplied, a device for estimating the amount of heat supplied, and a program for estimating the amount of heat supplied, capable of accurately estimating the amount of heat supplied to pig iron in a blast furnace when the work intensity changes significantly, in particular, even when the said surface height is lowered. Another object of the present invention is to provide a method for operating a blast furnace in which the temperature of molten pig iron can be accurately controlled within a predetermined range if the amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace is properly maintained when the work intensity changes significantly, in particular, even when operating with a lowering surface height.
Решение проблемыSolution to the problem
Способ оценки количества подаваемой теплоты согласно настоящему изобретению, оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, а также включает в себя этап оценки, чтобы оценивать изменение количества теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимой сырьевым материалом, подогретым с помощью проходящего внутри печи газа, и оценку количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, принимая во внимание оцененные изменения уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, этап оценки включает в себя этап вычисления скорости производства чугуна с использованием количества кислорода в продуваемом воздухе в единицу времени, количества углерода, газифицированного в доменной печи, и количества углерода, необходимого для нагревания и восстановления содержания железа на заданную единичную величину в расплавленном чугуне, и оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с использованием расчетной скорости производства чугуна, а также этап оценки количества теплоты, удерживаемой в неподвижном слое кокса (тотермане), присутствующем в доменной печи, и оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса.A method for estimating an amount of supplied heat according to the present invention estimates an amount of heat supplied to pig iron in a blast furnace based on an amount of heat supplied to the blast furnace and a production rate of molten pig iron in the blast furnace, and also includes an estimating step for estimating a change in the amount of heat carried away by a gas passing inside the furnace and a change in the sensible heat contributed by a raw material heated by the gas passing inside the furnace, and estimating an amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace, taking into account the estimated changes in the carried away sensible heat and the contributed sensible heat, the estimating step includes a step of calculating an pig iron production rate using an amount of oxygen in the blown air per unit time, an amount of carbon gasified in the blast furnace, and an amount of carbon required for heating and reducing the iron content to a predetermined unit value in the molten pig iron, and estimating an amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace using the estimated pig iron production rate, and also a step of estimating an amount of heat, retained in the fixed bed of coke (totermane) present in the blast furnace and an estimate of the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace, taking into account the estimated amount of heat contained in the fixed bed of coke.
Устройство для оценки количества подаваемого тепла согласно настоящему изобретению оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, исходя из количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, и включает в себя блок оценки, выполненный с возможностью оценки изменения количества физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменения, вносимые в физическую теплоту, добавляемые сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи с учетом оцениваемых изменений уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты, при этом блок оценки выполнен с возможностью вычисления скорости производства чугуна с использованием количества кислорода в продуваемом воздухе в единицу времени, количества углерода, газифицированного в доменной печи, и количества углерода, необходимого для нагревания и восстановления содержания железа на заданную единичную величину в расплавленном чугуне, оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, используя расчётную скорость производства чугуна, оценки количества теплоты, удерживаемой в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценки количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с учетом оцененного количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса.The device for estimating the amount of heat supplied according to the present invention estimates the amount of heat supplied to pig iron in a blast furnace based on the amount of heat supplied to the blast furnace and the production rate of molten pig iron in the blast furnace, and includes an estimating unit configured to estimate the change in the amount of sensible heat carried away by the gas passing inside the furnace and the changes introduced into the sensible heat added by the raw material heated by the gas passing inside the furnace, and to estimate the amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace taking into account the estimated changes in the carried away sensible heat and the introduced sensible heat, wherein the estimating unit is configured to calculate the pig iron production rate using the amount of oxygen in the blown air per unit time, the amount of carbon gasified in the blast furnace and the amount of carbon required for heating and reducing the iron content to a given unit value in the molten pig iron, estimating the amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace using the calculated pig iron production rate, estimating the amount of heat retained in the fixed bed of coke present in the blast furnace and an estimate of the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace, taking into account the estimated amount of heat contained in the fixed bed of coke.
Программа оценки количества подаваемого тепла согласно настоящему изобретению вызывает выполнение компьютером обработки данных для оценки количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, на основе количества тепла, подаваемого в доменную печь, и скорости производства расплавленного чугуна в доменной печи, и вызывает выполнение компьютером процесса оценки, оценивающего изменение количества физической теплоты, уносимой проходящим внутри печи газом, и изменение физической теплоты, вносимое сырьевым материалом, подогретым проходящим внутри печи газом, и оценивающего количество теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с учетом оцененных изменений уносимой физической теплоты и вносимой физической теплоты, при этом процесс оценки включает в себя вычисление скорости производства чугуна с использованием количества кислорода в продуваемом воздухе в единицу времени, количества углерода, газифицированного в доменной печи, и количества углерода, необходимого для нагревания и восстановления содержания железа на заданную единичную величину в расплавленном чугуне, и оценку количества теплоты, подаваемой к литейному чугуну в доменной печи с использованием расчетной скорости производства чугуна, а также оценку количества теплоты, удерживаемой в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценку количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, с учетом оцениваемого количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса.The program for estimating the amount of heat supplied according to the present invention causes a computer to perform data processing for estimating the amount of heat supplied to pig iron in a blast furnace based on the amount of heat supplied to the blast furnace and the production rate of molten pig iron in the blast furnace, and causes the computer to perform an estimating process estimating a change in the amount of sensible heat carried away by a gas passing inside the furnace and a change in sensible heat contributed by a raw material heated by the gas passing inside the furnace, and estimating the amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace taking into account the estimated changes in the carried away sensible heat and the contributed sensible heat, wherein the estimating process includes calculating the pig iron production rate using the amount of oxygen in the blown air per unit time, the amount of carbon gasified in the blast furnace and the amount of carbon required for heating and reducing the iron content to a predetermined unit value in the molten pig iron, and estimating the amount of heat supplied to the cast iron in the blast furnace using the estimated pig iron production rate, and also an estimate of the amount of heat retained in the fixed coke bed present in the blast furnace and an estimate of the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace, taking into account the estimated amount of heat contained in the fixed coke bed.
Способ работы доменной печи, согласно настоящему изобретению, включает в себя этап регулирования количества тепла, подаваемого в доменную печь, на основании количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, оцененного с помощью способа оценки количества подаваемого тепла согласно настоящему изобретению.A method for operating a blast furnace according to the present invention includes a step of regulating the amount of heat supplied to the blast furnace based on the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace estimated using the method for estimating the amount of heat supplied according to the present invention.
Полезные эффекты изобретенияBeneficial effects of the invention
Согласно способу оценки количества подаваемого тепла, устройству оценки количества подаваемого тепла и программе оценки количества подаваемого тепла, в соответствии с настоящим изобретением, количество тепла, подаваемого к литейному чугуну в доменной печи, может быть точно оценено, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при снижении интенсивности работы. В соответствии со способом работы доменной печи, согласно настоящему изобретению, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, в то время как количество тепла, подаваемого к литейному чугуну в доменной печи, поддерживается надлежащим образом, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при снижении интенсивности работы.According to the method for estimating the amount of heat supplied, the device for estimating the amount of heat supplied, and the program for estimating the amount of heat supplied according to the present invention, the amount of heat supplied to cast iron in a blast furnace can be accurately estimated when the work intensity changes significantly, in particular, even when the work intensity decreases. According to the method for operating a blast furnace according to the present invention, the temperature of the molten iron can be accurately controlled within a predetermined range, while the amount of heat supplied to cast iron in the blast furnace is properly maintained when the work intensity changes significantly, in particular, even when the work intensity decreases.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства контроля тепла в печи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a heat control device in a furnace according to one embodiment of the present invention.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую последовательность операций регулирования тепла в печи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.Fig. 2 is a flow chart illustrating a sequence of operations for controlling heat in a furnace according to one embodiment of the present invention.
Фиг. 3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую пример взаимосвязи между традиционным показателем, а также показателем теплоты в печи по настоящему изобретению, и отклонением температуры от контрольной температуры расплавленного чугуна.Fig. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between a conventional index and a heat index in a furnace of the present invention and the temperature deviation from the control temperature of the molten iron.
Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention
В дальнейшем со ссылкой на чертежи будут описаны конфигурация и работа устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, к которому применяются способ оценки количества подаваемого тепла и устройство оценки количества подаваемой теплоты, согласно настоящему изобретению.Hereinafter, the configuration and operation of a heat control device in a furnace according to one embodiment of the present invention, to which a method for estimating the amount of heat supplied and an apparatus for estimating the amount of heat supplied according to the present invention are applied, will be described with reference to the drawings.
КонфигурацияConfiguration
Сначала будет описана конфигурация устройства контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на фиг. 1. Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию устройства контроля тепла в печи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на фиг. 1, устройство 1 контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, включает в себя устройство обработки информации, такое как компьютер, и регулирует температуру расплавленного чугуна, получаемого в доменной печи 2, в пределах заданного диапазона, с помощью контроля количества тепла, которое подаётся к расплаву в доменной печи 2 из фурмы, расположенной в нижней части доменной печи 2. Устройство 1 контроля тепла в печи функционирует как устройство оценки количества подаваемого тепла, согласно настоящему изобретению.First, the configuration of a furnace heat control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a furnace heat control device according to an embodiment of the present invention. As illustrated in Fig. 1, a furnace heat control device 1 according to an embodiment of the present invention includes an information processing device such as a computer, and controls the temperature of molten iron produced in a blast furnace 2 within a predetermined range by controlling an amount of heat that is supplied to the melt in the blast furnace 2 from a tuyere located at a lower portion of the blast furnace 2. The furnace heat control device 1 functions as a heat supply amount estimator according to the present invention.
Устройство 1 контроля тепла в печи, имеющее такую конфигурацию, посредством выполнения описанной ниже последовательности операций контроля тепла в печи точно оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, когда интенсивность работы доменной печи 2 значительно изменяется, в частности, даже при снижении интенсивности работы, и точно регулирует температуру расплавленного чугуна в заданном диапазоне, одновременно поддерживая надлежащим образом количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, используя результат оценки. Далее последовательность операций контроля тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, будет описана со ссылкой на фиг. 2.The furnace heat control device 1 having such a configuration, by performing the furnace heat control process described below, accurately estimates the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace 2 when the working intensity of the blast furnace 2 changes significantly, particularly even when the working intensity is reduced, and accurately controls the temperature of the molten iron in a predetermined range while properly maintaining the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace 2 using the estimation result. Next, the furnace heat control process according to one embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 2.
Следует отметить, что работа устройства 1 контроля тепла в печи, описанного ниже, реализуется посредством устройства арифметической обработки, такого как ЦП, в устройстве обработки информации, включенном в устройство 1 контроля тепла в печи, загружающим программу 1a из запоминающего устройства, такого как ПЗУ во временное запоминающее устройство, такое как ОЗУ, и выполняющим загруженную программу 1а. Программа 1a может быть обеспечена посредством записи на машиночитаемый носитель информации, такой как компакт-диск формата CD-ROM, гибкий диск, записываемый компакт-диск (CD-R) или компакт-диск формата DVD, в виде файла в устанавливаемом формате или исполняемом формате. Программа 1a может храниться на компьютере, подключенном к такой сети, как телекоммуникационная линия, такая как Интернет, сеть телефонной связи, такая как мобильный телефон, или сеть беспроводной связи, такая как Wi-Fi (зарегистрированная торговая марка), и обеспечиваться посредством загрузки через сеть.It should be noted that the operation of the furnace heat control device 1 described below is realized by an arithmetic processing device such as a CPU in an information processing device included in the furnace heat control device 1, loading a program 1a from a storage device such as a ROM into a temporary storage device such as a RAM, and executing the loaded program 1a. The program 1a can be provided by recording on a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, a floppy disk, a recordable compact disc (CD-R), or a DVD, as a file in an installable format or an executable format. The program 1a can be stored in a computer connected to a network such as a telecommunication line such as the Internet, a telephone network such as a mobile phone, or a wireless communication network such as Wi-Fi (registered trademark), and provided by downloading via the network.
Процесс регулирования тепла в печиThe process of regulating heat in a furnace
Фиг. 2 представляет собой блок-схему процесса, иллюстрирующую последовательность операций процесса регулирования тепла в печи, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Блок-схема, проиллюстрированная на фиг. 2 начинается в момент времени, когда команда на выполнения процесса регулирования тепла в печи вводится в устройство 1 контроля тепла в печи, и в технологическом процессе регулирования тепла в печи процесс этапов S2, S3 и S4 выполняется в дополнение к процессу этапа S1 оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, с помощью теплового баланса реакций (тепло экзотермических реакций и эндотермических реакций) в доменной печи, физической теплоты продуваемого воздуха, тепловых потерь (количества тепла, отводимого от корпуса печи или подобные потери тепла) и т.п., которые выполнялись традиционно, процессы интегрируются, а затем переходят к процессу этапа S5 оценки количества подаваемого тепла. Процесс этапа S1 оценки количества тепла, подаваемого в доменную печь, по тепловому балансу реакций (тепло экзотермических реакций и эндотермических реакций) в доменной печи, физической теплоте продуваемого воздуха, тепловых потерь (количество теплоты, отводимого от корпуса печи или подобные потери тепла), и подобные вычисления выполняются традиционно, и количество подаваемого тепла в этот момент времени устанавливается как Q0. Предпочтительный пример процесса на этапе S1 будет описан ниже.Fig. 2 is a flow chart illustrating a sequence of operations of a furnace heat control process according to an embodiment of the present invention. The flow chart illustrated in Fig. 2 starts at a time when a command for executing the furnace heat control process is input to the furnace heat control device 1, and in the furnace heat control process, the process of steps S2, S3 and S4 is performed in addition to the process of step S1 of estimating the amount of heat supplied to the blast furnace by using the heat balance of reactions (heat of exothermic reactions and endothermic reactions) in the blast furnace, the sensible heat of blown air, heat loss (amount of heat removed from the furnace body or similar heat loss) and the like, which have been performed conventionally, the processes are integrated, and then proceed to the process of step S5 of estimating the amount of heat supplied. The process of step S1 of estimating the amount of heat supplied to the blast furnace based on the heat balance of reactions (heat of exothermic reactions and endothermic reactions) in the blast furnace, the sensible heat of blown air, heat loss (the amount of heat removed from the furnace body or similar heat loss), and the like calculations are performed conventionally, and the amount of heat supplied at this point in time is set as Q 0 . A preferable example of the process of step S1 will be described below.
В процессе этапа S2 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает физическую теплоту (отведенную посредством газа физическую теплоту) Q7, которая уносится в верхнюю часть доменной печи 2 газом (проходящим внутри печи газом), проходящим из нижней части к верхней части доменной печи 2. В частности, газ уносит физическую теплоту Q7 (МДж/т-ч: количество теплоты на тонну чугуна; здесь и далее т-ч представляет массу в тоннах чугуна), которая может быть рассчитана посредством умножения удельной теплоемкости газа на разность температур между оценочной температурой газа, сгоревшего перед фурмой, и контрольной температурой, представляющей температуру верхнего конца нижней части доменной печи, и выражается следующей формулой (1). В результате, процесс этапа S2 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.In the process of step S2, the furnace heat control device 1 estimates the sensible heat (the sensible heat removed by the gas) Q7 which is carried away to the upper portion of the blast furnace 2 by the gas (the gas passing inside the furnace) passing from the lower portion to the upper portion of the blast furnace 2. Specifically, the gas carries away the sensible heat Q7 (MJ/t-h: the amount of heat per ton of pig iron; hereinafter, t-h represents the mass in tons of pig iron), which can be calculated by multiplying the specific heat capacity of the gas by the temperature difference between the estimated temperature of the gas burned before the tuyere and the control temperature representing the temperature of the upper end of the lower portion of the blast furnace, and is expressed by the following formula (1). As a result, the process of step S2 is completed, and the process proceeds to the process of step S5.
Здесь Ci обозначает удельную теплоемкость (МДж/м3/°C) видов газа i (азот, окись углерода, водород), Vi обозначает расход (м3(s.t.p - при нормальных температуре и давлении)/мин) (где м3 (при нормальных температуре и давлении): объём при 0°C и 1 атм (атмосферное давление)) видов газа i в заплечиках, TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), Tbase обозначает контрольную температуру (°C) (от 800 до 1200°C, предпочтительно 900 - 1000°C), Pig обозначает скорость производства чугуна (т-ч /мин), и α обозначает коэффициент влияния, изменяемый в зависимости от доменной печи 2. Эти значения можно получить от главного компьютера 3, например, от технологического компьютера, подключенного к устройству 1 контроля тепла в печи, например, через телекоммуникационную линию.Here Ci denotes the specific heat capacity (MJ/ m3 /°C) of the gas species i (nitrogen, carbon monoxide, hydrogen), Vi denotes the flow rate ( m3 (stp - at normal temperature and pressure)/min) (where m3 (stp - at normal temperature and pressure): the volume at 0°C and 1 atm (atmospheric pressure)) of the gas species i in the shoulders, TFT denotes the theoretical combustion temperature (°C), T base denotes the control temperature (°C) (from 800 to 1200°C, preferably 900 to 1000°C), Pig denotes the iron production rate (t-h/min), and α denotes an influence coefficient which varies depending on the blast furnace 2. These values can be obtained from the host computer 3, for example from a process computer, connected to the furnace heat control device 1, for example via a telecommunication line.
При нормальной работе сырьевой материал загружают таким образом, что высота поверхности сырьевого материала в доменной печи поддерживается постоянной. Следовательно, количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, можно оценить по количеству железа в сырьевом материале, загружаемом в единицу времени. Кроме того, поскольку известна степень окисления загружаемого сырьевого материала (отношение числа молей кислорода к числу молей железа в железорудном материале), количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, также можно рассчитать на основе баланса между углеродом и кислородом в доменной печи в единицу времени. Однако во время операции опускания, при которой высота поверхности загрузки сырьевого материала постепенно снижается, загрузка сырьевого материала не осуществляется или загрузка сырьевого материала осуществляется с перерывами, и, таким образом, количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, трудно оценить по количеству железа в сырьевом материале, загружаемом в единицу времени. Кроме того, в том случае, когда высота поверхности сырьевого материала значительно опускается вследствие отсутствия загрузки сырьевого материала, скорость восстановления руды на поверхности сырьевого материала увеличивается, и, таким образом, становится трудно точно рассчитать количество расплавленного чугуна по балансу углерода и кислорода в доменной печи в единицу времени.In normal operation, the raw material is charged in such a way that the height of the raw material surface in the blast furnace is maintained constant. Therefore, the amount of molten iron produced per unit time can be estimated from the amount of iron in the raw material charged per unit time. In addition, since the oxidation degree of the charged raw material (the ratio of the number of moles of oxygen to the number of moles of iron in the iron ore material) is known, the amount of molten iron produced per unit time can also be calculated based on the balance between carbon and oxygen in the blast furnace per unit time. However, during the lowering operation in which the height of the raw material charging surface is gradually lowered, the raw material is not charged or the raw material is charged intermittently, and thus the amount of molten iron produced per unit time is difficult to estimate from the amount of iron in the raw material charged per unit time. In addition, when the surface height of the raw material drops significantly due to the lack of raw material loading, the reduction rate of the ore on the surface of the raw material increases, and thus it becomes difficult to accurately calculate the amount of molten iron from the carbon and oxygen balance in the blast furnace per unit time.
Поэтому, в настоящем варианте осуществления изобретения количество расплавленного чугуна, произведенного в единицу времени, оценивается без учета влияния количества железа, загружаемого в единицу времени, и степени окисления сырьевого материала на поверхности сырьевого материала, используя количество кислорода в продуваемом воздухе в единицу времени, количество углерода, газифицированного в доменной печи, и количество углерода, необходимое для нагрева и восстановления 1 кмоль железа в расплавленном чугуне. В частности, когда значение, полученное посредством приведения количества углерода, газифицированного в реакции 2FeO + C → 2Fe + CO2, к количеству на 1 кмоль Fe, равно ysl (кмоль-С/кмоль-Fe), а значение, полученное посредством приведения количества углерода, газифицированного в фурме в реакции 2С + О2 → 2СО или С + Н2О → СО + Н2 посредством кислорода продуваемого воздуха и кислорода из влаги продуваемого воздуха, к количеству на 1 кмоль Fe составляет yb (кмоль-С/ кмоль-Fe), количество углерода X (кмоль-C/кмоль-Fe), необходимое для нагрева и восстановления на 1 кмоль содержания железа в расплавленном чугуне, представлено следующей формулой (2). При этом, поскольку соотношение восстановительного материала, которым заполнена доменная печь, известно, количество углерода Х (кмоль-С/кмоль-Fe), необходимое для нагрева и восстановления железа на 1 кмоль содержания железа в расплавленном чугуне может быть получено посредством преобразования количества углерода в молярную величину из указанного соотношения восстановительного материала, и также преобразования в молярную величину железа, содержащегося в 1 т расплавленного чугуна, в знаменателе указанного соотношения восстановительного материала.Therefore, in the present embodiment of the invention, the amount of molten iron produced per unit time is estimated without taking into account the influence of the amount of iron charged per unit time and the oxidation degree of the raw material on the surface of the raw material, using the amount of oxygen in the blown air per unit time, the amount of carbon gasified in the blast furnace, and the amount of carbon required to heat and reduce 1 kmol of iron in the molten iron. In particular, when the value obtained by converting the amount of carbon gasified in the reaction 2FeO + C → 2Fe + CO 2 to the amount per 1 kmole of Fe is y sl (kmol-C/kmol-Fe), and the value obtained by converting the amount of carbon gasified in the tuyere in the reaction 2C + O 2 → 2CO or C + H 2 O → CO + H 2 by means of the oxygen of the blown air and the oxygen from the moisture of the blown air to the amount per 1 kmole of Fe is y b (kmol-C/kmole-Fe), the amount of carbon X (kmol-C/kmol-Fe) required for heating and reducing the iron content of molten iron per 1 kmole is represented by the following formula (2). In this case, since the ratio of the reducing material with which the blast furnace is filled is known, the amount of carbon X (kmol-C/kmol-Fe) required for heating and reducing iron per 1 kmole of iron content in molten pig iron can be obtained by converting the amount of carbon into a molar value from the said ratio of the reducing material, and also converting into a molar value of iron contained in 1 ton of molten pig iron, in the denominator of the said ratio of the reducing material.
Кроме того, количество углерода А (кмоль-С/мин), потребляемого при прямом восстановлении в единицу времени, может быть измерено как увеличение количества углерода, в то время как газ, образующийся при сгорании перед фурмой, вступает в реакцию в доменной печи и выпускается из верхней части доменной печи, и, таким образом, может быть получен из разницы между составом продуваемого воздуха и результатом газового анализа верхней части доменной печи. Если количество углерода, содержащегося в CO, образуемого с помощью кислорода, содержащегося в продуваемом воздухе, и влаги в продуваемом воздухе, обозначить как B (кмоль-С/мин), между вышеупомянутыми ysl и yb устанавливается соотношение, представленное следующей формулой (3).In addition, the amount of carbon A (kmol-C/min) consumed in direct reduction per unit time can be measured as the increase in the amount of carbon while the gas generated by combustion before the tuyere reacts in the blast furnace and is discharged from the top of the blast furnace, and thus can be obtained from the difference between the composition of the blown air and the gas analysis result of the top of the blast furnace. If the amount of carbon contained in CO generated by the oxygen contained in the blown air and the moisture in the blown air is designated as B (kmol-C/min), the relationship represented by the following formula (3) is established between the above-mentioned y sl and y b .
Таким образом, следующие формулы (4) и (5) получены посредством решения формул (2) и (3) для yb и ysl. Поскольку количество кислорода в продуваемом воздухе (кмоль-О/мин) известно из условий продувки воздухом, молярная величина железа, производимого в единицу времени (скорость производства чугуна (кмоль- Fe/мин)) можно получить посредством деления количества кислорода в продуваемом воздухе на значение ysl, указанное в формуле (5). Здесь, умножив рассчитанную молярную величину железа на молярную массу железа и разделив полученное значение на массовую долю железа в расплавленном чугуне, можно получить количество расплавленного чугуна, произведенного в единицу времени. В результате, количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени, можно точно оценить даже в условиях снижения интенсивности работы. Следует отметить, что в качестве массовой доли железа в расплавленном чугуне предпочтительно используется значение, полученное в результате анализа компонентов расплавленного чугуна, а более предпочтительно используется значение, полученное в непосредственно предшествующем анализе.Thus, the following formulas (4) and (5) are obtained by solving the formulas (2) and (3) for y b and y sl . Since the oxygen amount in the blown air (kmol-O/min) is known from the air blowing conditions, the molar amount of iron produced per unit time (iron production rate (kmol-Fe/min)) can be obtained by dividing the oxygen amount in the blown air by the value of y sl indicated in the formula (5). Here, by multiplying the calculated molar amount of iron by the molar mass of iron and dividing the obtained value by the mass fraction of iron in the molten iron, the amount of molten iron produced per unit time can be obtained. As a result, the amount of molten iron produced per unit time can be accurately estimated even under the condition of decreasing work intensity. It should be noted that the mass fraction of iron in the molten iron is preferably the value obtained from the analysis of the components of the molten iron, and more preferably the value obtained in the immediately preceding analysis is used.
В процессе этапа S3, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает физическую теплоту (физическую теплоту, вносимую сырьевым материалом) Q8, вносимую в нижнюю часть доменной печи 2 сырьевым материалом, подаваемым с верхней части в нижнюю часть доменной печи 2. В частности, физическую теплоту Q8 (МДж/т-ч), которую вносит сырьевой материал, можно рассчитать посредством умножения удельной теплоёмкости сырьевого материала на разность температур между температурой T1 (= 1450-1500°C) сырьевого материала в нижней части зоны плавления и контрольной температурой Tbase, как указано в следующей формуле (6). В результате, процесс этапа S3 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5.In the process of step S3, the furnace heat control device 1 estimates the sensible heat (sensible heat contributed by the raw material) Q 8 contributed to the lower portion of the blast furnace 2 by the raw material supplied from the upper portion to the lower portion of the blast furnace 2. Specifically, the sensible heat Q 8 (MJ/t-h) contributed by the raw material can be calculated by multiplying the specific heat capacity of the raw material by the temperature difference between the temperature T 1 (= 1450-1500°C) of the raw material at the lower portion of the melting zone and the control temperature T base , as indicated in the following formula (6). As a result, the process of step S3 is completed, and the process proceeds to the process of step S5.
Здесь Cj обозначает удельную теплоемкость (МДж/кг/°C) сырьевого материала j (кокса, литейного чугуна, шлака), Rj обозначает базовую единицу (кг/т-ч) сырьевого материала j, T1 обозначает температуру сырьевого материала (°C) в нижнем конце зоны плавления, Tbase обозначает контрольную температуру (°C), а β обозначает коэффициент влияния, зависящий от доменной печи 2. Эти значения можно получить, например, от главного компьютера 3.Here Cj denotes the specific heat capacity (MJ/kg/°C) of the raw material j (coke, cast iron, slag), Rj denotes the base unit (kg/t-h) of the raw material j, T 1 denotes the temperature of the raw material (°C) at the lower end of the melting zone, T base denotes the control temperature (°C), and β denotes an influence coefficient depending on the blast furnace 2. These values can be obtained, for example, from the host computer 3.
В процессе этапа S4, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает количество теплоты (количество теплоты, удерживаемое коксом) Q9, удерживаемое в неподвижном слое кокса, присутствующем в нижней части доменной печи 2. В частности, количество теплоты, удерживаемое коксом, т.е. величина Q9 (МДж/т-ч) может быть получена посредством умножения удельной теплоемкости кокса Ccoke на разность между контрольной температурой и теоретической температурой сгорания и на значение, полученное путем вычитания из базовой единицы кокса на 1 т расплавленного чугуна величины расхода на сжигание и количества углерода, выбрасываемого в виде пыли. Это количество выражается следующей формулой (7). В результате, процесс этапа S4 завершается, и процесс переходит к процессу этапа S5. Следует обратить внимание, что процесс этапа S4 может быть опущен.In the process of step S4, the furnace heat control device 1 estimates the heat quantity (the heat quantity retained by the coke) Q 9 retained in the fixed coke bed present in the lower portion of the blast furnace 2. In particular, the heat quantity retained by the coke, i.e. the value of Q 9 (MJ/t-h) can be obtained by multiplying the specific heat capacity of the coke C coke by the difference between the control temperature and the theoretical combustion temperature and by the value obtained by subtracting the combustion consumption and the amount of carbon emitted as dust from the basic unit of coke per 1 ton of molten pig iron. This quantity is expressed by the following formula (7). As a result, the process of step S4 is completed and the process proceeds to the process of step S5. It should be noted that the process of step S4 can be omitted.
Здесь Ccoke обозначает удельную теплоемкость кокса (МДж/кг/°C), TFT обозначает теоретическую температуру сгорания (°C), Tbase обозначает контрольную температуру (°C), CR обозначает расход кокса (кг/т-ч), CRburn обозначает расход на сжигание углерода перед фурмой (количество кислорода, потребляемого перед фурмой, на кислород в продуваемом воздухе и регулирование влажности) (кг/т-ч), PCR обозначает расход пылевидного угля (кг/т-ч), CinPC обозначает долю углерода в пылевидном угле, Csol обозначает расход углерода в восстановительной зоне (кг/т-ч), Dust обозначает расход пыли (кг/т-ч), Cindust обозначает долю углерода в пыли, а γ и δ обозначают коэффициенты влияния, изменяемые в зависимости от доменной печи 2. Эти значения могут быть получены, например, от главного компьютера 3.Here, C coke denotes the specific heat of coke (MJ/kg/°C), TFT denotes the theoretical combustion temperature (°C), T base denotes the control temperature (°C), CR denotes the coke consumption (kg/t-h), CR burn denotes the carbon combustion consumption before the tuyere (the amount of oxygen consumed before the tuyere for the oxygen in the blown air and the humidity control) (kg/t-h), PCR denotes the pulverized coal consumption (kg/t-h), C inPC denotes the carbon proportion in the pulverized coal, C sol denotes the carbon consumption in the reducing zone (kg/t-h), Dust denotes the dust consumption (kg/t-h), C indust denotes the carbon proportion in the dust, and γ and δ denote the influence coefficients which vary depending on the blast furnace 2. These values can be obtained from the host computer 3, for example.
В процессе этапа S5 устройство 1 контроля тепла в печи оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, используя количество Q0 подаваемого тепла, оцененное в процессе этапа S1, физическую теплоту Q7, уносимую газом, физическую теплоту Q8, вносимую сырьевым материалов, и количество Q9 тепла, удерживаемого коксом, которые оцениваются в процессе этапов S2-S4. В частности, устройство 1 контроля тепла в печи вычисляет тепловой показатель TQ печи (МДж/т-ч), соответствующий количеству теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи 2, посредством подстановки в следующую формулу (8) количества Q0 подаваемого тепла, оцененного на этапе S1, уносимой газом физической теплоты Q7, физической теплоты Q8, вносимой сырьевым материалов, и количества Q9 теплоты, удерживаемой коксом, которые оцениваются в процессе этапов S2-S4. В результате, процесс этапа S5 завершается, и технологический процесс переходит к процессу этапа S6. Следует отметить, что в случае, когда процесс этапа S4 пропускается, количество Q9 теплоты, удерживаемой коксом, устанавливается равным нулю.In the process of step S5, the furnace heat control device 1 estimates the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace 2 by using the amount of heat supplied Q 0 estimated in the process of step S1, the sensible heat Q 7 carried away by the gas, the sensible heat Q 8 contributed by the raw material, and the amount of heat Q 9 retained by the coke, which are estimated in the process of steps S2-S4. Specifically, the furnace heat control device 1 calculates the furnace heat index T Q (MJ/t-h) corresponding to the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace 2 by substituting into the following formula (8) the amount of heat supplied Q 0 estimated in step S1, the sensible heat Q 7 carried away by the gas, the sensible heat Q 8 contributed by the raw material, and the amount of heat Q 9 retained by the coke, which are estimated in the process of steps S2-S4. As a result, the process of step S5 is completed, and the technological process proceeds to the process of step S6. It should be noted that in the case where the process of step S4 is skipped, the amount of heat Q 9 retained by the coke is set to zero.
Здесь Q0 обозначает количество тепла, подаваемого в доменную печь за счет теплового баланса реакций (тепло экзотермических и эндотермических реакций) в доменной печи, физической теплоты продуваемого воздуха, тепловых потерь (количество теплоты, отводимой от корпуса печи или подобные потери тепла) и т.п., при этом может быть применен способ оценки, принятый во многих случаях при традиционной оценке количества подаваемого тепла, но в качестве предпочтительной формы можно привести формулу (9).Here Q 0 denotes the amount of heat supplied to the blast furnace due to the heat balance of reactions (heat of exothermic and endothermic reactions) in the blast furnace, the physical heat of the blown air, heat losses (the amount of heat removed from the furnace body or similar heat losses), etc., and the method of evaluation adopted in many cases in the traditional evaluation of the amount of heat supplied can be used, but the formula (9) can be given as the preferred form.
Здесь Q1 обозначает теплоту сгорания (МДж/т-ч) кокса на конце фурмы. Теплоту Q1 сгорания можно рассчитать посредством деления теплотворной способности при сгорании кокса, рассчитанной по количеству кислорода, продуваемого из фурмы в доменную печь в единицу времени, на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени (скорость производства чугуна). Скорость производства чугуна можно точно рассчитать даже во время снижения интенсивности работы с помощью вышеописанного способа.Here Q 1 denotes the combustion heat (MJ/t-h) of coke at the tuyere tip. The combustion heat Q 1 can be calculated by dividing the heating value of coke combustion, calculated from the amount of oxygen blown from the tuyere into the blast furnace per unit time, by the amount of molten pig iron produced per unit time (the pig iron production rate). The pig iron production rate can be accurately calculated even during a reduction in work intensity using the above method.
Кроме того, Q2 обозначает физическую теплоту продуваемого воздуха (МДж/т-ч), которая вводится в доменную печь воздухом, продуваемым из фурмы. Физическую теплоту Q2 продуваемого воздуха можно рассчитать, получив количество теплоты, подаваемой в доменную печь с помощью продуваемого воздуха в единицу времени, из количества продуваемого воздуха в единицу времени и измеренного значения температуры продуваемого воздуха и, разделив это значение на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.In addition, Q 2 denotes the sensible heat of the blown air (MJ/t-h) which is introduced into the blast furnace by the air blown from the tuyere. The sensible heat Q 2 of the blown air can be calculated by obtaining the amount of heat supplied to the blast furnace by the blown air per unit time from the amount of blown air per unit time and the measured value of the blown air temperature, and dividing this value by the amount of molten iron produced per unit time.
Кроме того, Q3 обозначает теплоту реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне (МДж/т-ч). Для этого значения, например, как описано в патентной литературе 1, теплоту реакции можно рассчитать посредством получения количества углерода, при взаимодействии кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне, из значения компонента доменного газа. Теплоту Q3 реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне можно рассчитать посредством деления теплоты реакции взаимодействия кокса с диоксидом углерода в восстановительной зоне на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.In addition, Q 3 denotes the reaction heat of the interaction of coke with carbon dioxide in the reducing zone (MJ/t-h). For this value, for example, as described in Patent Literature 1, the reaction heat can be calculated by obtaining the amount of carbon, in the interaction of coke with carbon dioxide in the reducing zone, from the value of the blast furnace gas component. The reaction heat Q 3 of the interaction of coke with carbon dioxide in the reducing zone can be calculated by dividing the reaction heat of the interaction of coke with carbon dioxide in the reducing zone by the amount of molten pig iron produced per unit time.
Кроме того, Q4 обозначает теплоту разложения (МДж/т-ч) влаги, содержащейся главным образом в продуваемом воздухе. Теплоту Q4 разложения можно рассчитать посредством деления теплоты разложения, полученной на основе измеренного значения влажности продуваемого воздуха, на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.In addition, Q 4 denotes the heat of decomposition (MJ/t-h) of moisture contained mainly in the blown air. The heat of decomposition Q 4 can be calculated by dividing the heat of decomposition obtained on the basis of the measured value of the humidity of the blown air by the amount of molten iron produced per unit time.
Кроме того, Q5 обозначает потери тепла из корпуса печи (например, количество теплоты, отводимой охлаждающей водой) (МДж/т-ч). В том случае, когда количество теплоты, отводимой с помощью охлаждающей воды, рассчитывается как теплопотери, количество отводимой теплоты Q5 можно рассчитать посредством вычисления количества теплоты, отводимой с помощью охлаждающей воды в единицу времени, исходя из количества охлаждающей воды и разницы температур между входной и выходной стороной охлаждающей воды корпуса печи доменной печи, и деления расчетного количества отводимой теплоты на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.In addition, Q 5 denotes the heat loss from the furnace body (e.g., the amount of heat removed by the cooling water) (MJ/t-h). In the case where the amount of heat removed by the cooling water is calculated as heat loss, the amount of heat removed Q 5 can be calculated by calculating the amount of heat removed by the cooling water per unit time based on the amount of cooling water and the temperature difference between the inlet and outlet sides of the cooling water of the furnace body of the blast furnace, and dividing the calculated amount of heat removed by the amount of molten iron produced per unit time.
Кроме того, Q6 обозначает теплоту разложения (МДж/т-ч) восстановительного материала, продуваемого из фурмы в единицу времени. Теплоту Q6 разложения можно рассчитать, разделив теплоту разложения на количество расплавленного чугуна, производимого в единицу времени.In addition, Q 6 denotes the heat of decomposition (MJ/t-h) of the reducing material blown from the tuyere per unit time. The heat of decomposition Q 6 can be calculated by dividing the heat of decomposition by the amount of molten iron produced per unit time.
В процессе этапа S6, устройство 1 контроля тепла в печи регулирует количество теплоты, подаваемой из фурмы в доменную печь 2, на основании количества тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи 2, оцененного в процессе этапе S5, тем самым соответствующим образом поддерживая количество теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи 2, и регулируя температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона. В результате, процесс на этапе S6 завершается, и завершается технологический процесс регулирования тепла в печи.In the process of step S6, the furnace heat control device 1 controls the amount of heat supplied from the tuyere to the blast furnace 2 based on the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace 2 estimated in the process of step S5, thereby appropriately maintaining the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace 2 and controlling the temperature of the molten pig iron within a predetermined range. As a result, the process of step S6 is completed, and the furnace heat control process is completed.
Как очевидно из приведенного выше описания, при выполнении технологического процесса регулирования тепла в печи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, устройство 1 контроля тепла в печи оценивает изменение количества уносимой физической теплоты в верхнюю часть доменной печи посредством проходящего внутри печи газа и изменение внесённой физической теплоты, подаваемой в нижнюю часть доменной печи посредством сырьевого материала, подогретого за счет проходящего внутри печи газа, и оценивает количество теплоты, подводимой к чугуну в доменной печи с учетом оцениваемых изменений уносимой физической теплоты и внесённой физической теплоты. Кроме того, устройство 1 контроля тепла в печи рассчитывает скорость производства чугуна, используя количество кислорода в продуваемом воздухе в единицу времени, количество углерода, газифицированного в доменной печи, и количество углерода, необходимого для нагрева и восстановления железа в пересчете на заданную единицу расплавленного чугуна, оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, используя расчетную скорость производства чугуна, оценивает количество тепла, удерживаемого в неподвижном слое кокса, присутствующем в доменной печи, и оценивает количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи с учетом оценочного количества тепла, содержащегося в неподвижном слое кокса. В результате, количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, может быть точно оценено, когда интенсивность работы, например в том случае, когда количество воздуха, продуваемого в доменную печь, значительно изменяется, в частности, даже во время работы с опускающимся уровнем поверхности. В результате, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при опускающемся уровне поверхности, температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, при поддержании надлежащим образом количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи.As is apparent from the above description, when performing the process of regulating the heat in the furnace according to one embodiment of the present invention, the furnace heat control device 1 estimates a change in the amount of sensible heat carried away to the upper portion of the blast furnace by the gas passing inside the furnace and a change in the supplied sensible heat supplied to the lower portion of the blast furnace by the raw material heated by the gas passing inside the furnace, and estimates the amount of heat supplied to the pig iron in the blast furnace taking into account the estimated changes in the carried away sensible heat and the supplied sensible heat. In addition, the furnace heat control device 1 calculates the iron production rate using the amount of oxygen in the blown air per unit time, the amount of carbon gasified in the blast furnace, and the amount of carbon required for heating and reducing iron in terms of a given unit of molten iron, estimates the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace using the estimated iron production rate, estimates the amount of heat retained in the fixed coke bed present in the blast furnace, and estimates the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace taking into account the estimated amount of heat contained in the fixed coke bed. As a result, the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace can be accurately estimated when the work intensity, for example in the case where the amount of air blown into the blast furnace changes significantly, in particular, even during work with a descending surface level. As a result, when the work intensity changes significantly, particularly even when the surface level is lowered, the temperature of the molten iron can be accurately controlled within a predetermined range while properly maintaining the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace.
ПримерExample
Фиг. 3 показывает результаты для фактической температуры расплавленного чугуна (в виде разности с контрольной температурой расплавленного чугуна), полученные при традиционном тепловом показателе печи (оцененном с помощью значений Q1-Q6) и при тепловом показателе печи (оцененном с помощью Q1-Q9) по настоящему изобретению, во время работы с опускающимся уровнем. Как показано на фиг. 3, в случае теплового показателя печи по настоящему изобретению (пример по настоящему изобретению) может быть подтверждена определенная корреляция между тепловым показателем печи и температурой расплавленного чугуна (отличие от контрольной температуры расплавленного чугуна) по сравнению с традиционным тепловым показателем печи (сравнительный пример). Кроме того, в таблице 1 приведены сводные данные о стандартном отклонении разницы между оценочной температурой расплавленного чугуна и фактической температурой расплавленного чугуна, когда принимается во внимание каждый фактор. Можно увидеть, что точность оценки была улучшена в случае оценки теплового показателя печи с помощью Q1-Q9 с использованием способа вычисления скорости производства чугуна по настоящему изобретению (пример по настоящему изобретению) по сравнению со случаем оценки теплового показателя печи с использованием только Q1-Q6 в качестве традиционного теплового показателя печи (Сравнительный пример 1) и случай оценки теплового показателя печи с использованием Q1-Q9 без использования способа вычисления скорости производства чугуна по настоящему изобретению (Сравнительный пример 2). В результате можно видеть, что температуру расплавленного чугуна можно точно регулировать в пределах заданного диапазона, когда количество теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, поддерживается надлежащим образом, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности даже при работе с опускающимся уровнем поверхности, используя тепловой показатель печи по настоящему изобретению.Fig. 3 shows the results of the actual temperature of the molten iron (as a difference from the reference temperature of the molten iron) obtained with the conventional furnace thermal index (estimated by the values of Q 1 to Q 6 ) and with the furnace thermal index (estimated by the values of Q 1 to Q 9 ) of the present invention during the descending level operation. As shown in Fig. 3, in the case of the furnace thermal index of the present invention (the example of the present invention), a certain correlation between the furnace thermal index and the molten iron temperature (the difference from the reference temperature of the molten iron) can be confirmed compared with the conventional furnace thermal index (the comparative example). In addition, Table 1 shows a summary of the standard deviation of the difference between the estimated temperature of the molten iron and the actual temperature of the molten iron when each factor is taken into account. It can be seen that the estimation accuracy has been improved in the case of estimating the furnace heat index using Q 1 -Q 9 using the method for calculating the iron production rate of the present invention (Example of the present invention) compared with the case of estimating the furnace heat index using only Q 1 -Q 6 as the conventional furnace heat index (Comparative Example 1) and the case of estimating the furnace heat index using Q 1 -Q 9 without using the method for calculating the iron production rate of the present invention (Comparative Example 2). As a result, it can be seen that the temperature of the molten iron can be accurately controlled within a predetermined range when the amount of heat supplied to the iron in the blast furnace is properly maintained when the work intensity changes significantly, particularly even when working with a descending surface level, using the furnace heat index of the present invention.
Таблица 1Table 1
Хотя выше описан вариант, для которого было применено изобретение, созданное авторами настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничивается описанием и чертежами, составляющими часть раскрытия настоящего изобретения, в соответствии с настоящим вариантом осуществления. То есть другие варианты осуществления, примеры, применяемые технологии и т.п., созданные специалистами в данной области техники на основе настоящего варианта осуществления, все включены в объем настоящего изобретения.Although the embodiment to which the invention created by the inventors of the present invention has been applied has been described above, the present invention is not limited to the description and drawings forming part of the disclosure of the present invention according to the present embodiment. That is, other embodiments, examples, applied technologies, etc. created by persons skilled in the art based on the present embodiment are all included in the scope of the present invention.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Согласно настоящему изобретению, предложены способ оценки количества подаваемого тепла, устройство оценки количества подаваемого тепла, и программа оценки количества подаваемого тепла, позволяющие точно оценивать количество тепла, подаваемого к чугуну в доменной печи, если интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при работе с опускающимся уровнем поверхности. Согласно настоящему изобретению, может быть предложен способ работы доменной печи, который позволяет точно регулировать температуру расплавленного чугуна в пределах заданного диапазона, при поддержании надлежащим образом количества теплоты, подаваемой к чугуну в доменной печи, когда интенсивность работы значительно изменяется, в частности, даже при работе с опускающимся уровнем.According to the present invention, a method for estimating the amount of heat supplied, a device for estimating the amount of heat supplied, and a program for estimating the amount of heat supplied are provided, which make it possible to accurately estimate the amount of heat supplied to pig iron in a blast furnace when the work intensity changes significantly, in particular, even when working with a descending surface level. According to the present invention, a method for operating a blast furnace can be provided, which makes it possible to accurately control the temperature of molten pig iron within a predetermined range, while properly maintaining the amount of heat supplied to pig iron in the blast furnace when the work intensity changes significantly, in particular, even when working with a descending surface level.
Список обозначенийList of designations
1 Устройство контроля тепла в печи1 Furnace Heat Control Device
1а Программа1a Program
2 Доменная печь2 Blast furnace
3 Главный компьютер3 Main computer
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021-106365 | 2021-06-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023135298A RU2023135298A (en) | 2024-01-12 |
| RU2832255C2 true RU2832255C2 (en) | 2024-12-23 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2009201C1 (en) * | 1991-12-20 | 1994-03-15 | Новолипецкий металлургический комбинат им.Ю.В.Андропова | Method for blast-furnace smelting |
| RU2190667C1 (en) * | 2001-06-28 | 2002-10-10 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Blast smelting method |
| KR101572388B1 (en) * | 2014-10-23 | 2015-11-26 | 현대제철 주식회사 | Prediction method of blast furnace efficiency |
| JP2018024936A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Molten iron temperature prediction method, molten iron temperature prediction device, operation method of blast furnace, operation guidance device, molten iron temperature control method and molten iron temperature control device |
| JP2018145520A (en) * | 2017-03-01 | 2018-09-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Device and method of thermal prediction for blast furnace |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2009201C1 (en) * | 1991-12-20 | 1994-03-15 | Новолипецкий металлургический комбинат им.Ю.В.Андропова | Method for blast-furnace smelting |
| RU2190667C1 (en) * | 2001-06-28 | 2002-10-10 | Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Blast smelting method |
| KR101572388B1 (en) * | 2014-10-23 | 2015-11-26 | 현대제철 주식회사 | Prediction method of blast furnace efficiency |
| JP2018024936A (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Molten iron temperature prediction method, molten iron temperature prediction device, operation method of blast furnace, operation guidance device, molten iron temperature control method and molten iron temperature control device |
| JP2018145520A (en) * | 2017-03-01 | 2018-09-20 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Device and method of thermal prediction for blast furnace |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hatano Michiharu et al "A Mathematical Model of Blast Furnace for Control of Hot Metal Temperature", Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, Iron and Steel Institute of Japan, vol. 22, 1982, pages 524 - 533. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7140305B1 (en) | Supplied heat amount estimation method, supplied heat amount estimation device, supplied heat amount estimation program, and method of operating blast furnace | |
| JP7115663B1 (en) | Supplied heat amount estimation method, supplied heat amount estimation device, supplied heat amount estimation program, and method of operating blast furnace | |
| RU2832255C2 (en) | Method for estimating amount of heat supplied, device for estimating amount of heat supplied, program for estimating amount of heat supplied, method for operating blast furnace | |
| JP2012136767A (en) | Method for estimating phosphorus concentration in converter | |
| JP7115665B1 (en) | Supplied heat amount estimation method, supplied heat amount estimation device, supplied heat amount estimation program, and method of operating blast furnace | |
| JP7115664B1 (en) | Supplied heat amount estimation method, supplied heat amount estimation device, supplied heat amount estimation program, and method of operating blast furnace | |
| RU2832022C2 (en) | Method for estimating amount of supplied heat, device for estimating amount of supplied heat, program for estimating amount of supplied heat and method for operating blast furnace | |
| RU2832801C2 (en) | Method for estimating amount of supplied heat, device for estimating amount of supplied heat, program for estimating amount of supplied heat and method for operating blast furnace | |
| RU2832272C2 (en) | Method for estimating amount of supplied heat, device for estimating amount of supplied heat, program for estimating amount of supplied heat and method for operating blast furnace | |
| WO2023276357A1 (en) | Supplied heat quantity estimation method, supplied heat quantity estimation device, supplied heat quantity estimation program, and operation method for blast furnace | |
| RU2825340C1 (en) | Method of determining amount of supplied heat, device for determining amount of supplied heat and method of operating blast furnace | |
| JP7193032B1 (en) | Supplied heat amount estimation method, supplied heat amount estimation device, and blast furnace operation method | |
| JP6795133B1 (en) | Blow control method and smelt control device for converter type dephosphorization smelting furnace | |
| WO2023276353A1 (en) | Supply heat quantity estimation method, supply heat quantity estimation device, supply heat quantity estimation program, and blast furnace operation method | |
| WO2023276356A1 (en) | Supplied amount of heat estimation method, supplied amount of heat estimation device, supplied amount of heat estimation program, and blast furnace operation method | |
| WO2023276352A1 (en) | Supplied heat quantity estimation method, supplied heat quantity estimation apparatus, supplied heat quantity estimation program, and method for operating blast furnace | |
| JP2013249523A (en) | Method for operating converter | |
| JPS60262909A (en) | How to operate a blast furnace | |
| JPS60204818A (en) | Molten steel temperature control method in converter complex blowing |