7.2. Оптимизация энергетических параметров работы печи в период рафинировки
Решениетехнологических задач периода рафинировки, а именно организация кипения металла, удаление фосфора, серы, газов, перегрев ванны, легирование требуют определенной продолжительности Т минут. При этом неизбежны кратковременные отключения печи для скачивания шлака, мульдовой загрузки шлакообразующих и легирующих материалов, перепускания электродов в электрододержателе и др. общей продолжительностью tвыкл. Общее время работы печи под током составит Т - tвыкл минут, а удельная продолжительность периода рафинировки, tтех будет равна:
где G - вместимость печи в т; 60-переводной коэффициен т в мин/ч.
tтех о зависит только от производственных условий и технологических особенностей плавки. С энергетической позиции удельная продолжительность обеспечивается соответствующей мощностью электрических дуг Рд, которая является единственной переменной в выражении t:
Естественно, что должно быть обеспечено равенство tтех о = t, а точнее с учетом поправок на броски тока
Откуда получаем окончательное выражение для tтех:
где Кбр.т. - поправочный коэффициент, равный 1.04 ... 1.07 для восстановительного периода, 1.06 ... 1.12 для окислительного периода. Для рафинировки берется значение, учитывающее преобладание того или иного периода по длительности.
Энергетический режим периода рафинировки можно признать оптимальным, если Iтехн будет находиться в области рациональных значений тока в пределах от I' до I1
Возможен он однако только при оптимальном значении напряжении, которое заранее нам не известно. Подбор оптимального значения фазного напряжения рафинировки является целью оптимизации энергетических параметров работы печи.
Примем Кбр. т = 1.01, Т = 10 мин., а tвыкл = 0. Тогда найдём tтех:
Рассчитываем рабочие и электрические характеристики для обоих периодов, а так же находим, используя программу HORNOS, оптимальное значение фазного напряжения в период рафинировки. Для найденного значения Uф раф рассчитываются все электрические и рабочие характеристики в период рафинировки.
Исходные данные для расчета в программе HORNOSпредставлены в таблице 5.
Таблица 5
Исходные данные для расчета
Плавление |
Параметр |
Значение |
U ф пл, В |
647,26 |
|
rпл, Ом |
0,000499 |
|
x пл, Ом |
0,00428 |
|
P тппл, МВт |
7,785 |
|
W пол пл, МВт*ч/т |
0,296 |
|
Рафинировка |
Параметр |
Значение |
U ф раф, В |
373,70 |
|
rраф, Ом |
0,000461 |
|
x раф, Ом |
0,002392 |
|
P тпраф, МВт |
12,665 |
|
W пол раф, МВт*ч/т |
0,022 |
|
t тех, ч/т |
0,00112 |
Результаты расчет рабочих и электрических характеристик приведены ниже.
Для периода плавления:
Характерные токи:
Таблицы 6,7,8
Рабочие характеристики печи
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЕ , A |
COS θ |
КПД |
Uд , В |
S , МВА |
Q, МВА |
P, МВт |
Pд, МВт |
Pэп, МВт |
I1 |
0 |
1 |
1 |
647,3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
I2 |
10014 |
0,998 |
0,992 |
640,8 |
19,445 |
1,288 |
19,402 |
19,252 |
0,150 |
I3 |
20028 |
0,991 |
0,984 |
631,5 |
38,889 |
5,150 |
38,547 |
37,945 |
0,602 |
I4 |
30041 |
0,980 |
0,976 |
619,3 |
58,334 |
11,588 |
57,171 |
55,818 |
1,354 |
I5 |
40055 |
0,964 |
0,968 |
604,1 |
77,779 |
20,601 |
75,001 |
72,594 |
2,407 |
I6 |
50069 |
0,944 |
0,959 |
585,7 |
97,223 |
32,189 |
91,740 |
87,980 |
3,760 |
I7 |
60083 |
0,918 |
0,949 |
563,9 |
116,668 |
46,352 |
107,065 |
101,650 |
5,415 |
I8 |
70097 |
0,886 |
0,939 |
538,5 |
136,113 |
63,090 |
120,608 |
113,238 |
7,370 |
I9 |
80111 |
0,848 |
0,927 |
508,9 |
155,557 |
82,403 |
131,938 |
122,312 |
9,627 |
I10 |
90124 |
0,803 |
0,913 |
474,7 |
175,002 |
104,292 |
140,531 |
128,347 |
12,184 |
I11 |
100138 |
0,749 |
0,897 |
435,0 |
194,447 |
128,755 |
145,710 |
130,669 |
15,042 |
I12 |
110152 |
0,685 |
0,876 |
388,4 |
213,891 |
155,794 |
146,553 |
128,352 |
18,200 |
I13 |
120166 |
0,607 |
0,847 |
332,9 |
233,336 |
185,408 |
141,667 |
120,007 |
21,660 |
I14 |
130180 |
0,509 |
0,802 |
264,3 |
252,781 |
217,597 |
128,646 |
103,225 |
25,420 |
I15 |
140194 |
0,375 |
0,711 |
172,6 |
272,225 |
252,361 |
102,082 |
72,600 |
29,481 |
I16 |
150207 |
0,116 |
0 |
0 |
291,670 |
|
|||
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЕ , A |
COS θ |
КПД |
Uд , В |
S , МВА |
Q, МВА |
P, МВт |
Pд, МВт |
Pэп, МВт |
Q, т/ч |
t, ч/т |
W, МВт-ч/т |
Nu |
I0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
IA |
4023 |
1 |
0,997 |
645,0 |
7,812 |
0,208 |
7,809 |
7,785 |
0,024 |
0 |
0 |
0 |
0 |
I’ |
59748 |
0,919 |
0,950 |
564,7 |
116,017 |
45,836 |
106,579 |
101,224 |
5,355 |
315,7 |
0,00317 |
0,3376 |
0,877 |
I1 |
100540 |
0,747 |
0,896 |
433,2 |
195,226 |
129,790 |
145,835 |
130,673 |
15,162 |
415,2 |
0,00241 |
0,3513 |
0,843 |
I2 |
106935 |
0,707 |
0,883 |
404,2 |
207,644 |
146,827 |
146,827 |
129,674 |
17,153 |
411,8 |
0,00243 |
0,3566 |
0,830 |
IБ |
149687 |
0,142 |
0,188 |
17,3 |
290,660 |
287,697 |
41,395 |
7,785 |
33,610 |
0 |
0 |
0 |
0 |
IK |
150207 |
0,116 |
0 |
0 |
291,670 |
289,700 |
33,843 |
0 |
33,843 |
0 |
0 |
0 |
0 |
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЕ |
Q, т/ч |
t, ч/т |
W, МВт-ч/т |
Nu |
I1 |
14627 |
68,1 |
0,01468 |
0,4150 |
0,713 |
I2 |
23731 |
124,6 |
0,00803 |
0,3653 |
0,810 |
I3 |
32835 |
178,5 |
0,00560 |
0,3487 |
0,849 |
I4 |
41939 |
229,1 |
0,00436 |
0,3415 |
0,867 |
I5 |
51043 |
275,7 |
0,00363 |
0,3384 |
0,875 |
I6 |
60147 |
317,4 |
0,00315 |
0,3376 |
0,877 |
I7 |
69251 |
353,3 |
0,00283 |
0,3384 |
0,875 |
I8 |
78355 |
382,3 |
0,00262 |
0,3405 |
0,869 |
I9 |
87459 |
403,0 |
0,00248 |
0,3438 |
0,861 |
I10 |
96563 |
414,0 |
0,00242 |
0,3486 |
0,849 |
I11 |
105667 |
413,0 |
0,00242 |
0,3554 |
0,833 |
I12 |
114771 |
397,2 |
0,00252 |
0,3653 |
0,810 |
I13 |
123875 |
362,1 |
0,00276 |
0,3811 |
0,777 |
I14 |
132979 |
299,5 |
0,00334 |
0,4106 |
0,721 |
I15 |
142083 |
190,6 |
0,00525 |
0,4957 |
0,597 |
Для периода рафинировки при работе в программе HORNOS было найдено оптимальное фазное напряжение Uф = 251,50 В. Для данного напряжения рассчитаны следующие рабочие характеристики печи.
Для периода рафинировки:
Характерные токи:
Таблицы 9,10,11
Рабочие характеристики печи
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЕ, А |
COS θ |
КПД |
Uд , В |
S , МВА |
Q, МВА |
P, МВт |
Pд, МВт |
Pэп, МВт |
I1 |
0 |
1 |
1 |
251,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
I2 |
6861 |
0,998 |
0,987 |
247,8 |
5,177 |
0,339 |
5,166 |
5,101 |
0,065 |
I3 |
13722 |
0,991 |
0,975 |
243,0 |
10,354 |
1,356 |
10,264 |
10,005 |
0,260 |
I4 |
20584 |
0,981 |
0,962 |
237,1 |
15,530 |
3,051 |
15,228 |
14,643 |
0,585 |
I5 |
27445 |
0,965 |
0,948 |
230,1 |
20,707 |
5,423 |
19,984 |
18,945 |
1,039 |
I6 |
34306 |
0,945 |
0,934 |
221,9 |
25,884 |
8,474 |
24,458 |
22,833 |
1,624 |
I7 |
41167 |
0,92 |
0,918 |
212,3 |
31,061 |
12,202 |
28,564 |
26,225 |
2,339 |
I8 |
48029 |
0,889 |
0,901 |
201,4 |
36,238 |
16,609 |
32,207 |
29,024 |
3,183 |
I9 |
54890 |
0,852 |
0,882 |
189,0 |
41,414 |
21,693 |
35,278 |
31,121 |
4,158 |
I10 |
61751 |
0,808 |
0,860 |
174,8 |
46,591 |
27,455 |
37,643 |
32,380 |
5,262 |
I11 |
68612 |
0,756 |
0,834 |
158,5 |
51,768 |
33,895 |
39,129 |
32,632 |
6,497 |
I12 |
75473 |
0,694 |
0,801 |
139,8 |
56,945 |
41,013 |
39,505 |
31,644 |
7,861 |
I13 |
82335 |
0,619 |
0,757 |
117,7 |
62,121 |
48,809 |
38,429 |
29,074 |
9,355 |
I14 |
89196 |
0,525 |
0,689 |
91,0 |
67,298 |
57,282 |
35,324 |
24,345 |
10,979 |
I15 |
96057 |
0,400 |
0,560 |
56,3 |
72,475 |
66,434 |
28,968 |
16,235 |
12,733 |
I16 |
102918 |
0,188 |
0 |
0 |
77,652 |
|
|||
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЯ, А |
COS θ |
КПД |
Uд , В |
S , МВА |
Q, МВА |
P, МВт |
Pд, МВт |
Pэп, МВт |
Q, т/ч |
t, ч/т |
W, МВт-ч/т |
Nu |
I0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
IA |
17603 |
0,986 |
0,967 |
239,8 |
13,281 |
2,231 |
13,093 |
12,665 |
0,428 |
0 |
0 |
0 |
0 |
I’ |
58612 |
0,829 |
0,871 |
181,5 |
44,223 |
24,735 |
36,659 |
31,918 |
4,741 |
875,1 |
0,00114 |
000 |
0,525 |
I1 |
66761 |
0,771 |
0,842 |
163,1 |
50,371 |
32,091 |
38,826 |
32,675 |
6,151 |
909,6 |
0,00110 |
0,0427 |
0,515 |
I2 |
74099 |
0,707 |
0,808 |
143,8 |
55,908 |
39,533 |
39,533 |
31,956 |
7,577 |
876,8 |
0,00114 |
0,0451 |
0,488 |
IБ |
98142 |
0,351 |
0,488 |
43,0 |
74,048 |
69,350 |
25,957 |
12,665 |
13,292 |
0 |
0 |
0 |
0 |
IK |
102918 |
0,188 |
0 |
0 |
77,652 |
76,264 |
14,617 |
0 |
14,617 |
0 |
0 |
0 |
0 |
ТОКИ |
ЗНАЧЕНИЕ, А |
Q, т/ч |
t, ч/т |
W, МВт-ч/т |
Nu |
I1 |
24137 |
193,3 |
0,00517 |
0,0917 |
0,240 |
I2 |
29170 |
331,8 |
0,00301 |
0,0637 |
0,345 |
I3 |
34204 |
459,7 |
0,00218 |
0,0531 |
0,415 |
I4 |
39238 |
575,5 |
0,00174 |
0,0477 |
0,461 |
I5 |
44271 |
677,5 |
0,00148 |
0,0447 |
0,492 |
I6 |
49305 |
763,9 |
0,00131 |
0,0430 |
0,512 |
I7 |
54339 |
832,6 |
0,00120 |
0,0421 |
0,522 |
I8 |
59373 |
881,1 |
0,00114 |
0,0419 |
0,525 |
I9 |
64406 |
906,5 |
0,00110 |
0,0423 |
0,520 |
I10 |
69440 |
905,4 |
0,00110 |
0,0433 |
0,508 |
I11 |
74474 |
873,3 |
0,00115 |
0,0453 |
0,486 |
I12 |
79507 |
804,0 |
0,00124 |
0,0486 |
0,453 |
I13 |
84541 |
689,2 |
0,00146 |
0,0547 |
0,402 |
I14 |
89575 |
515,3 |
0,00194 |
0,0681 |
0,323 |
I15 |
94609 |
258,1 |
0,00387 |
0,1189 |
0,185 |