SU1101177A3 - Система управлени конверторным процессом - Google Patents

Abstract

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНЫМ ПРОЦЕССОМ, содержаща  датчики давлени , установленные под подвижной заслонкой кессона и соединенные через блок сравнени  и регул тор с приводом заслонки, установленной в газоходе, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  т роизводительности процесса и надежности работы оборудовани  за счет предотвращени  взрывоопасных ситуаций в газоходе, она дополнительно содержит газоанализаторы на кислород, окись и двуокись углёгрода и воду в отход щих газах, регул тор положени  подвижной заслонки кессона, регул тор подачи нейтрального газа в газоход, датчик положени  конвертера, исполнительный 1еханизм подачи нейтрального газа в газоход, причем газоанализаторы на кислород, воду, окись и двуокись углерода соединены через регул тор положени  подвижной заслонки кессона с приводом заслонки кессона и соединены также СО с регул тором подачи нейтрального газа в газоход, который соединен с датчиком положени  конвертера и исполнительным механизмом подачи нейтрального газа в газоход.

Description

-vj

1 Изобретение относитс  к конвертерному способу вьтлавки стали путем переплавки чугуна в сталь в конвертерах , В конвертерных процессах во врем  дуть  вьдаел ютс  газы. Первичными газами в процессе с нижним дутьем  вл ютс  окись углерода (СО), двуокись углерода (COj), водород и пары воды, соотношение между которыми мен етс  в процессе плавки. В основном эти газы поступают в расположенный над конвертером кессой; Кессон отделен от конвертера зазором и в него попадает воздух, под действием которого происходит сгорание СО и Hj, и продукты сгорани  газов пропус каютс  через газоочистную систему, снабженную воздуходувкой, выход  из которой они через дымовые трубы выбрасываютс  в атмосферу. При сгорании газов происходит испарение железа из ванны в зонах с вьюокой температурой и железо сначала окисл етс  до закиси , а затем и до окиси железа (Pe2C)j) котора  вместе с продуктами сгорани  и излишком воздуха поступает в систему очистки. Дл  очистки больших количеств образующихс  газов и дыма требуетс  сложна  и дорогосто ща  система очистки с мощными воздуходувками с большой производительностью и давлением , котора  должна обеспечить очистку газов в соответствии с жесткими требовани ми на чистоту выбрасы- ваемых в атмосферу газов. Процесс выплавки стали с нижним кислородным дутьем отличаетс  от процесса вьшлавки стали с верхним дутьем меньшим количеством образукщихс  паров железа и более тонкой дисперсией частиц железа в отход щих газах. Поэтому в этом процессе необходимо использовать систему очитски без сгорани  выход щих из конвертера газов, дл  того чтобы избежать окислени  железа и распьтени  его частиц в воздухе, что дает известные преимущества, св занные с более высокой агломерацией и более высокими смачивающими свойствами частиц, представл ющих собой в основном неокисленное или полуокисленное (Fe, FeO, FeeO) Кроме того, така  система имеет определенные экономические преимущества, так как в ней образуетс  меньшее объемное количество газа с минимальной конце итращтей пыли в отход и их газах, 772 что позвол ет достаточно экономично удовлетворить существующие требовани  на чистоту выбрасываемых в атмосферу газов. Наиболее близкой к изобретению  вл етс  система управлени  конвертерным процессом, содержаща  датчики давлени , установленные под подвижной заслонкой кессона и соединенные через блок сравнени  и регул тор с приводом заслонки, установленной в газоходе lj . Така  система очистки (без сгорани  выход щих из конвертера газов) позвол ет обеспечить безопасное собирание , очистку и последующее использование выход щих из конвертера газов в качестве источника тепловой энергии. Цель изобретени  - увеличение производительности процесса и надежности работы оборудовани  за счет предотвращени  взрывоопасных ситуаций в газоходе . Указанна  цель достигаетс  тем, что система управлени  конвертерным процессом, содержаща  датчики давлейи , установленные под подвижной заслонкой кессона и соединенные через блок сравнени  и регул тор с приводом заслонки, установленной в газоходе , дополнительно содержит газоанализаторы на кислород, окись и двуокись углерода и воду в отход щих газах , регул тор положени  подвижной заслонки кессона, регул тор подачи нейтрального газа в газоход, датчик положени  конвертера, исполнительный механизм подачи нейтрального газа в газоход, причем газоанализаторы на кислород, воду, окись и двуокись углерода соединены через регул тор положени  подвижной заслонки кессона с приводом заслонки кессона и соединены также с регул тором подачи нейтрального газа в газоход, который соединен с датчиком положени  конвертера и исполнительным механизмом подачи нейтрального газа в газоход. В изобретении предлагаетс  систеа дл  независимого определени  разичных компонентов газа и продуктов сгорани , таких как водород, пары оды, окись углерода и углекисльй аз, которые образуютс  в конвертере нижним дутьем, в котором испольуютс  жидкие углеводороды. Эта сисема анализа обладает высокой чувст31 вительностью и обеспечивает контроль за процессом в услрви х резких изменений его отдельных параметров. Предлагаетс  мгновенно (меньше, чем за секунду) измер ть парциальное давление кислорода и определ ть стехиометрию горени  газовой фазы и использовать эти сигналы дл  управлени  процессами сбора и очистки газов. Изобретение предусматривает совместную работу датчика парциального давлени  кислорода и датчика ин4ч)акрасного излучени , Kotopbrii измер ет концентрации СО COj и Н20 и имеет быстродействие менее 5 с. Сигналы от датчика парциального давлени  кислорода и инфракрасного датчика используютс  дл  управлени  процессом пере мещени  заслонки кессона и установки заданного зазора между заслонкой кес сона и конвертером. Предпагаема  система защиты атмос феры от дымовых газов работает при повороте конвертера во врем  его заслонки и при вьшивании из него выплавленной стали, т.е. когда горл;овина конвертера не находитс  под ос новным газосборным кессоном. На фиг,1 представлена схема конвертера с нижним кислородным дутьем вместе с вспомогательными системами дл  сбора и очистки газа; на фи1.2 графики зависимости от времени объемов первичных, частично сгоревших отход щих газов и объемов собираемог газа, используемого в дальнейшем в качестве источника тепловой энергии. На фиг.1. показан конвертер 1с нижним кислородным дутьем, состо щий из металлической обечайки 2 с внутренней огнеупорной футеровкой 3 и верхним выходным отверстием 4. В нижней части обечайки.расположен короб 5 с коллектором 6 дл  подачи в конвертер газа и порошкообразного . флюса. Газ вместе с флюсом инжектируетс  под давлением в наход щийс  в конвертере расплавленный металл с помощью форсунок 7, которые вход т в расположенные в днище конвертера фур менные отверсти  8. Газ и порошкообразный флюс под действием избыточного давлени  поднимаетс  вверх, про- ход  через наход щуюс  в конвертере массу расплавленного металла, в кото ром протекают стехиометрические .реак ции между наход щимис  в расплавленном металле эл ентами и активными 74 газами (кислородом) и флюсом. Инертные газы свободно проход т через расплавленный- металл и выход т из конвертера его верхнее вьшускное отверстие. Конвертер 1 закреплен в поворотном кольце 9, которое имеет цапфы 10 и 11, установленные в опорах (не показаны). С помощью св занных с приводом цапф конвертер может поворачиватьс  дл  удалени  из него ишака и дл  выпивки расплавленного металла через сливное отверстие 12. Газы, жидкие продукты и порошки подаютс  в коллектор 6 по трубе 13, соединенной с полой цапфой 10, к которой подходит подвод ща  труба 1А. Така  конструкци  обеспечивает иржекцию газов и порошкообразных флюсов в конвертер, когда он находитс  в вертикальном положении, а когда конвертер находитс  в наклонном положении, то в него можно подавать только газы . Над верхним выходным отверстием конвертера расположен колпак 15с. вод ным Охлаждением. Колпак имеет подвижный кожух 16, которьй может подниматьс  и опускатьс  относительно конвертера, измен   величину кольцевого зазора между конвертером и колпаком. Через коллектор 6 в нижнюю часть конвертера инжектируютс  следующие газы: Oj, N 2 (аргон), воздух и CHj( (дл  образовани  газообразных или парообразных углеводородов). Газы подвод тс  к конвертеру по трубе 14. Жидкие углеводороды посто нно инжектируютс  в конвертер вокруг струи кислорода через фурменные отверсти , расположенные в днище конвертера. Углеводороды защищают футеровку днища конвертера от быстрого выхода из стро . I Порошкообразные флюсы подаютс  в конвертер из емкости 17. В действительности подача в конвертер флюсов производитс  из нескольких емкостей, в которых хран тс  различные порошкообразные материалы, такие как негашенна  известь, известн к, плавиковый шпат, а также окись жешеза,-десульфурйзаторы и другие добавки. Дп  введени  в конрертер определенных количеств этих материалов используютс  в качестве среды-носител  либо кислород , либо азот. Емкость 17 сообщаетс  с кислородной трубой и снабжена смесителем 18, из которого кислород J1 вместе с диспергированным в нем порошком поступает по трубе 19 в главкую подвод щую трубу 14, соединенную с конвертером. Колпак 15 с вод ным охлаждением соединен воздуховодом 20, также имеющим вод ное охлазвдение, с .сатуратором-диффузором 21, в котором произво дитс  охлаждение отход щих газов до температуры насыщени  при заданном давлении. В сепаратор.е 22 происходит отделение от газов воды, после чего газы по трубе 23 подаютс  во второй диффузорный скруббер 24 дл  око нчательной очистки и регулировани  расхода газов. За скруббером 24 установ лен капельный сепаратор 25 со сборни ком 26f из которого вода по трубе вновь подаетс  на. вход и /catypaTopдиффузор 21. Выход щий из сепаратора 25 газ попадает в трубу 27, в которой установлена воздуходувка 28, котора  нагнетает тдэ в трубу 29, в . верхней частикоторой установлена го релка 30. Газы дл  датчиков 31 (датчик РО) и 32 (инфракрасный анализатор СО, COg t ) можно отбирать либо в колпаке , либо после второго скруббера. Электрические сигналы от датчика 33 давлени  используютс  дл  управлени  двигателем, регулирующим сечение второго диффузорного скруббера 24. В начале продувки сечение второго диффузорного скруббера 24 задаетс  с помощью указател  34. Когда концентраци  GO+Hj возрастает и имеет место сгорани  газа, обусловленное попаданием в газ воздуха че1)ез зазор между колпаком и конвертером (кржух 16 колцака подн т), датчик 31 Р02 фиксирует изменение состава газа (возможно его возгорание). При достижении стехиометрической точки сгорани  и наличи  инертной газовой .пробки (определ етс  датчиком 31) сигнал от .датчика 31 используетс  дл  опускани  кожуха 16. Кожух 16 продолжает опускатьс  до тех пор, пока давление под колпаком, измеренное датчиком 33 и определенное по манометру 35, не станет равным предварительно заданному разр жению, которое задаетс  с помощью показывающе го прибора 36.- После этого регулирование разр жени  в системе сбора и очистки газа осуществл етс  путем изменени  сечени  второго регулирующего скруббера 24. 77 При выплавке высокоуглеродистых сталей или при поворачивании конвертера , когда концентраци  СО+Нл резко возрастают, указатель 37 положени  конвертера подает сигнал к клапану 38 азота, который автоматически открываетс . Под колпак подаетс  азот и концентрации СО-Ш2 снижаютс  до безопасных . Кроме того, клапан 38 переключаетс  по сигналам от датчиков 31 и 32 в том случае, когда состав газов станет близким к опасному (возможен взрыв) из-за присутстви  в нем кислорода и больших количеств СО+Н, повышающих теплотворную способность газа. Дым, образукнцийс  в результате испарени  железа при поворотах конвертера или при его загрузке и выгрузке, собираетс  в основном колпаке 15 и вспомогательном колпаке 39, который соединен трубой 40 через заслонку 41 с трубой 23, ведущей к второму скрубберу 24. При наклоне конвертера по сигналу от указател  37 положени  заслонка 41 открываетс , а заслонка первого сатуратора-диффузора 21 закрываетс  до минимального уровн , определ емого положением конечных вызключателей . Дым из дополнительного колпака очищаетс  в скруббере 24 и частично в сатураторе-диффузоре 21, й{}оход  через них с помощью воздуходувки 28. На фиг.2 показаны две зависимости объемов первичных и частично сгоревших отход щих газов и отбираемого из системы газа от времени цикла плавки, одна из которых относитс  к предлагаемому процессу, а друга  к извести процессам плавки с кислородным дутьем. Диаграмма известного процесса, (конвертер с верхним кислородным дутьем ) показана на диаг. 2А. Этот про цесс начинаетс  с подачи в конвертер атмосферного воздуха (перед дутьем). Этот воздух используетс  дл  горени  в начале процесса продувки и образует инертную пробку, врем  существовани  которой зависит от объема поступившего в систему воздуха. Дл  безопасности и лучшей работы контрольноизмерительных приборов колпак в такой системе закрываетс  с некоторым запаздыванием , что св зано с работой обычного анализатора кислорода, определ кпцего фактическое содержание кис71 порода в газе. Когда концентраци  кислорода достигнет безопасного уровн , кожух колпака вручную опускаетс , (область 42) и выход щие газы (крива  43) будут состо ть в основном из СО с небольшими количествами азота и углекислого газа. Собирание газа начинаетс  в тот момент (точка 44), когда его теплотворна  способность достигнет заданной величины. Сбор газов происходит,в процессе продувки до тех пор, пока концентраци  Ьо в газе не достигнет минимального допус тимого (с точки зрени  теплотворной способности газа) уровн  (точка 45). Через некоторое врем  колпак Поднима етс  (область 46) и начинаетс  полное сгорание газа до тех пор пока в нём вообще не останетс  окиси углеро да. Одновременно в системе образуетс  инертна  газова  пробка (перед подсосом в систему воздуха, область 47, после окончани  границы раздела продувки 48. Длительное врем  образо вани  инертнойпробки в начале и в конце цикла приводит к уменьшению продолжительности времени отбора из систе   1 газа (область 49) по сравнению с циклом, осуществл емым в предлагаемой установке. Преимущества предлагаемой системы четко про вл ютс  при рассмотрении диаграммы, показанной на диаг. 2Б. Использование датчика 31 парциального давлени  кислорода (фиг.1) позвол ет очень точно определить стехиометрическую точку сгорани  и быстро обнаружить отсутствие в газе кислоро да, т.е. определить момент образовани  инертной газовой пробки Высока  7 , 8 надежность этого датчика делает возможной работу системы очистки газа до начала продувки (граница раздела 50) с небольшим количеством воздуха (область 30. Этот воздух используетс  дл  сгорани  газа и образовани  инертной газовой пробки (область 52), причем продолжительность существовани  в системе газовой пробки и ее объем существенно снижаютс  за счет применени  упом нутых датчиков, обладающих высокой чувствительностью. В этом варианте также по вл етс  возможность автоматически управл ть перемещением кожуха колпака (область 53), что  вл етс  одной из важных положительных особенностей. Образующийс  газ состоит в основном из СО и Н2 с небольшими количествами , СО и z (крива  54). Безопасный отбор газа начинаетс  с того момента (точка 55), когда его теплотворна  способность достигнет заданного уровн . Сбор газа продолжаетс  во врем  продувки и прекращаетс  в тот момент, когда его теплотворна  способность достигнет минимально допустимой величины (точка 56). Применение высокочувствительного инфракрасного анализатора вместе с высокочувствительным датчиком парциального давлени  кислорода позвол ет фиксировать эти моменты с высокой точностью. После прекращени  отбора газа по сигналу от датчика 31 (фиг.1) колпак открываетс  (область 57) и в системе образуетс  инертна  газова  пробка (область 58), а затем после окончани  продувки (граница раздела 59) в систему вновь подаетс  воздух (область 60).

В

.4к

/C{)

Claims (1)

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КОНВЕРТЕРНЫМ ПРОЦЕССОМ, содержащая датчики давления, установленные под подвижной заслонкой кессона и соединенные через блок сравнения и регулятор с приводом заслонки, установленной в газоходе, отличающаяся тем, что, с целью увеличения т|роизводительности процесса и надежности работы оборудования за счет предотвращения взрывоопасных ситуаций в газоходе, она дополнительно содержит газоанализаторы на кислород, окись и двуокись углерода и воду в отходящих газах, регулятор положения подвижной заслонки кессона, регулятор подачи нейтрального газа в газоход, датчик положения конвертера, исполнительный Механизм подачи нейтрального газа в газоход, причем газоанализаторы на кислород, воду, окись и двуокись углерода соединены через регулятор положения подвижной заслонки кессона с приводом § заслонки кессона и соединены также с регулятором подачи нейтрального газа в газоход, который соединен с датчиком положения конвертера и ис полнительным механизмом подачи нейт- g рального газа в газоход.

   СО с * 11011