Результат интеллектуальной деятельности: Способ контроля работы воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при эксплуатации воздушных фурм доменных печей с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала для определения начала разрушения теплоизоляции.

Известно, что на воздушные фурмы приходится около 30% всех тепловых потерь в доменной печи. При этом в обычных условиях работы доменной печи через рыльную часть, наружный и внутренний стаканы фурмы уходит, соответственно, порядка 18, 36 и 46% тепла с охлаждающей фурму водой. Одним из путей снижения данных тепловых потерь является установка теплоизоляции с низкой теплопроводностью со стороны дутьевого канала. Трудности эксплуатации фурм с такой теплоизоляцией объясняются тем, что материал теплоизоляции обладает ограниченной термостойкостью и через определенное количество остановок доменной печи, вызванных заменой фурм, могут появиться трещины в теплоизоляции и начаться процесс ее разрушения. В результате эффективность теплоизоляции снижается, и ее разрушение может привести к разрушению фурмы.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению является способ контроля работы воздушной фурмы доменной печи, включающий определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды (патент №2243265 РФ, C21B 7/10, 04.11.02).

Недостатком данного технического решения является то, что оно позволяет определить только прогар фурмы и не применимо для определения начала разрушения теплоизоляции.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является определение начала разрушения теплоизоляции со стороны дутьевого канала воздушной фурмы доменной печи.

Технический результат достигается тем, что в способе контроля работы воздушной фурмы доменной печи с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала, включающем определение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, определяют разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, вычисляют среднее значение и среднеквадратическое отклонение разности температур входящего и выходящего потоков за определенные равные интервалы времени, а при увеличении среднего значения разности температур относительно среднего значения за предыдущий интервал времени на величину более среднеквадратического отклонения при разности расходов в пределах погрешности измерения регистрируют начало разрушения теплоизоляции.

Определение разности расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды является необходимой операцией, позволяющей в совокупности с определением разности температур входящего и выходящего потоков однозначно отличить разрушение теплоизоляции от различных причин разрушения фурмы, например прогара.

Интервал времени, в течение которого вычисляют среднее значение и среднеквадратическое отклонение разности температур входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды, определяется стабильностью работы печи. Для печей, работающих без нарушения технологических режимов, в качестве интервала времени можно использовать сутки. Вычисление среднего значения и среднеквадратического отклонения разности температур за сутки является рациональным, поскольку выборка значений разности температур за этот интервал времени является вполне представительной с учетом возможных остановок печи для замены фурм и в течение этого интервала времени фурма с поврежденной теплоизоляцией может вполне работать без создания аварийных ситуаций.

При сравнении средних значений разности температур за текущий и предыдущий интервал времени учитывают среднеквадратическое отклонение за текущий интервал времени, т.к. изменение состояния теплоизоляции характеризуется работой печи в настоящий момент.

Разность расходов входящего и выходящего потоков охлаждающей фурму воды стремится к нулю, поэтому принята в пределах погрешности измерения.

Все эти признаки в совокупности обеспечивают достижение технического результата.

Состояние разности расходов за пределами погрешности измерения соответствует прогару фурмы.

Способ осуществляется следующим образом.

Воздушную фурму с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала устанавливают в доменную печь. С использованием термопар измеряют температуру на входе и выходе из фурменного прибора и определяют разность измерений. С помощью расходомеров измеряют расход входящей и выходящей воды и также определяют разность измерений. Показатели фиксируют через выбранный шаг в пределах определенного интервала времени, например каждый час. Вычисляют среднее значение разности температур за определенный интервал времени, например сутки, а также среднеквадратическое отклонение значений разности температур от среднего значения. Сравнивают среднее значение разности температур за текущий интервал времени со средним значением разности температур за предыдущий интервал. Также сравнивают текущее значение разности расходов с суммарной погрешностью измерительных приборов. В случае увеличения среднего значения разности температур за текущий интервал времени по сравнению со средним значением разности температур за предыдущий интервал на величину более среднеквадратического отклонения за текущий интервал времени при значении разности расходов в пределах суммарной погрешности приборов регистрируют начало разрушения теплоизоляции. При значении разности расходов более суммарной погрешности приборов регистрируют прогар фурмы.

Пример.

Воздушную фурму с теплоизоляцией со стороны дутьевого канала установили в доменную печь. Значения температур и расходов входящей и выходящей воды фиксировали каждый час. Средние значения и среднеквадратические отклонения разности температур входящего и выходящего потоков вычисляли за сутки. Среднее значение разности температур за 180 сутки составило 5°C, а среднеквадратическое отклонение - 0,5°C. Значения разности расходов не превышали 0,4 м³/ч, погрешность расходомеров составила ±0,4 м³/ч. На 181 сутки работы фурмы среднее значение разности температур составило 5,8°C, а среднеквадратическое отклонение - 0,6°C. Значения разности расходов не превышали 0,6 м³/ч. Было зарегистрировано начало разрушения теплоизоляции, но было принято решение о продолжении работы фурмы. На 224 сутки работы фурмы среднее значение разности температур составило 6,5°C, а среднеквадратическое отклонение - 0,8°C. Значение разности расходов составило 1,0 м³/ч, что соответствовало прогару фурмы. Фурма была заменена на новую.

Определение начала разрушения теплоизоляции является сигналом для более тщательного контроля за состоянием фурмы в процессе дальнейшей эксплуатации, чтобы избежать аварийных ситуаций.