<<
>>

Управляющие воздействия

К управляющим воздействиям относятся скорость непрерывной загрузки угля, добавок, флюса, расход и содержание кислорода в ду­тье продувочных фурм, расход кислорода на дожигание, разрежение в реакторе.

Частично к ним можно отнести уровень шлака и металла и основность шлакового расплава. Химический состав шихты при про­мышленной эксплуатации, как правило, изменяется в незначительных пределах, поэтому не рассматривается в качестве возможного управ­ляющего воздействия.

Перечень основных контролируемых параметров и управляющих воздействий, рекомендуемая точность измерения и периодичность из­мерений приведены в таблице 20 1

Рассмотрим влияние единичных (при неизменных других параме­трах) управляющих воздействий (помимо загрузки угля) на важней­шую характеристику процесса - температуру шлаковой ванны

Влияние скорости загрузки железосодержащего сырья (или дру­гих охлаждающих добавок) на температуру в реакторе очевидно при ее увеличении увеличиваются затраты тепла в ванне, что приводит к снижению температуры При ее уменьшении температура растет.

Увеличение расхода кислорода на продувку шлака и на дожигание приводит к увеличению тепловыделения в реакторе и к повышению температуры.

Увеличение разрежения приводит к увеличению подсосов воз­духа через загрузочное отверстие При этом температура в зоне дожигания снижается, факел дожигания удаляется от поверхности шлакового расплава вверх, уменьшается эффективность теплопере­дачи от факела ванне При этом уменьшается температура шлаковой ванны Поэтому целесообразно поддерживать минимальное разре­жение в реакторе.

Такие параметры как загрузка флюса, уровень металла и шлака сказываются на тепловом состоянии существенно слабее.

Таблица 20 1 Основные контролируемые параметры и управляющие воздействия процесса газифи­кации угля




Влияние основности шлака на рабочий интервал температур рас­плава заключается в следующем. При основности шлака 1,1 макси­мальная температура, которая может быть достигнута, составляет около 1550°С. При снижении основности до 0,5 или при ее увеличе­нии до 1,5 предельный температурный уровень может увеличивать­ся до 1600-1650°С. Тепловые потери через охлаждаемые элементы прямо пропорциональны разнице между температурой расплава и температурой ликвидус шлака При уменьшении основности ниже 1,1 или при ее увеличении температура ликвидус шлака увеличи­вается При одновременном увеличении температуры в реакторе и температуры ликвидус шлака тепловые потери через охлаждаемые элементы изменятся незначительно То есть существует возмож­ность ведения процесса при более высоких температурах (и с более высокой производительностью) без существенного увеличения те­пловых потерь

Влияние скорости загрузки угля на температуру в реакторе не столь очевидно как влияние других управляющих воздействий При ее увеличении при неполном дожигании газов выделение тепла оста­ется неизменным, так как оно определяется подачей кислорода.

Те­пловыделение может даже снизиться вследствие уменьшения доли углерода, сгоревшего до С02 и увеличения доли углерода, сгоревшего до СО. В то же время возрастает расход тепла на нагрев дополнитель­ного количества угля, удаление их него влаги и летучих. Это приводит к снижению температуры в реакторе Неизрасходованные на горение и восстановление угольные частицы накапливаются в шлаковой ван­не, увеличивая общую массу ококсованных частиц, единовременно находящихся в расплаве. При этом увеличивается доля кислорода, подаваемого на верхние фурмы и взаимодействующего с угольными частицами, плавающими на поверхности ванны до СО Степень до­жигания газов снижается. В результате возрастает количество СО и Н2, поступающее в котел Кроме того, увеличивается приход в котел летучих компонентов угля В котле осуществляется полное дожигание газов за счет их взаимодействия с кислородом поступающего в котел воздуха Растет тепловыделение в котле. Таким образом, увеличение загрузки угля при частичном (неполном) дожигании газов в реакторе и неизменных других параметрах приводит к.

- снижению температуры в реакторе,

- увеличению тепловыделения в котле,

- накоплению угольных частиц в шлаке

Опыт показал, что содержание ококсованных угольных частиц в шлаковой ванне имеет некоторые оптимальные, хотя и достаточно широкие пределы.

Рассмотрим подробнее особенности процесса при чрезмерно большом содержании угля в шлаковой ванне. В подобной ситуации, возникавшей на некоторых опытных плавках, управление процессом часто становилось невозможным, так как поверхность шлаковой ван­ны оказывается блокированной и эффективная теплопередача из зоны дожигания невозможна. Выработка критерия накопления в реакторе чрезмерно большого содержания угля и способов возвращения уста­новки в нормальный режим работы важны при управлении процес­сом газификации [12].

Возникновение неоптимальных режимов с избытком ококсованных угольных частиц в шлаке связано с различными причинами - сбоями в работе дозирующих устройств или ошибочными действиями персонала.

Неточность в работе дозирующих устройств (избыточная загрузка угля) может привести к тому, что, начиная с некоторого содержания, угольные частицы, которые легче шлака, накапливаясь на его поверх­ности, начинают подавлять образование брызг и наплесков шлака на стены. Это приводит к ухудшению теплопередачи шлаковой ванне, так как она в значительной степени осуществляется за счет капель шлака и стекающей по стенам в зоне дожигания шлаковой пленки. Угольные частицы экранируют поверхность шлаковой ванны, что также ухудшает ее нагрев. Кроме того, подавление плавающим на по­верхности углем волно- и брызгообразования ухудшает замешивание угольных частиц в объем шлака. Это приводит к тому, что кислород дутья может взаимодействовать с углеродом только в поверхностном слое и часть кислорода не успевает прореагировать с углем. При этом снижается производительность процесса газификации угля.

При обнаружении роста содержания оксидов железа в шлаке, опе­ратор может связать это с недостатком угольных частиц в ванне и увеличить расход угля. Однако истинной причиной может быть сни­жение температуры расплава. Тогда действия оператора приведут к усугублению ситуации - температура еще быстрее будет снижаться, а рост концентрации оксидов железа в шлаке ускорится.

Количество угольных частиц в шлаке должно быть достаточным (они должны иметь достаточную поверхность) для обеспечения необ­ходимых скоростей химических процессов восстановления оксидов железа и других элементов и горения угольных частиц в кислороде, подаваемом на нижние фурмы. С другой стороны - их избыток приво­дит к отрицательным эффектам, описанным выше.

Переход от нормального режима работы в режим с избыточным содержанием угольных частиц в шлаке можно определить по следую­щим признакам.

Увеличение расхода кислорода на фурмы для дожигания при нормальном режиме работы и частичном дожигании газов в печи приводит к быстрому росту температуры шлаковой ванны. Содер­жание СО и Н2 в отходящих газах уменьшается, температура рас­тет Тепловыделение в котле снижается В режиме с избыточным содержанием угольных частиц в шлаке при увеличении расхода кис­лорода на дожигание возможно протекание следующих процессов. Дополнительно подаваемый для дожигания кислород расходуется не на дожигание выделяющихся из шлакового расплава газов, а на взаимодействие с плавающими на поверхности ванны угольными частицами с образованием СО. При этом тепла выделяется пример­но в два раза меньше, чем при дожигании СО до С02 Кроме это­го, возможно развитие эндотермических реакций взаимодействия угольных частиц с продуктами дожигания - С02 и Н20. В настоя­щее время нет данных о преимущественном механизме газификации угольных частиц, избыточно накопленных в ванне, однако, оба эти механизма не обеспечивают рост температуры шлаковой ванны. Не происходит заметного снижения содержания СО и Н2 в отходящих газах. Тепловыделение в котле растет.

Если ванна уже содержит избыточное количество угольных ча­стиц, для вывода на рабочий режим можно произвести следующие действия; уменьшить загрузку угля и увеличить расход кислорода на продувку Однако наиболее простым решением является временное уменьшение подачи угля. Время существования даже относительно крупных угольных частиц в шлаковой ванне при ее продувке кислоро­дом составляет около 8-12 минут, поэтому процесс выжигания избы­точного угля протекает достаточно быстро. Контроль за ходом этого процесса осуществляют по составу газов и температуре в реакторе, которая будет расти при улучшении теплопередачи от факела дожи­гания.

Можно сформулировать условия, при которых показатели процес­са будут наилучшими.

Температура в реакторе должна обеспечивать необходимую про­изводительность процесса и достаточную текучесть шлака. Поэтому температурный режим выбирается с учетом химического состава об­разующегося шлака, который, в свою очередь, зависит от используе­мых шихтовых материалов. На выбор температурного режима влия­ют и требования к качеству чугуна (если такие требования есть). Чем
выше требования по содержанию серы в чугуне, тем более высокую температуру необходимо поддерживать в реакторе.

Содержание оксидов железа в шлаке должно составлять 0,5-4%. Такое содержание свидетельствует о нормальном ходе процесса.

Содержание угольных частиц в верхней части шлаковой ванны должно составлять 3-10% масс. Такое содержание угля обеспечивает необходимую скорость химических реакций с участием угля. Взаи­модействие плавающих на поверхности расплава угольных частиц с кислородом, подаваемым на верхние фурмы для дожигания и с про­дуктами горения восстановительных газов (С02 и Н20) при этом так­же незначительно.

Интенсивность продувки шлакового расплава должна быть нем еньше 450-500 нм3 дутья в час на 1 м2 сечения ванны на уровне продувочных фурм. Верхняя граница интенсивности продувки в настоящее время не установлена, но по оценкам она может быть выше в 2 и более раз.

Накопленный опыт управления процессом является основой для разработки системы автоматического управления процессом

Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ
<< | >>
Источник: Баласанов А.В., Лехерзак В.Е., Роменец В.А., Усачев А.Б.. Газификация угля в шлаковом расплаве / под ред Усачева А. Б. - М "Институт Стальпроект", 2008 - 288 с. 2008

Еще по теме Управляющие воздействия:

  1. 5.8. Психологическиеаспекты управленческих воздействий и решений
  2. Определение экономического смысла управляющих параметров факторов самоорганизации комплекса предприятий автомобилестроения.
  3. 2.4. Разработка инструментария для управления изменениями управляющих параметров факторов самоорганизации комплекса предприятий автомобилестроения
  4. Управляющее воздействие
  5.   3.1. Модели взаимодействия популяций с учётом технологических воздействий 
  6.   2.6.5. Воздействие биологии на формирование новых норм, установок и ориентаций культуры  
  7. 1. Методы административного воздействия и их характеристика
  8. Приложение В Стенограмма круглого стола «Воздействие уголовной политики на ЭКОНОМИКУ» (Москва, НИУ ВШЭ, 04.04.2012)
  9. § 3. Преступления, посягающие на деятельность органов управления посредством физического или психического воздействия на субъекта управленческой деятельности
  10. САМОРЕГУЛИРОВАНИЕ И СТАНДАРТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УПРАВЛЯЮЩИХ
  11. Глава 7(2). Информационная война как целенаправленное информационное воздействие информационных систем
  12. 26(2).2. Логика вопросов и защита от них (проблема соответствия воздействия состоянию системы)
  13. Управляющие воздействия
  14. Принцип Эшби.Анализ возможных воздействий на организацию со стороны среды
  15. Лекция 16. Транзисторы с управляемым р-п-переходом
  16. Информация, которую обязаны раскрывать управляющие организации
  17. Воздействие на аккомодацию плоскими динамическими стимулами