Текущее тепловое состояние доменной печи определяется разностью между количеством тепла, поступаемого в печь и количеством тепла, которое необходимо для выплавки чугуна заданного состава, причем выплавленный чугун должен иметь заданную температуру. На тепловое состояние доменной печи влияет множество факторов: изменение состава шихты; распределение газового потока по высоте; влажность кокса; изменение физических свойств шихты. Тепловое состояние доменной печи оказывает заметное влияние на производительность и удельный расход дорогостоящего дефицитного кокса на тонну чугуна.
Целью управления тепловым режимом является стабилизация теплового режима печи для обеспечения равномерного хода и снижения расхода кокса.
Тепловое состояние печи принято оценивать по косвенным параметрам: по содержанию кремния в чугуне на выпуске; по содержанию серы в чугуне.
Дополнительную информацию о тепловом состоянии доменной печи несет температура чугуна и шлака на выпуске, но эти замеры производятся периодически, и они характеризуют состояние печи за прошедший период времени. В этих условиях важное значение имеет выбор критерия и алгоритма управления тепловым режимом. В настоящее время нет единого мнения по выбору критерия управления теплового режима, но можно выделить несколько направлений работ в этой области.
- Создание математической модели процесса и алгоритмов управления на основе материального и теплового баланса, рассчитанного как для всей печи, так и отдельных участков по высоте шахты.
- Разрабатываются алгоритмы оценки текущего теплового состояния и управления тепловым состоянием на основе анализа скоростей изменения некоторых параметров, которые характеризуют тепловое состояние печи. При этом учитывается не только величина, но и знак отклонения выбранного параметра за фиксированный интервал времени.
- Разработка методов оценки теплового состояния по характеру изменения температуры поля по вы-соте шахты печи. Измерение температуры в шахте печи на разных горизонтах осуществляется с помощью специальных термозондов, вводимых в рабочее пространство печи на разную глубину по радиусу шахты. При этом оценивается соотношение температур реально измеряемых по отношению к расчетным теоретическим значениям температур на каждом уровне, которые обеспечивали бы максимальную скорость восстановительных процессов.
- Прогнозирование и определение теплового состояния печи осуществляется по величине некоторого параметра на выпуске чугуна. Наиболее используемым параметром является содержание кремния в чугуне.
- Разработка математических динамических моделей процесса на основе изучения процессов тепло- и массо- переноса, протекающих на различных участках печи.
- Разработка нейросетевых моделей оценки теплового состояния доменной печи.
Обилие методов при формировании алгоритмов управления тепловым режимом свидетельствует о том, что точного и объективного метода до сих пор не создано.
В основном алгоритмы управления функционируют в режиме «советчик мастера».
Структурная схема управления тепловым режимом печи представлена на рис.34.
Управление тепловым режимом осуществляется на основе информации о составе и температуре колошникового газа, о температурном поле шахты печи, параметрах комбинированного дутья, температуре, составе чугуна и шлака на выпуске и составе шихтовых материалов.
Вся текущая информация о параметрах, характеризующих температурное состояние печи, поступает на УВМ-2, которая способна реализовать один из ранее названных алгоритмов управления.
Данные о температуре колошникового газа 1, о температурном поле шахты печи 17 по данным отдельных термозондов 16,18, 19, о температуре фурменной зоны 10, температуре чугуна 14 и шлака 15 характеризуют текущее тепловое состояние доменной печи.
Информация о составе чугуна 11 и шлака 13 из экспресс-лаборатории 12 позволяет корректировать тепловое состояние по окончанию результирующей плавки.
Важное значение для контроля текущего теплового состояния имеет информация о составе колошникового газа формируемая комплексом 2 и 3. Также учитывается влажность, содержащаяся вода в колошниковом газе.
УВМ-2, управляющая тепловым режимом доменной печи корректирует рудную нагрузку через УВМ-1 и выдает управляющие воздействие путем формирования заданного значения в контуре управления:
- регулирование температур горячего дутья 5;
- регулирование расхода дутья 6;
- регулирование влажности дутья 7;
- регулирование расхода природного газа 8;
- регулирование расхода кислорода 9.
Расход дутья 6 корректируется дополнительно командами УВМ-4. Как правило, подсистема 2 функционирует в режиме «советчик мастера».
