Режим обжига оказывает существенное влияние на качество окатышей [79, 80]. Как уже указывалось, для автоматической оптимизации режима работы обжиговых машин необходимо обеспе­

чить достоверный непрерывный автоматический контроль и управ­ление качеством поступающих на машину сырых окатышей, непо­средственно контролировать и управлять протеканием тепловых и химических процессов в обрабатываемом слое окатышей и других параметров. Однако из-за отсутствия методов и средств автомати­ческого контроля указанных параметров в процессе нормальной эксплуатации обжиговых машин внедренные и разрабатываемые системы автоматизации базируются на результатах исследований, осуществимых в реальных условиях на непосредственном контроле параметров и косвенных показателей режима работы машин, позволяющих стабилизировать режим обжига. Большинство дей­ствующих в настоящее время обжиговых машин оснащены дымосо­сами, производительность которых при нормальной работе нахо­дится на пределе, т. е. дымососы не имеют резервов производитель­ности для регулирования давления в горнах машин. Поэтому при разработке систем автоматического регулирования принято вы­нужденное решение воздействовать на давление в горне машин изменением подачи воздуха через горелки. Так, например, вне­дренные на восьми действующих обжиговых машинах фабрики окомкования ССГОКа системы автоматического регулирования теплового и технологического режима состоят из отдельных узлов автоматического контроля и регулирования основных параметров: температуры в рабочем пространстве; распределения тепла, под­водимого к машине; вакуумно-дутьевого режима и высоты слоя окатышей на паллетах. Принципиальная схема такой системы кон­троля и регулирования приведена на рис. 96. По этой схеме преду­смотрен контроль температуры во всех технологических зонах машины, во всех вакуум-камерах, а также температуры воздуха, подаваемого к горелкам. Контроль температуры производится термопарами в комплекте с потенциометрами. Температура в гор­нах зон подогрева и обжига автоматически регулируется измене­нием количества подводимого к горелкам топлива, что осущест­вляется системой, состоящей из контура стабилизации расхода топлива на каждую зону или секцию с коррекцией по температуре в горне данной зоны или секции. Применение такой системы обес­печивает подачу одинакового количества топлива по сторонам машины, что приводит к более равномерному распределению тем­пературы по ширине горна. Температура в горне надежно поддер­живается на заданном уровне с точностью ±15° С при среднем значении 1200° С. Термопары установлены в боковых стенках горна на высоте 1700 мм выше уровня паллет. Во всех системах стабили­зации применены серийные регуляторы типа РПИБ-Ш, а в систе­мах коррекции — регуляторы типа К. ПИ-62. Эти регуляторы поз­воляют вести регулирование по ПИ-закону и обеспечивают необхо­димое качество регулирования. Контролируя расход топлива на каждую секцию машины, можно судить о распределении тепла по технологическим зонам. Контроль вакуумно-дутьевого режима 172

машины обеспечивается измерением давления (разрежения) во всех зонах горна, вакуум-камерах, коллекторах дымососов и вентиля­торов. Предусмотрено измерение количества воздуха, продувае­мого через слой окатышей в зоне охлаждения, и его расхода в горне каждой зоны.

Стабилизация вакуумно-дутьевого режима машины осущест­вляется автоматическим регулированием давления в зонах. Давле­ние в горне зоны сушки (узел IV) стабилизируется путем воздей­ствия на дроссельную заслонку, регулирующую подачу теплоно­сителя в зону сушки и его сброс в боров. Давление в горне зон подогрева (VII) и обжига (IX) поддерживается в заданных пре­делах путем стабилизации подачи воздуха по давлению в горне. Количество удаляемых продуктов сгорания топлива регулируется персоналом дистанционно из операторского пункта. Автоматиче­ски регулируется количество воздуха, подаваемого через напорные камеры в зону охлаждения (XI). Такое регулирование этого пара­метра при отсутствии автоматического регулирования темпера­туры охлаждения окатышей оказалось эффективным. В описывае­мой схеме автоматически стабилизируется давление воздуха, по­ступающего для сжигания топлива (X) и его температура (XII). Стабилизация этих параметров позволяет подавить высокочастот­ные возмущения процесса горения топлива в зонах подогрева и обжига в результате изменения давления и температуры в зоне охлаждения. Стабилизируется также давление природного газа (III) перед машиной и расход газа (К), подаваемого в зону сушки, что снижает колебания температуры в горне.

Предусматривается автоматическое регулирование высоты слоя окатышей (I и II) на паллетах машины. Высота слоя контролируется разработанным на ССГОКе измерительным щупом со стандартным ферродинамическим датчиком. По сигналам, поступающим от дат­чиков высоты слоя и массы сырых окатышей, изодромный регуля­тор (II) изменяет скорость движения паллет машины таким обра­зом, чтобы высота слоя оставалась постоянной на заданном уровне. При неизменной высоте слоя и постоянном гранулометрическом составе окатышей обеспечивается постоянная газопроницаемость слоя обжигаемых окатышей. Однако при принятом способе регу­лирования высоты слоя окатышей изменяется режим их обжига, так как при изменении скорости движения паллет изменяется дли­тельность пребывания окатышей в зонах. В результате этого не­сколько изменяется режим обжига. Поэтому, хотя при автомати­ческой стабилизации высоты слоя изменением скорости движения паллет значительно улучшается режим работы машины, такой спо­соб регулирования рассматриваемого параметра нельзя считать оптимальным. Следует продолжать поиски более совершенных мето­дов регулирования загрузки сырых окатышей на паллеты машины.

В описываемой системе осуществлен также автоматический кон­троль скорости движения паллет, содержания кислорода в про-

1 — взвешивание сырых окатышей; // — регулирование высоты слоя окаты сушки; V — стабилизация расхода газа в зоне сушкн; VI — регулирование тем подогрева; VIII — регулирование температуры в горне зоны обжига; IX — воздуха для сжигания топлива; XI — стабилизация расхода воздуха

контроля и регулирования теплового режима обжиговой машины:

шей; III —стабилизация давления газа; IV — стабилизация давлення в зоне пературы в горне зоны подогрева; VII — регулирование давлення в горне зшщ регулирование давления в горне зоны обжига; X — стабилизация давления в зоне охлаждения; XII — регулирование температуры воздуха

12 л. р. тттштя

дуктах сгорания и других параметров, не показанных на рис. 96. Контроль содержания кислорода в продуктах сгорания произво­дится магнитным газоанализатором МГК-348 со специальными отборными устройствами (см. выше).

Описанная система автоматизации внедрена на восьми дейст­вующих на ССГОКе машинах типа ОК-108. Внедрение системы ав­томатического контроля и регулирования в значительной степени стабилизировало режим обжига, что привело к повышению произ­водительности машин и улучшению качества окатышей. Основ­ными недостатками этой системы является то, что не предусмотрены ни автоматическое регулирование производительности обжиговой машины, ни управление подачей тепла к машине в зависимости от ее производительности, содержания серы в сырье и др. В резуль­тате этого наблюдаются колебания температуры обожженных ока­тышей, изменение содержания в них серы и перерасход топлива.

Изменение теплового режима работы машины в зависимости от содержания серы в шихте может осуществляться только вручную оператором или по рекомендациям управляющей вычислительной машины в случае применения ее для управления технологическими процессами. Это связано с тем, что пока еще не освоен непрерыв­ный автоматический контроль химического состава шихты, произ­водимый в темпе с процессом. После освоения такого контроля можно будет непосредственно автоматически корректировать ре­жим работы машины по химическому составу сырья.

До освоения автоматического контроля может быть предложена для испытаний достаточно простая система автоматического регу­лирования режима работы обжиговой машины, управляющей про­изводительностью машины и расходом топлива на тонну окатышей (рис. 97). В этой системе предусмотрен контроль количества паллет (узел /). Как и в ранее описанной системе, в этой системе сохра­няется узел стабилизации высоты слоя окатышей (II). Этот узел необходим для поддержания постоянства газопроницаемости слоя окатышей, колебания которой могут иметь место, несмотря на стабилизацию работы окомкователей. Управление производитель­ностью машины воздействием на производительность окомковате­лей (XXIII) по температуре в вакуум-камере вследствие значи­тельного запаздывания по этому каналу управления может осуще­ствляться посредством вычислительной машины или на установ­ках, где запаздывание может быть снижено до величины, при кото­рой сохраняется однозначная зависимость между значениями тем­пературы и производительностью окомкователей. В системе преду­смотрены стабилизация давления природного газа перед машиной (III), разрежения в горне зоны сушки и подогрева (IV и VII) воз­действием на количество отсасываемого и подаваемого в горн теп­лоносителя; давления в коллекторе зоны сушки (К), температуры теплоносителя (VI) и в горне (VIII) зоны сушки. Для зоны подо­грева и двух секций зоны обжига приняты идентичные системы ре - 178 гулирования, состоящие из узлов стабилизации разрежения (IX и XIII) воздействием на количество отсасываемых продуктов сгорания. Регулирование соотношения между количеством посту­пающих на машину сырых окатышей и количеством воздуха, поступающего в зоны для сжигания топлива (X, XIV и XVII). Эти узлы обеспечивают сохранение заданного удельного расхода тепла при изменении производительности машины воздействием на расход воздуха в эти зоны.

Изменение расхода воздуха в зоне приводит к изменению со­става газовой среды и температуры в ней. Для поддержания близ­кого к заданному составу газовой среды и температуры в горнах зон подогрева и обжига предусмотрены регуляторы соотношения воздух—газ (XI, XV и XVIII), воздействующие на подачу газа в соответствии с расходом воздуха, обеспечивая поступление тепла в зависимости от подачи окатышей. Регуляторы температуры в в горне зон (XII, XVI и XIX) поддерживают заданную темпера­туру путем изменения задания регуляторам соотношения воздух— газ. В схеме также предусмотрено автоматическое регулирование расхода (XX), температуры (XXI) и давления (XXII) воздуха в горне зоны охлаждения и давления (XXIII) в горне зоны реку­перации.

Таким образом, система обеспечивает автоматическое поддержа­ние заданного расхода тепла на тонну окатышей, заданной темпе­ратуры в горне машины при сравнительно небольших колебаниях количества продуктов сгорания, образующихся в горне. Давление в горне при такой системе управления подачей тепла может регу­лироваться изменением производительности дымососов или при их ограниченной мощности будет ограничивать производительность обжиговой машины. Обеспечивается автоматический контроль и регулирование других параметров, необходимых для управления режимом работы машины. Эта система без труда комплектуется отечественной аппаратурой, серийно выпускаемой приборострои­тельной промышленностью.

При использовании, например, аппаратуры МЗТА сигнал 2, пропорциональный количеству сырых окатышей (см. рис. 97) и сигнал 4, пропорциональный высоте слоя окатышей на паллетах, через преобразователи подаются на вход регулятора типа РПИБ-Ш высоты слоя, управляющего скоростью движения пал­лет так, чтобы высота слоя оставалась постоянной на заданном уровне. Сигнал 3, пропорциональный количеству сырых окатышей, подается к регуляторам расхода воздуха (X, XIV и XVII), где он суммируется с сигналами расхода воздуха 19, 26, 31, обеспечивая поддержание заданного соотношения между подачей сырых окаты­шей на машину и расходом воздуха. Регуляторы соотношения воздух—газ (XI, XV и XVIII) получают сигналы 19, 26, 31 по фактическому расходу воздуха, сигналы 21, 28, 33 — по расходу газа и управляют командными сигналами 22, 29, 34 расходом газа 12* ‘ 179

в горелках, поддерживая заданное количеством окатышей поступ­ление тепла, т. е. поддерживая заданный удельный расход тепла. Регуляторы температуры (XII, XVI и XIX), получая сигналы 23, 30, 41, корректируют соотношение между количествами воздуха и газа так, чтобы в горнах поддерживалась заданная температура — это легко удается, так как температура в горне в основном зависит от этого соотношения.

Приведенные на рисунке измерительные и регулирующие органы, не обозначенные номерами сигналов, предназначены для контроля без регистрации и дистанционного управления. Осталь­ные узлы контроля и регулирования режима работы машины пояс­нений не требуют. Опытный образец этой системы был испытан на обжиговой машине ОК-Ю8. Испытания подтвердили возможность осуществления и эффективность такой системы.

Кроме описанных узлов, в системе предусмотрен автоматиче­ский контроль работы горелочных устройств и дистанционный их розжиг (XXIV). Необходимость введения в систему автомати­зации обжиговых машин этого узла вызывается весьма частыми различной длительности остановками машин. При остановках машины должны быть погашены горелки или значительно снижен расход газа, что может привести к отрыву пламени и самопроиз­вольному погасанию пламени горелок. Визуальный контроль, ручное гашение пламени и розжиг горелок — трудоемкие опера­ции, требующие присутствия персонала на рабочей площадке ма­шины и не гарантирующие от «хлопков». В системе можно исполь­зовать описанные выше устройства контроля наличия пламени и автоматического розжига горелок. Без этих устройств при корот­ких остановках машин пламя горелок обычно не гасят, что приво­дит к перерасходу топлива, перегреву паллет и нарушению техно­логического режима обжига окатышей. Надежный дистанционный контроль работы горелок из операторского пункта и их розжиг может устранить указанные недостатки.

Для создания равномерного теплового поля машины горелки, расположенные на противоположных сторонах горна, смещены одна относительно другой. По одной стороне горна горелки распо­ложены на таком расстоянии одна от другой, что факел одной го­релки не зажигает соседнюю горелку. Поэтому для надежного контроля и розжига горелок необходимо устанавливать устройства контроля и розжига на каждую горелку. Чтобы обеспечить надеж­ную работу системы контроля и дистанционного розжига горелок, кроме специальных запальников, необходимо применить приборы автоматического контроля наличия факела, устройства, полностью отключающие газопровод зоны и подключающие его по сигналам управляющего прибора или оператора из операторского пункта. В качестве таких устройств можно использовать серийные отсеч­ные клапаны или быстродействующие электрофицированные за­движки. Подвод газа к запальным устройствам следует выполнять

отдельно от подвода газа к горелкам. Предварительное изучение условий работы контрольных и запальных устройств показало принципиальную возможность применения серийных устройств для этих целей.

Таким образом, описанная система решает задачи автоматиче­ского контроля и регулирования режима работы обжиговых машин в нормальных эксплуатационных условиях и при кратковременных их остановках.