1. Статистическое исследование и оптимизация технологии доменной плавки при замене 20 – 30 % кокса пылеугольным топливом

В последние 20 лет в мире непрерывно расширяется внедрение технологии доменной плавки с заменой части кокса пылеугольным топливом (ПУТ). В XXI веке ПУТ используют уже более 25, как правило, наиболее развитых стран мира, с его применением ежегодно выплавляется около 300 млн. т. чугуна, расход ПУТ на 1 т чугуна достиг 100-260 кг, кокса - 250-350 кг, доля замены кокса ПУТ-30-50%. Горение ПУТ и замена им кокса неизбежно сопровождается неблагоприятным изменением определяющих параметров плавки: сокращением доли кокса в шихте, соответственно ухудшением ее порозности и газопроницаемости, снижением теоретической (и реальной) температуры в фурменной зоне, содержания кислорода в горновом газе по длине фурменной зоны и т.д. Поэтому без применения специальных компенсирующих мер оптимальный расход ПУТ обычно составлял 50 кг/т чугуна. Известны варианты компенсации вдувания дополнительнго топлива при условии сохранения неизменной базовой теоретической температуры горения. Однако при значительных расходе дополнительного топлива и уменьшении расхода кокса наравне с температурным режимом должны компенсироваться условия сгорания ПУТ и нагрева продуктов плавки, газодинамический режим и другие показатели, т.е. компенсация должна быть комплексной.

При оценке комплекса технологических условий, определяющих эффективность применения ПУТ, для характеристики теплового режима горна приняли полученное из уравнения теплового баланса для нижней зоны теплообмена уравнение необходимой теоретической температуры горения.

1.1 Методика обработки данных

Практикой доменного производства установлено, что в большинстве случаев статистические взаимосвязи между расходом кокса и производительностью печи, с одной стороны, и технологическими параметрами плавки, с другой, – имеют экстремальный характер [3, 4]. В связи с этим естественно наличие расхождений фактических и оптимальных значений параметров плавки, определяющих перерасход кокса и снижение производительности печи.

Учитывая возрастающую роль вычислительной техники в анализе и управлении технологическими процессами, что определяется совершенствованием математического обеспечения, систем передачи информации и большой скоростью вычислительных операций, изложенные соображения позволяют сделать вывод о возможности создания системы оптимизации технологического процесса выплавки чугуна.

На основе материальных балансов посменной информации рассчитываются:

– выходы чугуна и шлака, удельные расходы кокса и шихтовых материалов, средние значения химических составов чугуна и шлака и т.д.;

– приведенные к равным условиям удельный расход кокса и производительность доменной печи, приведенные затраты на 1 т чугуна;

– методами статистической обработки и пофакторной раскладкой рассчитываются технологические режимы плавки, исходя из минимизации расхода кокса и себестоимости чугуна.

Для решения поставленных задач разработаны программы предварительной оценки исходных данных, расчета материальных балансов по железу и оксиду кальция и, естественно, производительности печи, выхода шлака и расходных коэффициентов, комплексных технологических показателей, приведения расхода кокса и производительности печи к равным условиям, расчета статистических и построения графических взаимосвязей между рассматриваемыми параметрами.

В качестве единичного опыта рассматривали среднесменные данные и данные выпусков работы доменной печи № 2 ПрАО «Донецксталь» МЗ». Минимальный объем выборки 504 опыта.

Обработка полученных данных проводились при помощи специально разработанного программного обеспечения.