DE2609799C2 - Verfahren zum Betreiben einer Gruppe von regenerativ arbeitenden Hochofenwinderhitzern mit festen Heiz- und Blaszeiten und konstanter Heißwindmenge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gruppe von regenerativ arbeitenden Hochofenwinderhitzern, die zur Erzeugung des vom Hochofen benötigten Heißwindes wechselweise in festen Zeitabständen aufgeheizt und kalt geblasen werden, wobei die Heißwindmenge konstant gehalten wird und die Heißwindtemperatur durch Mischen von kälterem und wärmerem Heißwind in Abhängigkeit von einem ersten Sollwert und anschließendes Zumischen von Kaltwind in Abhängigkeit von einem zweiten Sollwert regelbar ist, wobei der zweite Sollwert der im Hochofen geforderten Heißwindtemperatur entspricht und der erste Sollwert etwas höher als der zweite Sollwert gewählt wird.

Der Heißwind, d. h. die in den Winderhitzern auf hohe Temperatur erwärmte Luft, wird bekanntlich dem Hochofen zur Verbrennung der Heizstoffe sowie zur Umwandlung und Aktivierung der Reduktionsmittel in dem Hochofen zugeführt. Die Winderhitzergruppe aus vier oder mehreren Winderhitzern kann hierbei nach drei verschiedenen Verfahren betrieben werden.

Beim Betreiben der Anlage im sogenannten Parallelverfahren werden gleichzeitig jeweils zwei oder mehrere Winderhitzer auf Heizen und zwei oder mehrere Winderhitzer auf Blasen umgeschaltet, wobei die Heißwindtemperatur in der Weise geregelt wird, daß dem Heißwind aus den jeweils auf Blasen geschalteten Winderhitzern Kaltwind in Abhängigkeit von der geforderten Heißwindtemperatur in der Ringleitung des Hochofens zugemischt wird.

Beim Betreiben des Hochofens in der sogenannten Reihenfahrweise werden gleichzeitig jeweils drei oder mehr Winderhitzer auf Heizen und ein oder mehrere Winderhitzer auf Blasen geschaltet, wobei die Regelung der Heißwindtemperatur in gleicher Weise wie beim Parallelverfahren erfolgt.

Beim Betreiben der Anlage im sogenannten parallel versetzten Verfahren werden zeitlich versetzt jeweils zwei oder mehrere Winderhitzer auf Heizen und zwei oder mehrere Winderhitzer auf Blasen geschaltet, wobei die Heißwindtemperatur in zwei Stufen geregelt wird. In der ersten Stufe werden die unterschiedlich warmen Heißwindströme aus den jeweils auf Blasen geschalteten Winderhitzern in Abhängigkeit von einem ersten Sollwert vermischt, der etwas über der geforderten Heißwindringleitungstemperatur liegt. Dem daraus entstehenden Heißwindstrom werden anschließend kleinere Mengen von Kaltwind in

ίο Abhängigkeit von einem zweiten Sollwert entsprechend der geforderten Heißwindringleitungstemperatur zugemischt In der ersten Stufe wird also die Heißwindtemperatur auf ein Temperaturniveau vorgeregelt, das etwas über der geforderten Heißwindringleitungstemperatur liegt. In der zweiten Stufe wird sie anschließend auf ihren endgültigen Sollwert feingeregelt.

Der Betrieb der Anlage im Parallelverfahren und in Reihenfahrweise hat prinzipiell den Nachteil, daß zum Erzielen einer bestimmten Temperatur des Heißwindes die Winderhitzer mit einer höheren Kuppeltemperatur als bei Betreiben der Anlage im parallel versetzten Verfahren arbeiten müssen. Sowohl im Parallelverfahren als auch in der Reihenfahrweise muß nämlich die Temperatur des aus den Winderhitzern ausströmenden Heißwindes bis zum Ende der Blasperiode über dem geforderten Sollwert der geregelten Heißwindtemperatur liegen. Im parallel versetzten Verfahren kann dagegen die Heißwindtemperatur der einzelnen Winderhitzer während der Blaszeit den geforderten Sollwert unterschreiten, da dem jeweils kälteren Heißwind gleichzeitig wärmerer Heißwind beigemischt wird.

Bei langsam ablaufenden beabsichtigten Änderungen der geforderten Heißwindtemperatur in der Ringleitung des Hochofens treten keine Schwierigkeiten auf, da man den neuen Betrieb durch entsprechende Veränderung der Kuppeltemperatur in den Winderhitzern schrittweise anpassen kann. Kurzfristige Anhebungen der Solltemperatur des Heißwindes sind ebenfalls möglich, soweit die Winderhitzergruppe vorher auf das entsprechende höhere Wärmeniveau hochgeheizt wurde.

Muß aber kurzfristig die gewünschte Solltemperatur des Heißwindes herabgesetzt werden, so besteht dann bei im parallel versetzten Verfahren arbeitenden Winderhitzeranlagen die Schwierigkeit, daß in diesem Fall durch die Kaltwindzumischleitung erhöhte, den auf Wind stehenden Winderhitzern aber reduzierte Windmengen zugeführt werden. Dadurch wird den auf Wind stehenden Winderhitzern weniger Wärme entnommen. Am Ende der Blaszeit liegt die Windtemperatur des entspeicherten Winderhitzers noch so hoch, daß bei Zuschalten eines vollgespeicherten Winderhitzers die Vormischtemperatur zu hoch ist, um den eingestellten Sollwert der Heißwindtemperatur zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im parallel versetzten Verfahren arbeitende Winderhitzeranlage der oben genannten Art so zu betreiben, daß es möglich ist, den Hochofen kurzfristig mit einer niedrigeren geregelten Heißwindtemperatur zu fahren, ohne dabei die Betriebssicherheit der Winderhitzeranlage zu beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei kurzfristigem Herabsetzen des zweiten Sollwertes der Heißwindtemperatur der erste, höhere Sollwert angehoben wird, so daß die vom zweiten Sollwert abhängige Heißwindtemperaturregelung durch Zumischen von Kaltwind in den Heißwind die vom ersten, höheren Sollwert abhängige Heißwindtemperaturregelung durch Mischen von kälterem und

wärmerem Heißwind überlagert.

Auf diese Weise ist es möglich, den Heißwind, dessen Temperatur auf den ersten, höheren Sollwert vorgeregelt ist, innerhalb eines kurzen Zeitraumes auf die geforderte niedrigere Heißwindtemper2.tur in der Ringleitung des Hochofens herunterzubringen, weil die Anlage nunmehr dem Heißwind die dafür erforderliche größere geregelte Kaltwindmenge zuführen kann. Hierbei wird die Durchflußmenge durch die Winderhitzer selbsttätig reduziert

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt:

F i g. 1 einen vereinfachten Regelplan für eine Hochofenanlage mit vier Winderhitzern,

Fig.2 ein Nomogramm für eine solche Anlage, darstellend den Temperaturverlauf bei Stellung »auf Wind« für die einzelnen Winderhitzer sowie die jeweilige Stellung der Kaltwinddrosselklappen.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Hochofen bezeichnet, der durch Winderhitzer 2a, 26, 2c und 2d mit Heißwind versorgt wird. Die Winderhitzer 2a bis 2d werden durch eine Kaltwindleitung 3 und Zuleitungen 4a, 4b, 4cund Ad mit Kaltwind gespeist. In der Leitung 3 ist ein Mengenregler 5 angeordnet, welcher die durchströmende Kaltwindmenge konstant hält. Der in den Winderhitzern 2a bis 2d erzeugte Heißwind kann durch Ableitungen 6a, 66, 6cbzw. 6d\n eine HeißwindL itung 7 strömen. Dem Heißwind kann über eine von dtr Leitung 3 abgezweigte Kaltwindzumischleitung 8 Kaltwind zugemischt werden. Der nach der Mischung entstehende Heißwindstrom gelangt über eine weitere Heißwindleitung 9 in die Ringleitung des Hochofens.

Die Regeleinrichtung weist einen Temperaturregler 10 zum Vorregeln der Heißwindtemperatur am Ausgang der Heißwindleitung 7 und einen Temperaturregler 11 zum Feinregeln der Heißwindtemperatur am Ausgang der Heißwindleitung 9 auf.

Durch eine in der Kaltwindleitung 3 angeordnete Regelklappe 12 bzw. durch in den Abzweigungen 4a, 4b, 4c und 4d angeordnete Kaltwinddrosselklappen 13a, \3b, 13c bzw. i3d kann der Winddurchfluß durch die einzelnen Winderhitzer 2a bis 2d gedrosselt bzw. abgesperrt werden.

Weitere Regelklappen 14 und 15 sind ferner in der Kaltwindzumischleitung 8 bzw. in einer Bypassleitung

16 angeordnet. Mit Hilfe dieser Klappen kann die dem Heißwind zugeführte Kaltwindmenge groß bzw. fein dosiert werden.

Die Kaltwinddrosselklappen 13a bis \3d werden durch den Temperaturregler 10 über eine Relaisstation

17 gesteuert. Die Steuerung der Regelklappen 12, 14 und 15 erfolgt dagegen durch den Temperaturregler 11 über Split-Range-Geräte 20,21 und 22.

Der Temperaturregler 10 arbeitet mit einem ersten Sollwert Ti der Heißwindtemperatur, der etwas höher als der Sollwert Ti für den Temperaturregler 11 gewählt wird. Dieser zweite Sollwert Γ2 wird entsprechend der geforderten Temperatur des Heißwindes in der Ringleitung des Hochofens eingestellt.

Die Arbeitsweise der Anlage im parallel versetzten Vei fahren wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 beschrieben:

Im oberen Feld der Fig. 2 zeigen die vereinfachten Kurven 7n, Ta, Ta und Tf₄ den zeitlichen Verlauf der Heißwindtemperatur der einzelnen Winderhitzer 2a bis 2dl Mit lh und ih sind die Blas- bzw. Heizzeiten für den Winderhitzer 2a bezeichnet. Die dazwischenliegende Schaltzeit kann zum leichteren Verständnis vernachlässigt werden und ist daher nicht eingetragen. Die Blas- und Heizzeiten sind für alle Winderhitzer gleich und auch konstant.

Im unteren Feld der Fig.2 zeigen die Kurven K_Ci. Kc2, Kc3 und K_c* den Öffnungsgrad der einzelnen Kaltwinddrosselklappen 13a bis 13i/über der Zeit.

Wie aus der F i g. 2 ersichtlich, werden die Winderhitzer 2a bis 2dzeitlich versetzt auf Heizen bzw. auf Blasen geschaltet. Die Heißwindtemperatur wird zunächst mit Hilfe des Temperaturreglers 10 auf den ersten Sollwert Γι vorgeregelt. Der Temperaturregler 10 erzeugt dabei ein Regelsignal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Sollwert Tl und dem an der Meßstelle 18 gemessenen Istwert der Heißwindtemperatur. Das Regelsignal wird über die Relaisstation 17 den Stellantrieben der entsprechenden Kaltwinddrosselklappen 13a bis 13c/ zugeführt, wobei jeweils nur eine dieser Klappen durch das Regelsignal erreicht wird. Am Ende der Blasperiode hat sie schließende Tendenz, am Beginn der Blasperiode öffnende Tendenz. Die von den Kaltwinddrosselklappen 13a bis XZd eingenommene Stellung bewirkt ihrerseits, daß in der Leitung 7 die unterschiedlich warmen Heißwindströme aus den jeweils auf Blasen geschalteten Winderhitzern in Abhängigkeit vom Regelsignal des Temperaturreglers 10 vermischt werden.

Die auf den Sollwert Ti vorgeregelte Heißwindtemperatur wird anschließend mit Hilfe des Temperaturreglers 11 auf den zweiten, etwas niedrigeren Sollwert Ti entsprechend der geforderten Heißwindringleitungstemperatur feingeregelt. Der Temperaturregler 11 erzeugt dabei ein Regelsignal in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Sollwert Ti und dem an der Meßstelle 19 gemessenen Istwert der Heißwindtemperatur. Dieses Regelsignal wird über die Split-Range-Geräte 20, 21 und 22 in drei gleiche Signale aufgesplittert und den Stellantrieben der Regelklappen 12, 14 und 15 zugeführt.

Im Normalfall ist die Regelklappe 12 geöffnet, während die Regelklappe 14 geschlossen ist und die Regelklappe 15 im Regelbetrieb ist, wobei der Reglerausgang so klein ist, daß nur das Split-Range-Gerät 20 anspricht. Die Feinregelung der Heißwindtemperatur erfolgt dann in der Weise, daß dem durch die Heißwindleitung 7 strömenden Heißwind über die Kaltwindzumischleitung 8 und die Bypassleitung 16 kleinere Kaltwindmengen in Abhängigkeit von der Klappenstellung der fein drosselnden Regelklappe 15 zugemischt werden. Bei größeren Differenzen zwischen dem Sollwert T2 und dem an der Meßstelb 19 gemessenen Istwert wrd dann über das Split-Range-Gerät 21 die grob drosselnde Regelklappe 14 zugeschaltet und die Regelklappe 15 in Richtung Schließen zurückgenommen, während die Drosselklappe 12 offen bleibt. Auf diese Weise kennen dem Heißwind größere Mengen Kaltwind zugeführt werden. Bei einer noch größeren Regelabweichung am Temperaturregler wird über das Split-Range-Gerät 22 die Regelklappe 12 in Richtung Schließen verstellt, so daß noch größere Kaltwindmengen der Mischstelle 23 zwischen den Heißwindleitungen 7 und 9 zuströmen können.

Auf der linken Seite des oberen Feldes sind die Winoerhitzer 2a und 2b versetzt parallel in Betrieb. Die geforderte geregelte Heißwindringleitungstemperatur T) sei 1300°C, der Sollwert Ti der vorgeregelten Heißwindtemperatur 1350⁰C.

Bei A fordert der Hochofenbetrieb plötzlich eine

tiefere Heißwindtemperatur an der Ringleitung. Zu diesem Zeitpunkt ist der heißeste Winderhitzer 2b voll am Wind, die ihm zugeordnete Kaltwinddrosselklappe 13£> ist voll geöffnet. Auch der Kaltwinderhitzer la hängt noch voll am Wind. Würde man den Sollwert Ti der vorgeregelten Heißwindtemperatur unverändert lassen oder gar etwa analog zu dem niedrigeren Sollwert Ti absenken, so würde die Kaltwinddrosselklappe 13a am Winderhitzer 2a langsamer schließen, um entsprechend der insgesamt niedrigeren Wärmenachfrage bei vollgeöffneter Kaltdrosselklappe 136 den Regelkreis des Temperaturreglers 10 aufrechtzuerhalten. Diese geringere Wärmenachfrage entsteht dadurch, daß infolge der geforderten niedrigeren Heißwindringleitungstemperaturder Kaltwindzusatz über den Regelkreis des Temperaturreglers 11 vergrößert wird.

Am Ende der Biaszeit des Winderhitzers 2a ist seine Kaltwinddrosselklappe 13a dann noch nicht vollkommen geschlossen. Die Winderhitzer 2a und 2b sind vergleichsweise wegen der geringeren Entspeicherung auf einem höheren Temperaturniveau. So liegt beispielsweise jetzt die Temperatur (Punkt B) des voll auf Wind stehenden Winderhitzers 2b höher als der Sollwert 71 im Regelkreis des Temperaturreglers 10, d. h. dieser Regelkreis kann seine Funktion nicht mehr erfüllen, da in diesem Moment der Winderhitzer 2c mit höchster Windtemperatur zugeschaltet wird.

Um die Funktionsfähigkeit der Regelung bei zunehmender Entspeicherung des Winderhitzers 2b aufrechtzuerhalten wird erfindungsgemäß der Sollwert Γι des Temperaturreglers 10 nicht abgesenkt, sondern auf ein höheres Niveau angehoben, das mindestens so hoch ist, wie die Temperatur bei Punkt B oder etwas höher (Punkt Cim Ausführungsbeispiel).

Wird diese Temperaturanhebung nicht durchgeführt, so bleibt nur die Alternative, die Vorteile des parallel versetzten Betriebes aufzugeben und zur Heißwindtemperaturregelung allein über den Regelkreis des Temperaturreglers 11 überzugehen. Eine geregelte Entspeicherung der Winderhitzer wäre dann nicht mehr

ίο möglich.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme kann die Wärmenachfrage auf annähernd den gleichen Wert wie vor Absenkung des Sollwertes Ti gebracht werden und der Regelkreis des Temperaturreglers 10 bleibt weiter funktionsfähig. Die Klappenstellungen der Kaltwinddrosselklappen haben sich nach zwei Blasperioden wieder soweit eingespielt, daß ein parallel versetzter Betrieb mit dem höheren Sollwert 7Ϊ der vorgeregelten Heißwindtemperatur möglich ist. Dabei hat der Regelkreis des Temperaturreglers 11 eine größere Bandbreite zu bestreichen, d. h. mehr Kaltwind muß dem Heißwind zugeführt werden.

Das Wiederhochregeln bei D auf das ursprüngliche Temperaturniveau ist ohne weiteres möglich, da die Wärmespeicherung in den Winderhitzern der geforderten Leistung äquivalent ist. Die Angleichung ist nach ebenfalls zwei Blasperioden vollzogen.

So läßt sich kurzfristig bei unveränderter Speicherung und festen Blaszeiten jede beliebige tiefere Heißwindringleitungstemperatur erreichen, ohne daß die Regelung durcheinander gebracht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Betreiben einer Gruppe von regenerativ arbeitenden Hochofenwinderhitzern, die zur Erzeugung des vom Hochofen benötigten Heißwindes wechselweise in festen Zeitabständen aufgeheizt und kalt geblasen werden, wobei die Heißwindmenge konstant gehalten wird und die Heißwindtemperatur durch Mischen von kälterem und wärmerem Heißwind in Abhängigkeit von einem ersten Sollwert und anschließendes Zumischen von Kaltwind in Abhängigkeit von einem zweiten Sollwert regelbar ist, wobei der zweite Sollwert der im Hochofen geforderten Heißwindtemperatur entspricht und der erste Sollwert etwas höher als der zweite Sollwert gewählt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei kurzfristigem Herabsetzen des zweiten Sollwertes der Heißwindtemperatur der erste, höhere Soüwert angehoben wird, so daß die vom zweiten Sollwert abhängige Heißwindtemperaturregelung durch Zumischen von Kaltwind in den Heißwind die vom ersten, höheren Sollwert abhängige Heißwindtemperaturregelung durch Mischen von kälterem und wärmerem Heißwind überlagert.