2. Показания контрольно-измерительных приборов

Контрольно-измерительная аппаратура помогает обнаружить начало того или иного отклонения от нормального протекания процесса.

При наблюдении за ходом печи сопоставляют показания приборов с качеством чугуна, шлака, сырья, топлива, работой фурм, скоростью опускания шихтовых материалов и т. д.

Наиболее важными, имеющими технологическое значение, являются следующие измерительные (указывающие и регистрирующие) приборы (рис. 87), которые контролируют: давление горячего и холодного дутья, количество дутья, температуру горячего дутья, давление колошникового газа, температуру колошникового газа, температуру периферийных газов, анализ периферийных газов (газоанализатор), количество природного газа, количество влаги в дутье, уровень шихты, перепад давления по высоте печи, температуру кладки шахты, температуру низа лещади, давление воды и ее расход на печи, давление пара.

Рис. 87. Схема контрольно-измерительной аппаратуры доменной печи: 1 - уровень засыпи; 2 - скорость схода шихты; 3 - температура фундамента; 4 - расход воды (левая сторона); 5 - расход воды (правая сторона); 6 - давление воды высокого и низкого напора; 7 - сигнализация падения давления воды низкого напора; 8 - температура колошникового газа в газоотводах; 9 - давление газа на колошнике; 10 - давление газа в пылеуловителе; 11 - автоматический регулятор температуры дутья; 12 - давление горячего дутья; 13 - температура холодного дутья; 14 - давление холодного дутья; 15 - расход холодного дутья; 16 - содержание влаги в дутье, г/м³

Два последних прибора, кроме показаний и регистрации, подают автоматически звуковой и световой сигналы при снижении давления.

Прибор "Давление дутья"

Давление дутья является важной величиной, определяющей ровный ход печи. При постоянном количестве дутья его давление зависит от газопроницаемости шихты и температуры в горне. При ровном ходе печи диаграмма прибора представляет собой почти ровную линию (рис. 88, а). В случае разогрева печи повышается температура в горне, давление горновых газов увеличивается и, следовательно, растет давление дутья.

Рис. 88. Диаграммы показаний приборов, характеризующие ровный (нормальный) ход печи: а - давление дутья; б - давление колошникового газа; в - количество дутья; г - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника); д - сход шихты и уровень засыпи; е - температура колошникового газа в газоотводах; ж - содержание СО₂ по радиусу колошника; 1 - атмосферное дутье; 2 - дутье с применением природного газа

Увеличение давления дутья может свидетельствовать не только о разогреве печи, но и об ухудшении газопроницаемости шихты. Если не снизить дутье (температуру или количество), то может наступить момент, когда давление дутья будет настолько высоким, что уравняет вес столба шихты и прекратится ее опускание - печь подвиснет.

При снижении нагрева дутья произойдет обратное. Объем газов уменьшится и давление дутья (если не улучшается газопроницаемость плавильных материалов) будет снижаться. Однако похолодание печи после плавного снижения давления может привести к резкому его увеличению вследствие образования вязких малоподвижных шлаков, которые могут снизить газопроницаемость зоны шлакообразования. Это станет заметным на диаграмме прибора.

Таким образом, давление дутья зависит от его количества, газопроницаемости шихты, нагрева печи и диаметра воздушных фурм.

Давлением дутья обычно ход печи не регулируют, а принимают меры к его сохранению. В случае необходимости снизить давление, если оно повысилось выше допустимого, уменьшают количество дутья, принимают меры для разрыхления столба шихты, изменяют систему загрузки, снижают температуру дутья, увеличивают влажность или количество природного газа. Последнее средство наиболее эффективно при горячем ходе печи. При больших отклонениях от нормального хода (шихта опускается неравномерно, обрывами, образуются газовые каналы) указанные меры иногда бывают недостаточными. В этом случае резко снижают давление дутья и искусственно осаждают шихту (делают осадку). После этого постепенно поднимают давление дутья примерно в течение часа, что создает нормальные условия для равномерного прохода газа. Давление горячего дутья измеряют в воздухопроводе горячего дутья недалеко от печи, а давление холодного дутья - в воздухопроводе холодного дутья перед воздухонагревателями.

Прибор "Количество дутья"

Количество вдуваемого в печь воздуха оказывает большое влияние на ход доменной печи прежде всего потому, что от него зависит количество образующихся в горне газов, а следовательно, их скорость и давление. Количество дутья определяет размеры зоны горения, что оказывает в свою очередь влияние на скорость опускания шихты. С этой точки зрения желательно иметь максимальное количество дутья, которое еще обеспечивает нормальный сход шихтовых материалов. Чрезмерное увеличение дутья повышает количество мелкой части рудной сыпи, уносимой с газом, и может привести к ходу печи обрывами.

Диаграмма прибора расхода воздуха, так же как давления дутья, отражает процессы, происходящие в горне печи, но в обратном порядке: с ростом давления дутья расход его будет снижаться, и наоборот. При изменении дутьевого режима, если этого требует состояние доменной печи, как правило, пользуются одновременно двумя приборами (давления и количества дутья). Для удобства наблюдения за их показаниями эти приборы размещают на щите рядом. Расход дутья может достигать 2,0 - 2,1 объема печи в минуту.

Количество дутья снижают (что снижает производительность), когда печь идет туго, обрывами, с подвисанием при похолодании и увеличении мелких фракций в плавильных материалах и коксе.

Прибор "Температура горячего дутья"

Этот прибор на диаграмме записывает прямую линию в соответствии с заданной температурой, которая имеет весьма незначительные отклонения (при хорошо отрегулированном приборе 5 - 10°С) и то в основном при переводе воздухонагревателей с одного режима работы на другой.

Температура дутья измеряется платинородий-платиновой термопарой, защищенной жароупорным футляром. Термопары устанавливают на прямом (возле кольцевого) участке воздухопровода горячего дутья.

Температура горячего дутья регулируется автоматически установкой, состоящей из автоматического электронного регулирующего потенциометра, работающего с изодромным регулятором, и исполнительного механизма, воздействующего на клапан смесителя (добавляющего холодный воздух к горячему).

Регулятор поддерживает заданную температуру дутья независимо от количества дутья, поступающего в печь.

Прибор "Давление колошникового газа"

При ровном ходе печи на диаграмме записывается линия с небольшими пиковыми отклонениями (уменьшением давления) во время опускания материалов с большого конуса. При резко выраженном периферийном потоке газа, канальном ходе, вообще неровном сходе шихтовых материалов прибор записывает на диаграмме пиковые отклонения, свидетельствующие об увеличении давления (рис. 89, б). Прибор "Давление колошникового газа" одновременно является и регулирующим прибором. Давление колошникового газа измеряется в одном из газопроводов или под куполом печи.

Рис. 89. Диаграммы показаний приборов, характеризующие периферийный ход печи: а - давление горячего и холодного дутья; б - давление колошникового газа; в - количество дутья; г - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника); д - сход шихты и уровень засыпи; е - температура колошникового газа в газоотводах; ж - содержание СO₂ по радиусу колошника

Это давление автоматически регулируется при помощи дроссельной группы, установленной после скруббера высокого давления. При работе на высоком давлении два дросселя группы диаметром 750 мм закрывают, третий приоткрывают. Четвертый дроссель диаметром 400 мм регулирует давление. Импульс на закрывание и открывание дросселя диаметром 400 мм поступает от сильфонного дифманометра. Давление газа регулируется изодромным регулятором и исполнительным пневматическим или электрическим механизмом.

Прибор "Температура колошникового газа"

Этот прибор регистрирует температуру в четырех газоотводах. Наблюдение за температурой газа в газоотводах дает возможность все время следить за состоянием газового потока. Разброс точек на диаграмме тем больше, чем более периферийный поток газа; наоборот, узкая полоса соответствует развитому центральному потоку. Чрезмерно узкие раздвоенные или отдельные линии указывают на канальный ход газов. Возможны случаи, когда печь быстро загружается. Диаграмма представляет собой узкую полоску при умеренно развитом периферийном потоке.

Прибор "Температура периферийных газов"

С помощью этого прибора можно контролировать движение газов по их температуре у периферии под защитными плитами.

Очень развитый периферийный поток газов в печи возможен в тех случаях, когда печь работала на полностью или частично перевернутых подачах при недостаточном количестве дутья.

Длительная работа с развитым периферийным потоком газа повышает его температуру, что хорошо видно на диаграммах. По показаниям этого прибора можно установить перегрузку рудной периферии (см. рис. 88, г) или канальный ход (рис. 90,г). Температура периферийных газов замеряется термопарами (6 - 8 шт.), которые расположены по окружности ниже защитного устройства колошника.

Рис. 90. Диаграммы показаний приборов, характеризующие центральный ход печи (перегрузка рудой периферии): а - давление горячего и холодного дутья; б - давление колошникового газа; в - количество дутья; г - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника); д - сход шихты и уровень засыпки; е - температура колошникового газа в газоотводах; ж - содержание СO₂ по радиусу колошника

Прибор "Температура кладки шахты"

Этот прибор в основном нужен для контроля за разгаром кладки. Однако очень развитый периферийный поток газов при разгаре кладки тоже можно определить по показаниям термопар.

Прибор "Состав периферийных газов" (газоанализатор)

Этот прибор показывает содержание СО₂ в отдельных точках по радиусу.

Газ забирается с помощью установленных на разном расстоянии от стенки шахты труб. Возможны и разовые заборы проб газа по графику. Данные анализа должны показывать сначала плавное повышение содержания углекислоты в газе по мере удаления от периферии (с максимумом на расстоянии около 1 м от кладки), а затем плавное понижение к центру. Содержание углекислоты в газе на периферии, в максимуме и в центре зависит от распределения шихты, ее качества, расхода кокса и вида выплавляемого чугуна.

Прибор "Перепад давления по высоте печи"

Этот прибор показывает перепад давления между горизонтами по высоте печи, измеряемый дифференциальными манометрами. В частности, измеряется разность давлений между фурмами и нижней частью шахты, между низом шахты и уровнем засыпи. Могут быть установлены манометры, которые показывают только давление по горизонтам; в этом случае перепад вычисляют по показаниям прибора.

Величина общего перепада при современных условиях не должна превышать 118 - 127 кн/м² (1,2 - 1.3 ат).

Прибор "Количество влаги в дутье"

Этот прибор служит для регистрации влажности дутья и автоматического ее регулирования независимо от количества и нагрева дутья.

Автоматическое регулирование влажности дутья осуществляется добавкой пара, вводимого в воздухопровод холодного дутья до клапана "снорт".

Прибор для регистрации количества пара, подаваемого в межконусное пространство, также установлен на главном щите КИП.

Прибор "Уровень шахты"

На щите КИП установлены два регистрирующих и указывающих прибора, которые имеют большое значение для контроля плавки. Диаграммы приборов показывают степень равномерности опускания шихтовых материалов в двух точках (два зонда, представляющие собой грузы, которые подвешены на цепях или тросах). Число лебедок, поднимающих и опускающих зонды, равно числу зондов. На рис. 88, д показана диаграмма при равномерном сходе шихты.

Указывающие приборы связаны с регистрирующими. Они нужны для того, чтобы по их показаниям судить об относительной скорости движения шихты вместе с зондами.