SWR engineering в системах инжекции воздушно-угольной пыли в доменном производстве
В условиях все возрастающих цен на коксующий уголь и газ весьма актуальной является задача экономии этих видов топлива в металлургическом производстве, в том числе и за счет дополнительной инжекции в доменные печи вспомогательного топлива в виде пластиковых гранул или воздушно-угольной пыли.
Одной из наиболее сложных задач реализации такого технологического процесса является обеспечение равномерной и/или регулируемой подачи подобного топлива, что представляет достаточно сложную задачу и требует применения специальных технических решений. Именно равномерность инжекции дополнительного топлива в процессе выплавки металла является существенным фактором, влияющим на качество выплавляемого металла и определяющим эффективность доменной печи.
Компания SWR engineering (Германия), специализирующаяся на производстве оборудования для работы с сыпучими веществами и пылью, выпустила новое поколение микроволновых приборов, которые нашли применение в металлургии, в том числе в доменном производстве в системах вдувания дополнительного топлива. В линейке приборов представлено разнообразное оборудование: расходомеры, измерители влажности, детекторы потока, датчики предельного уровня, измерители массового потока пыли.
На итальянском сталелитейном предприятии ILVA, входящим в Riva Group, успешно реализованна технология вдувания воздушно-угольной смеси с использованием контрольно-измерительного оборудования компании SWR engineering.
 |
| Оборудование инжекции воздушно-угольной смеси в доменной печи на итальянском предприятии ILVA |
На итальянском предприятии построены две доменные печи, в каждую из которых по 18 каналам вдувается воздушно-угольная смесь. Расход по каждому каналу измеряется микроволновым расходомерами сыпучих веществ DensFlow DN 25 производства компании SWR engineering.
Расходомер сыпучих веществ DensFlow имеет корпусную конструкцию и устанавливается в разрез трубопровода. Принцип действия приборов DensFlow основан на измерении плотности и скорости потока. В измерительной трубе прибора генерируется высокочастотное поле специальной формы. Материал, движущийся в трубе, поглощает электромагнитную энергию, за счет чего формируется измерительный сигнал, пропорциональный плотности материала. Также с помощью двух датчиков, расположенных на фиксированном расстоянии, сигналы поступают на коррелятор и измеряется скорость потока. В результате перемножения измеренных значений плотности продукта (кг/м³), его скорости (м/с) и известной площади сечения измерительной трубы (м²) получается текущее значение массового расхода (кг/с).
 |
| Внешний вид и измерительная труба расходомера DensFlow |
Кроме расходомеров в каждом из каналов подачи воздушно-угольной смеси, также установлен расходомер DensFlow DN 100 на основном подающем трубопроводе для измерения общего расхода по всем основным каналам.
 |
| Расходомер DensFlow DN 100 на основном подающем трубопроводе |
С помощью расходомеров DensFlow DN 25 измеряется мгновенный расход по каждому из каналов подачи воздушно-угольной смеси и формируется управляющий сигнал для управления соответствующими заслонками с целью решения двух задач: обеспечения расхода общей заданной для данного технологического процесса массы дополнительного топлива и минимизации разброса его по фурмам относительно текущего среднего значения.
 |
| Разброс замеров расхода воздушно-угольной смеси по разным фурмам на временном интервале 1ч.10мин. |
Динамика измерения общего расхода дополнительного топлива на основном подающем трубопроводе по показаниям расходомера DensFlow DN 100 и результат суммирования показаний расходомеров DensFlow DN 25 по отдельным фурмам. Данные графики практически почти полностью совпадают, что подтверждает высокое соответствии результатов проводимых измерений.
 |
| Динамика изменения суммарного расхода дополнительного топлива |
Проведенные замеры, отражают высокую эффективность работы системы инжекции воздушно-угольной смеси.
| Номер фурмы | Расход, кг | Девиация, % | Номер фурмы | Расход, кг | Девиация, % |
| 1 | 293 | 0,27 | 15 | 288 | - 2,13 |
| 3 | 293 | 0,27 | 23 | 290 | - 0,76 |
| 5 | 295 | 0,95 | 33 | 290 | - 0,76 |
| 7 | 292 | - 0,08 | 25 | 291 | - 0,42 |
| 9 | 292 | - 0,08 | 29 | 291 | - 0,42 |
| 11 | 292 | - 0,08 | 7 | 292 | - 0,08 |
| 13 | 295 | 0,95 | 9 | 292 | - 0,08 |
| 15 | 286 | - 2,13 | 11 | 292 | - 0,08 |
| 17 | 295 | 0,95 | 19 | 292 | - 0,08 |
| 19 | 292 | - 0,08 | 21 | 292 | - 0,08 |
| 21 | 292 | - 0,08 | 1 | 293 | 0,27 |
| 23 | 290 | - 0,76 | 3 | 293 | 0,27 |
| 25 | 291 | - 0,42 | 35 | 293 | 0,27 |
| 27 | 294 | 0,61 | 27 | 294 | 0,61 |
| 29 | 291 | - 0,42 | 31 | 294 | 0,61 |
| 31 | 294 | 0,61 | 5 | 295 | 0,95 |
| 33 | 290 | - 0,76 | 13 | 295 | 0,95 |
| 35 | 293 | 0,27 | 17 | 295 | 0,95 |
| Всего | 5260 | Заданная девиация | 2,16 | ||
| Заданный расход | 320 | Средняя девиация по результатам замеров |
0,74 | ||
В левой части таблице приведены данные расхода по отдельным фурмам и соответствующие девиации, а в правой - эти же данные, но уже отранжированные по девиации. Заданное значение расхода по отдельной фурме составляло 292 т/ч, при стандартной девиации расхода 2,16 %. Результаты замеров показали значения девиации относительно заданного значения расхода по 17 из 18 фурм менее 1 % и только по одной он составил 2,13 %, что было также в пределах установленного допуска, средняя девиация составила 0,74 %.
Данные расхода по отдельным фурмам, представленные в виде круговой диаграммы, наглядно подтверждают достигнутую равномерность подачи дополнительного топлива в доменную печь.
 |
| Подача дополнительного топлива по отдельным фурмам |
Данные результаты были достигнуты использованием не только микроволновых расходомеров DensFlow, но и применением в технологическом процессе детекторов потока FlowJam.
Микроволновый детектор потока сыпучих веществ FlowJam представляет - это недорогое и эффективное решение, когда необходимо контролировать образование пробок (заторов) материала в технологических трубопроводах. Прибор детектирует любые виды потока сыпучих веществ по факту движения материала и различает два граничных условия: поток материала и остановка материала (пробка)/пустая труба.
Принцип действия детектора потока основан на эффекте Доплера - изменении частоты отраженного микроволнового сигнала при движении материала в трубопроводе. Прибор практически мгновенно обнаруживает факт остановки материала и сигнализирует об этом с помощью дискретного выхода. В рассматриваемой системе инжекции дополнительного топлива приборы FlowJam используются для обнаружения пробок в подающих воздушно-угольную смесь трубопроводах и практически мгновенной выдачи команды на продувку канала сжатым азотом.
 |
| Детектирование пробок в системе инжекции воздушно-угольной пыли |
Эффективность работы систем подачи воздушно-угольной пыли важным в значительной степени зависит от влажности используемого дополнительного топлива. Для измерения влажности сыпучих продуктов и пыли компанией SWR engineering предлагается микроволновый измеритель влажности M-Sens 2, позволяющий в режиме реального времени контролировать остаточную влажность любого сыпучего материала.
Принцип действия микроволнового измерителя влажности основан на изменении напряженности электромагнитного поля в открытом резонаторе в зависимости от влажности материала, находящегося в зоне действия датчика. Прибор допускает различные варианты установки - в бункеры, миксеры, шнековые податчики, на ленточные конвейеры и в другие технологические конструкции. Абсолютная погрешность измерения прибора - 0,1 % в калиброванном диапазоне.
Приборы компании SWR engineering показали эффективность своего применения в металлургическом производстве не только в системах инжекции воздушно-угольной смеси, но и в системах вдувания пластиковых гранул.
 |
| Мониторинг добавления пластика в металлургии |
Микроволновый барьер ProGap II - датчик универсального применения, состоящий из приемника и передатчика, расположенных соосно друг против друга, позволяющий контролировать процесс наполнения или опорожнения емкостей, бункеров, силосов и т.п. С помощью таких датчиков и радиопрозрачных окон несложно организовать бесконтактное измерение, что актуально при работе с различными агрессивными и абразивными материалами.
 |
| Измерение уровня материала в бункере |
Металлургическое производство связано с образованием большого количества пыли. Измерители и детекторы пыли производства компании SWR engineering являются эффективным инструментом контроля работоспособности и эффективности систем вентиляции и пылеудаления. В основе принципа действия данных приборов лежит так называемый трибоэлектрический эффект - каждая частица пыли переносит на чувствительный элемент датчика определенный электрический заряд, который затем измеряется и суммируется.
Измеритель пыли ProSens предназначен для контроля потока пыли в "чистых" частях установок после фильтров. В зависимости от модификации прибор позволяет детектировать пороговый уровень пыли, проводить мониторинг динамики изменения пылевого потока или измерять непосредственно массовый поток пыли. Прибор имеет диапазон измерений 0,1 мг/м³ - 1000 г/м³ и максимальную рабочую температуру до 700 °C.
Детектор пыли Dusty представляет собой более простую и дешевую по сравнению с ProSens модификацию детектора пыли. Прибор разработан для надежного и быстрого обнаружения неисправного фильтра и работает только в режиме детектора пороговых уровней. Прибор предварительно настраивается на некий нормальный уровень концентрации пыли и детектирует его 5-ти кратное и 20-ти кратное превышение.