DE1608573C

DE1608573C - Process for regulating the heating of blast furnaces

Info

Publication number: DE1608573C
Authority: DE
Inventors: Udo 7500 Karlsruhe Damer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG

Description

Winderhitzer sind Wärmetauscher, die nach dem Regenerativverfahren in periodischem Wechsel betrieben werden und den für die Verbrennung in einer Hochofenanlage benötigten. Wind liefern. Hierbei wird jeweils ein Winderhitzer von dem aufzuheizenden Wind durchströmt, während die anderen aufgeheizt werden.Wind heaters are heat exchangers that operate according to the regenerative process in periodic alternation and those required for incineration in a blast furnace. Deliver wind. Here the wind to be heated flows through one of the wind heaters, while the others are heated will.

Es ist bekannt, die Gaszufuhr für die Aufheizung mittels eines Reglers nach dem entnommenen Winddurchfluß und der Windtemperatur einzustellen. Während der Windperiode werden der entnommene Winddurchfluß und die Windtemperatur gemessen und das Produkt aus beiden Werten fortlaufend integriert. Nach Ablauf der Windperiode wird der Integralwert, der der gespeicherten Energie entspricht, mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen, der entsprechend dem zu erwartenden Wärmebedarf des Hochofens eingestellt wurde. Bei Abweichungen vom Sollwert kann dann das Verhältnis der Zuordnung zwischen dem Produkt aus Winddurchfluß und Windtemperatur und der Heizgaszufuhr von Hand geändert werden.It is known that the gas supply for heating by means of a regulator according to the extracted wind flow and adjust the wind temperature. During the wind season, the Wind flow and wind temperature measured and the product of both values continuously integrated. At the end of the wind period, the integral value that corresponds to the stored energy is compared with a predetermined setpoint, which corresponds to the expected heat demand of the Blast furnace has been discontinued. In the event of deviations from the target value, the ratio of the assignment between the product of wind flow and wind temperature and the heating gas supply by hand to be changed.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung für Winderhitzer werden ein sogenannter Kaltwindmengenrcgler und ein Heißwindtemperaturregler entsprechend 2s dem Wärmebedarf des Hochofens eingestellt. Die Regelimpulse dieser Regler gelangen auf einen sogenannten Wärmebedarfsregler, der den Gasmengenregler für den Wärmebedarf der Winderhitzer einstellt. Hierbei ist die eingespeicherte Energie erst nach Ablauf der Windperiode zu erfassen und kann erst zur Korrektur in der nachfolgenden Heizperiode verwendet werden.In a known regulating device for wind heaters, a so-called cold wind quantity regulator is used and a hot blast temperature controller set according to the heat demand of the blast furnace for 2 seconds. the Control pulses from these controllers are sent to a so-called heat demand controller, which is the gas volume controller adjusts the heater for the heat demand. The stored energy is only here to be recorded after the end of the wind season and can only be corrected in the following heating season be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einmal die eingespeicherte Energie früher zu erfassen, so daß die Regelung schneller eingreifen kann, und zum anderen eine selbsttätige optimale Einstellung der Heizenergie entsprechend der für die nächsten Umsteuerperioden zu erwartenden Grenzbelastung der Winderhitzer durchzuführen. Nach dem Ver- ^o fahren der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß nach jeder Periode die Zuordnung zwischen dem zugerührten Heizenergiestrom Q_n und einer der entnommenen Windenergie proportionalen Größe Q₀ proportional dem Verhältnis (Qt)_x zu (Qf)„_i neu eingestellt wird — wobei unter (Qt)_x ein Sollwert der Heizenergie zu verstehen ist, der entsprechend der für die nächsten Umsteuerperioden zu erwartenden Grenzbelastung der Winderhitzer über einen Rechner bestimmt wird und (Qf)_n-I der während der abgelaufenen Heizperiode zugeführten Heizenergie entspricht — und daß als Maß für die zugeführte Energie die während der Heizperiode zugeführte Heizgasmenge gemessen wird.The invention is based on the object of detecting the stored energy earlier so that the control can intervene more quickly, and on the other hand to carry out an automatic optimal setting of the heating energy according to the limit load of the heater to be expected for the next changeover periods. According to the method of the invention, this is achieved in that, after each period, the association between the supplied heating energy flow Q _n _{and a quantity Q 0} proportional to the extracted wind energy is readjusted proportionally to the ratio (Qt) _x to (Qf) "_ i - where (Qt) _{x is} to be understood as a nominal value of the heating energy, which is determined by a computer according to the limit load of the heater to be expected for the next reversing periods and (Qf) _n -I corresponds to the heating energy supplied during the past heating period - and that the amount of heating gas supplied during the heating period is measured as a measure of the energy supplied.

Die Heizgasmenge wird z. B. mit einem Zähler gemessen, der mit einer Recheneinrichtung zur Berücksichtigung des Heizwertes des Gases und des Wirkungsgrades des Winderhitzers versehen sein kann. Statt dessen kann auch die zugeführte Heizgasmenge aus der Abgastemperatur des beheizten Winderhitzers abgeleitet werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei einem konstanten Heizgaszufluß die Abgastemperatur praktisch linear ansteigt und ein eindeutiges Maß für die gespeicherte Energie darstellt.The amount of heating gas is z. B. measured with a counter with a computing device for consideration the calorific value of the gas and the efficiency of the heater can be provided. Instead, the amount of heating gas supplied can also be used can be derived from the exhaust gas temperature of the heated stove. Because it has shown that with a constant heating gas flow, the exhaust gas temperature rises practically linearly and a represents a clear measure of the stored energy.

Ein Ausführungsbeispiel für eine gemäß dem Verfahren der Erfindung arbeitende Regel- und Meß-. einrichtung soll an Hand der schematischen Darstellung der Zeichnung näher erläutert werden.An exemplary embodiment of a control and measurement system operating according to the method of the invention. device is to be explained in more detail with reference to the schematic representation of the drawing.

F i g. 1 zeigt dabei eine schematische Darstellung der erforderlichen Meßeinrichtungen, der Recheneinrichtungen und der Regler mit ihren Ein- und Ausgangsgrößen. F i g. 2 gibt ein Beispiel für einen in F i g. 1 angegebenen Verhältnisrechner VR. F i g. 1 shows a schematic representation of the required measuring devices, the computing devices and the controllers with their input and output variables. F i g. 2 gives an example of one in FIG. 1 specified ratio calculator VR.

Zur Bestimmung der Sollheizgasmenge, die dem maximal zu erwartenden Wärmebedarf des Hochofens entspricht, werden die Sollwerte für die KaIlwindmengc W_n,, die Mischwindtemperatur 7;,,, den kleinstmöglichen Heizwert des Brenngases H_mi„ und den minimal auftretenden Wirkungsgrad //„„■„ an entsprechenden Einstellknöpfen eines Rechners R₁ eingestellt. Der Rechner bestimmt aus diesen Werten die SollheizgasmengeTo determine the target amount of heating gas, which corresponds to the maximum expected heat demand of the blast furnace, the target values for the cold wind amount W _n ,, the mixed wind temperature 7; ,,, the lowest possible calorific value of the fuel gas H _mi " and the minimum occurring efficiency //""■"Set on the corresponding setting buttons of a computer R _1. The computer determines the target amount of heating gas from these values

(QO₁₁ = (QO ₁₁ =

min '!mmin '! m

= Konstante .= Constant.

Dieser Wert wird in Form einer elektrischen Spannung oder eines elektrischen Stromes in einen Verhältnisrechner VR eingeführt. Der Verhältnisrechiier erhält außerdem über den Rechner R₁ den Wert Q₁₁, der der entnommenen Windenergie proportional ist und der entsprechend der GleichungThis value is introduced into a ratio calculator VR in the form of an electrical voltage or an electrical current. The ratio calculator also receives the value Q ₁₁ via the computer R ₁ , which is proportional to the extracted wind energy and which corresponds to the equation

Q₀ = -Q ₀ = -

WTcWTc

aus den gemessenen Werten Kaltwinddurchlluß W, Temperaturerhöhung des Mischwindes über den Kaltwind T oder den Sollwerten dafür dem mittleren Heizwert des Heizgases H und dem mittleren Wirkungsgrad der Winderhitzer i_H) bestimmt wird. Der Verhältnisrechner VR verarbeitet zusätzlich die während der vorhergehenden Heizperiode zugeführte Heizenergie (Qt)_n-_u die aus einem Speicher Sp₁ oder Sp₂ entnommen wird. Er bestimmt aus diesen drei Werten den Heizenergiestrom Q_n nach der Beziehungfrom the measured values of cold wind flow W, temperature increase of the mixed wind above the cold wind T or the setpoint values for the mean calorific value of the heating gas H and the mean efficiency of the heater i _{H) is} determined. The ratio calculator VR also processes the heating energy (Qt) _n - _u supplied during the previous heating period, which is taken from a memory Sp ₁ or Sp ₂ . From these three values he determines the heating energy flow Q _n according to the relationship

Q_n = Go Q _n = Go

(ßO,(ßO,

(Qt)_n-,(Qt) _n -,

Der Verhältnisrechner VR kann z. B. entsprechend der schematischen Darstellung der F i g. 2 unter Verwendung eines Kompensationsverstärkers aufgebaut werden. Ein mit der Größe Q₀ veränderlicher Strom speist den Widerstand η. Der Schleifer des Widerstandes, der an diesem eine Spannung abgreift, wird entsprechend dem Wert (Qi)., verschoben, der, wie früher erläutert, von dem Rechner R₁ geliefert wird. Der obenerwähnte Schleifer liegt mit einem weiteren Schleifer an einem Widerstand r₂ gemeinsam im Eingang des Verhältnisrechners VR. Dieser zweite Schleifer wird entsprechend dem Wert(Qf)„_i verschoben, der von dem Speicher Sp₁ bzw. Sp, ausgegeben wird. Im Ausgang des Kompensationsverstärkers, der den Widerstand r₂ speist, wird dann infolge der Kompensationsschaltung ein so großer Strom entstehen, daß der Spannungsabfall am Abgriff des Widerstandes r₂ gleich dem Spannungsabfall am Abgriff des Widerstandes r, wird. Für diesen Zustand der vollständigen Kompensation gilt die oben angegebene Beziehung, d. h. der durch den Widerstand r, fließende Strom ist der Größe Q_n proportional.The ratio calculator VR can, for. B. according to the schematic representation of FIG. 2 using a compensation amplifier. A current variable with the quantity Q ₀ feeds the resistor η. The wiper of the resistor, which taps a voltage across it, is shifted according to the value (Qi)., Which, as explained earlier, is supplied by the computer R _1. The above-mentioned wiper is connected to another wiper at a resistor r ₂ in the input of the ratio computer VR. This second grinder is shifted according to the value (Qf) "_ i, which is output _{from the memory Sp 1 or Sp.} In the output of the compensation amplifier, which _{feeds the resistor r 2} , the compensation circuit will produce such a large current that the voltage drop at the tap of the resistor r _{2 is} equal to the voltage drop at the tap of the resistor r. The relationship given above applies to this state of complete compensation, ie the current flowing through the resistor r i is proportional to the quantity Q _n.

Dieser Wert wird z. B. als eingeprägter Strom ausgegeben und über die Umschalter i/, bis ιι_Λ und dieThis value is z. B. output as an impressed current and via the switch i /, to ιι _Λ and the

Potentiometer Pi bis P₃ den nicht dargestellten Heizgasdurchflußreglern Q₁, Q_n bzw. gin der einzelnen Winderhitzer zugeführt. Die Schalter U₁ bis i/₃ der Winderhitzer, die beheizt werden, sind geschlossen. Der Schalter des auf Wind stehenden Winderhitzers ist geöffnet. Der dem Heizenergiestrom Q_n proportionale eingeprägte Strom wird außerdem einem Zähler Z₁ zugeführt, der den Durchfiußwert über die Heizperiode integriert und einen dem Integrationswert entsprechenden Spannungswert abgibt. Nach Umschalten des nächsten Winderhitzers auf Wind werden die Kontakte u umgeschaltet, so daß in der nächsten Periode die Heizgasdurchflüsse im Speicher Sp₁ erfaßt werden, während der Wert im Speicher Sp₁ in den Verhältnisrechner VR gelangt.Potentiometers Pi to P ₃ are fed to the heating gas flow regulators Q ₁ , Q _n and gin, not shown, of the individual wind heaters. The switches U ₁ to i / _{3 of} the heater that are heated are closed. The switch on the wind heater is open. The impressed current proportional to the heating energy current Q _n _{is also fed to a counter Z 1} , which integrates the flow value over the heating period and outputs a voltage value corresponding to the integration value. After switching the next heater to wind, the contacts u are switched over, so that in the next period the heating gas flows in memory Sp ₁ are recorded, while the value in memory Sp ₁ gets into the ratio calculator VR .

Wie rechts in der Zeichnung dargestellt ist, kann an Stelle des Zählers Z₁ auch ein Meßumformer M₁ verwendet werden, der einen der Abgastemperatur des zuletzt beheizten Winderhitzers entsprechenden Spannungswert in den angeschlossenen Speicher gibt. Die Abgastemperatur T₁, z. B. T₁₁, T₁ „ oder T_{1 m} des jeweils beheizten Winderhitzers wird über je einen Meßumformer in einen entsprechenden elektrischen Wert umgeformt und über die Kontakte i/₄ bis κ,,, von denen der Kontakt K₄ geschlossen ist, dem Meßumformer M_x zugeführt.As shown on the right in the drawing, instead of the counter Z ₁ , a measuring transducer M ₁ can also be used, which outputs a voltage value corresponding to the exhaust gas temperature of the last heated boiler to the connected memory. The exhaust gas temperature T ₁ , e.g. B. T ₁₁ , T ₁ "or T _{1 m} of each heated blast heater is converted into a corresponding electrical value via a transducer and the transducer via contacts i / ₄ to κ ,,, of which contact K _{4 is} closed M _x fed.

In F i g. 1 ist noch ein Integralregler / gezeigt, der das Verhältnis zwischen der der entnommenen Windenergie proportionalen Größe Q₀ und dem zugeführten Heizenergiestrom Q_n überwacht und bei länger andauernden Abweichungen den Wirkungsgrad am Rechner R₁ für den Istwert der Windenergie verstellt. Besteht nämlich zwischen den angegebenen Werten Öd und Q_n längere Zeit ein Unterschied, so ist dies ein Zeichen dafür, daß der Wirkungsgrad am Rech-11er R₁ nicht richtig eingestellt wurde. Der Integralregler korrigiert daher abhängig vom Verhältnis Qn zu Qo automatisch über sein Stellorgan den Wirkungsgrad η₀. In Fig. 1 also shows an integral controller / which monitors the ratio between the quantity Q ₀ , which is proportional to the extracted wind energy, and the supplied heating energy flow Q _n , and adjusts the efficiency on the computer R ₁ for the actual value of the wind energy in the event of long-term deviations. If there is a longer time difference between the specified values Öd and Q _n , this is a sign that the efficiency on the Rech-11er R _{1 has} not been set correctly. The integral controller therefore automatically corrects the efficiency η ₀ via its control element depending on the ratio Qn to Qo.

Claims

Patent claims:

1. A method for controlling the heating of wind heaters for a blast furnace according to the extracted wind flow and the wind temperature with the aim of an optimal setting of the heating energy according to the expected load of the wind heater for the next reversal periods, characterized in that after each period the assignment between the supplied heating energy flow (Q _n ) and a variable proportional to the extracted wind energy (Q ₁₁ ) proportional to the ratio (Qt) _s to (Qt) _n ^ ₁ - where (Qt) _{s is} a setpoint value of the heating energy that according to the limit load of the heater to be expected for the next reversing periods is determined via a computer and (Qi) _n -I corresponds to the heating energy supplied during the previous heating period
and that the amount of heating gas supplied during the heating period is measured as a measure of the energy supplied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the amount of heating gas supplied is derived from the exhaust gas temperature (T,) of the last heated boiler.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the ratio between the amount proportional to the extracted wind energy (Q ₀ ) and the supplied heating energy flow (Q _n ) is monitored by an integral controller (/) and the efficiency at longer lasting deviations Computer (R ₁ ) for the size (Qo) is adjusted.

1 sheet of drawings