Балансовая логико-статистическая модель доменного процесса

1. Расчеты свидетельствуют, что варьируя в небольших пределах температурой колошникового газа fKr, можно получить такие же результаты, как и при задании t* — конечной температуры газа на выходе из высокотемпературной зоны доменной печи (нижней ступени теплообмена) и средней разности температур шихты и газа при этой температуре (ДО- Однако поскольку At < tK[, то расчеты показателей плавки с использованием двухзонального теплового баланса имеют больше прогнозных возможностей [11, с. 55], тем более, если параметр At не задавать, а рассчитывать. 2. Для улучшения соответствия расчетных и практических показателей работы печи целесообразно ввести единый аналог-стандарт, основное назначение которого быть исходной (стартовой) позицией для формирования базовых вариантов с использованием одних и тех же логических и статистических зависимостей. Количественные его характеристики могут быть любыми, но реальными в том смысле, что выбранные значения расхода кокса и производительности печи должны соответствовать технологическим параметрам и качеству сырых материалов. В противном случае погрешности коэффициентов, с помощью которых будут уточняться базовые варианты, окажутся соизмеримыми с "разрешающей способностью" экспертных оценок. Второе назначение аналога-стандарта — служить базой сравнения при анализе и обобщении показателей работы разных печей и заводов. Для более полного выполнения этой функции его количественные характеристики лучше выбрать достаточно высокими, хотя сравниваться в конечном счете будут параметры и коэффициенты, характеризующие работу конкретных печей. Указанные значения коэффициентов и показателей степе­ней определены из условия обеспечения равенства влияния соот­ветствующих факторов на производительность и расход кокса по данным [47] и рассчитанных по модели для усредненных усло­вий плавки, характеризуемых расходом кокса 500 кг/т и произво­дительностью печи объемом 1513 м3 3000 т/сут. Средний радиус куска шихты и перепад давления газа в печи связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью [49], но, учитывая удельный вес верхнего перепада (0,2—0,3 от об­щего) и затухание его влияния по мере повышения диаметра кус­ка, приняли показатель степени при d3KB равным 0,25, что обеспе­чивает повышение производительности печи на 0,24 %, на 1 % из­менения d3KB. По этим же причинам ослабили положительное вли­яние на производительность печи неравномерности распределе­ния газового потока (отрицательное влияние учитывается через тепловой баланс и соответствующее повышение расхода кокса). Повышение производительности печи на 1,7—2,4 % на 1 % железа [47] объясняется уменьшением выхода шлака, что приво­дит к уменьшению количества газа и улучшению условий противоточной фильтрации газа и шлака [50]. Первая составляющая АП учитывается через тепловой баланс, а вторая — с помощью коэффициента 0,11 перед шлаком в формуле 3.40. показатель прочности кокса М,0 учитывается в формулах (3.39) и (3.40) дважды: в показателе Мш, так как нет оснований дифференцировать мелочь по ее происхождению, и отдельно с помощью коэффициентов 3,08 в (3.39) и 0,0092 в (3.40), которые подобраны из условия соответствия статистическим данным рас­четного суммарного влияния М10 на расход кокса и производи­тельность печи. Однако это влияние (+2,8 % АК и — 2,8 % АП на +1 % М10) представляется завышенным, особенно в свете имею­щегося опыта работы доменных печей на каменном угле и ант­раците. Отмеченное, хотя и в меньшей степени, относится и к показателю М25 (-0,6 % АК и +0,6 % АП на +1 % М^). Поэтому целесообразно предпринять следующее: 1. С целью уменьшения вероятности выхода показателей М25 и М10 за пределы границ достоверности принять в аналоге-стан­дарте эти показатели равными средним. В настоящее время по металлургическим заводам России — Мю = 8,7 %; М25 = 84,6 %; М40 = 68,7 % (причем в случае отсутствия данных по можно в порядке первого приближения принять М25 = + 15,9); 2. Считать показатели М25 и М|0 обобщенными характерис­тиками топлива (отражающими в той или иной мере и другие важные его свойства), которые при формировании базовых ва­риантов, особенно в случае использования антрацитов, техноло­гических каменных углей (не содержащих смол) и новых сортов кокса, в том числе формованного, можно не задавать, а опреде­лять по условию соответствия результатов расчета практичес­ким данным, что позволит на первом этапе уточнить коэффици­енты в уравнениях (3.39) и (3.40), а на втором — найти связь меж­ду прочностными характеристиками топлива, включая "горя­чую" прочность, и распределением газового потока по радиусу печи. Действительно, с одной стороны, не видно непосредственной связи между прочностными характеристиками кокса и процесса­ми восстановления оксидов железа в "сухой" зоне печи, опреде­ляющими в значительной мере расход кокса, а с другой — нет оснований сомневаться в достоверности соответствующих стати­стических данных. Однако следует заметить, что последние по­лучены не при одинаковом распределении газового потока по радиусу печи, так как выполнить это требование практически было невозможно, поскольку между этими факторами явно су­ществует связь, близкая к функциональной. Разделить влияние этих факторов можно с помощью обсуждаемой модели. Для это­го необходим определенный минимум теоретических прорабо­ток и практических данных по металлургическим характеристи­кам кокса. Теория теплообмена в шахтных печах разработана достаточ­но глубоко и полно [53—56], благодаря, главным образом, рабо­там Б.И. Китаева, В.Н. Тимофеева, их учеников и последовате­лей. Поэтому решение прикладных задач сводится в основном к выбору математического аппарата, соответствующего точности исходных данных и возможностям расчета других звеньев про­цесса. Эти возможности, особенно относящиеся к процессам в высокотемпературных зонах печи, весьма ограничены. Поэтому авторы предпочитают максимально простые решения, основан­ные на использовании объемного коэффициента теплопередачи аН/, отнесенного к 1 м3 насыпного объема шихты и 1 градусу раз­ности между температурой газа (?г) и средней температурой ма­териалов (/м), то есть имеющего размерность кДж/(м3чК). Кро­ме того, в azv входит составной частью (до 10 %) количество теп­лоты, вносимое в шихту реагирующим с ней газом, поэтому не­обходимо, чтобы численные значения CtIV определялись (по этим же простым уравнениям) в условиях, близких к имеющимся в промышленных печах.