Формирование функционального шаблона доменной печи

1.

Формирование функционального
шаблона доменной печи

2. Доменные печи. Распределение доменных печей между государствами 2000-2015 г.

Доменные печи
57
51
47
41
35
37
27
27
17
17
8
8
6
7
-3
-1
-4
-7
-13
-7
6
-2
5
4
4
3
3
3
2
-2
-7
-6
-6
2
-4
2
-4
2
2
2
-3
2
1
-2
-2
-12
Всего в мире порядка 311 доменных печей:
• В работе 236 печей
• 75 печей остановлено либо демонтировано
2

3. Доменные печи. Реализованные проекты по доменным печам.

Danieli Corus
5
4
3
4
5
4
3
4
3
3
3
3
2
3
2
1
1
1
3
3
3
2
1
1
4
4
3
2
1
1
Paul Wurth
20
16
15
10
5
3
3
2017
2016
5
5
5
5
4
1
4
4
1
2
1
2005
2002
2001
1
2
2
1
1999
1998
1994
3
0
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2000
Schneider Electric
25
21
20
15
10
4
5
2
2
1
1
Аргентина
Бразилия
Германия
РФ
1991
98 проектов
8
68 проектов
8
31 проект
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
Китай
Индия
3

4. Мировой опыт* систем второго уровня доменного производства

Распределение шихтовых
материалов по сечению и
высоте
Распределение газа по
радиусу и окружности
Моделирование
непрямого
восстановления
Отслеживание
чугуновозов
Симуляция
процессов в
шахте
Тепловая карта состояния футеровки горна,
лещади и шахты
Фурменная
камера
Расчет размеров и
теплового состояния
фурменных очагов
Колошник
Расчет шихты
Определение теплосъемов в
системе охлаждения
Определение разгара горна, лещади и
отдельных зон шахты
Определение
уровня
расплава в
металлоприе
мнике
Шахта
Отслеживание шихты
Заплечики
Горн
Фундамент
Распар
Лещадь
Мировой опыт* систем второго уровня доменного производства
Отслеживание
бункерной эстакады
Прогноз содержания
Si и S
Оптимизация работы
воздухонагревателей
Минимизация расхода
топлива
Расчет экономической
эффективности ДП
Оптимизационная
модель ведения
доменной плавки
* - перечень составлен по результатам проработки предложений Primetals и Danieli Corus
4

5. Мировой опыт моделей второго уровня доменного производства (1/2)

Функционал
Эффективность модуля
Расчет шихты и определения установок для
загрузки
Подбор оптимального состава шихты для достижения требуемого качества и производительности
доменной печи
Прогноз содержания кремния и серы в чугуне по
выпускам
Прогноз и управление нагревом печи и качеством чугуна.
Стабилизация теплового состояния печи, снижение случаев отклонений от нормального режима
работы (похолодание, разогрев печи).
Распределение газа по радиусу и окружности
Контроль и управление газовым потоком.
Позволяет технологам принимать своевременные действия при отклоненях от нормальногой работы
печи (канальный, периферийный ход печи).
Тепловая карта состояния футеровки горна,
лещади и шахты
Контроль за тепловым состоянием футеровки в условиях использования пылеугольного топлива.
Принятие мер для недопущения вывода из эксплуатации печи из-за разрушения футеровки.
Определение теплосъемов в системе охлаждения
Контроль за системой охлаждения.
Принятие своевременных мер для недопущения вывода из эксплуатации печи из-за прогара
элементов охлаждения печи.
Определение разгара горна, лещади и отдельных
зон шахты
Контроль за состоянием футеровки, недопущение прорыва горна. Принятие своевременных мер по
наращиванию гарнисажа.
Отслеживание бункерной эстакады
Контроль за наполнением и работой шихтовых бункеров.
Снижение количества перешихтовок.
Оптимизация работы воздухонагревателей
Повышение температуры дутья, минимизация расхода топлива на нагрев дутья.
Минимизация расхода топлива
Минимизация расхода топлива за счет подбора оптимальных режимов работы печи
5

6.

Мировой опыт моделей второго уровня доменного производства (2/2)
Функционал
Эффективность модуля
Распределение шихтовых материалов по сечению
и высоте
Регулирование хода печи, отображение положений слоёв шихты по всей высоте, включая такую
информацию, как коэффициент основности и расход кокса в слое.
Расчет размеров и теплового состояния
фурменных очагов
Управление тепловым состоянием и формой фурменного очага, определение скорости дутья.
Определение уровня расплава в
металлоприемнике
Контроль за наполнением горна продуктами плавки. Своевременное проведение выпусков.
Сокращение количества прогоревших элементов воздушных приборов.
Симуляция процессов в шахте
Управление загрузкой и дутьевыми параметрами для оптимизации процессов в шахте.
Отслеживание чугуновозов
Улучшение логистики транспортировки чугуна. Обеспечение выполнения графика выпусков.
Повышение температуры чугуна.
Фурменная камера
Визуальный мониторинг процессов в фурменной зоне (горение ПУТ и т.д.). Своевременное
определение прогара элементов фурменных приборов, контроль за работой очагов горения.
Моделирование непрямого восстановления
Контроль за процессам восстановления с целью увеличения доли непрямого восстановления.
Отслеживание шихты
Оптимизация загрузки печи, плавности схода шихты.
Расчет экономической эффективности ДП
Управление себестоимостью чугуна. Подбор оптимальной шихты с целью снижения себестоимости
чугуна.
Оптимизационная модель ведения доменной
плавки
Экспертная система выдает рекомендации мастеру по оптимальному ведению процесса.
6

7.

АЗОВСТАЛЬ
МАТМОДЕЛЬ
ДП-2
Расчет шихты и определения установок для загрузки
ДП-4
ДП-5
ЗАПОРОЖСТАЛЬ
ДП-6
ДП-2
ДП-3
ДП-4
ММКИ
ДП-5
ДП-2
ДП-3
ДП-4
ДП-5
Расчет шихты
Прогноз содержания кремния и серы в чугуне по выпускам
Распределение газа по радиусу и окружности
Температурная модель распределения колошникового газа;
Автоматизированная система
контроля распределения газового
потока над уровнем засыпи.
Тепловая карта состояния футеровки горна, лещади и
шахты
Автоматизированная система диагностики состояния
футеровки металлоприемника и лещади доменной печи.
Определение разгара горна, лещади и отдельных зон
шахты
Разгар горна и лещади, шахты;
Разгар горна и лещади
Общие тепловые
потери ДП-5
Определение теплосъемов в системе охлаждения
Отслеживание бункерной эстакады
Автоматический режим нагрева воздухонагревателя;
Калорийность колошникового газа;
Калорийность смешанного газа;
Оптимизация работы воздухонагревателей
Минимизация расхода топлива
Расчет влагосодержания доменного газа.
Дозирование кокса; Распределение природного газа по фурмам;
Расчет размеров и теплового состояния фурменных очагов
Теоретическая температура горения;
Кинетическая энергия дутья;
Расчет прогнозируемой теоретической температуры горения кокса.
Расчет выхода чугуна и шлака.
Автоматическая система
диагностики теплосодержания горна с учетом циклов
«Накопление-выпуск».
Определение уровня расплава в металлоприемнике
Распределение шихтовых материалов по сечению и высоте
Модель
управления
механизмами
БЗУ
Система
автоматизации
загрузки
Симуляция процессов в шахте
Отслеживание чугуновозов
Фурменная камера
Прогар фурм
Расчет степени
прямого
восстановления
железа.
Моделирование непрямого восстановления
Отслеживание шихты
Расчет экономической эффективности ДП
Оптимизационная модель ведения доменной плавки
Модель, определенная для реализации на ДП3 АС
Модель реализована на ДП
7

8. Готовность агрегатов к внедрению моделей

АЗОВСТАЛЬ
ДП2
МАТМОДЕЛЬ
L0
$,
kUSD
L1
ДП4
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП5
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП6
$,
kUSD
IDL
E
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
Расчет
шихты
и
определения установок
для загрузки
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
10
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Прогноз
содержания
кремния и серы в чугуне
по выпускам
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
Распределение газа по
радиусу и окружности
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
Тепловая
карта
состояния
футеровки
горна, лещади и шахты
0
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
10
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
Определение разгара
горна,
лещади
и
отдельных зон шахты
30
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Определение
теплосъемов в системе
охлаждения
100
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
Отслеживание
бункерной эстакады
0
0
да
12
мес.
30
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
Оптимизация
работы
воздухонагревателей
20
0
нет
3
мес.
20
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
100
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Минимизация
топлива
расхода
Не
треб
.
Уровень полностью готов к внедрению модели
Уровень частично готов к внедрению модели
Уровень не готов к внедрению модели
8

9. Готовность агрегатов к внедрению моделей

ЗАПОРОЖСТАЛЬ
ДП2
МАТМОДЕЛЬ
L0
$,
kUSD
L1
ДП3
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП4
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП5
$,
kUSD
IDL
E
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
Расчет
шихты
и
определения установок
для загрузки
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
10
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Прогноз
содержания
кремния и серы в чугуне
по выпускам
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
Распределение газа по
радиусу и окружности
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
Тепловая
карта
состояния
футеровки
горна, лещади и шахты
0
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
10
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
Определение разгара
горна,
лещади
и
отдельных зон шахты
30
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Определение
теплосъемов в системе
охлаждения
100
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
Отслеживание
бункерной эстакады
0
0
да
12
мес.
30
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
Оптимизация
работы
воздухонагревателей
20
0
нет
3
мес.
20
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
100
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Минимизация
топлива
расхода
Не
треб
.
Уровень полностью готов к внедрению модели
Уровень частично готов к внедрению модели
Уровень не готов к внедрению модели
9

10. Готовность агрегатов к внедрению моделей

ММКИ
ДП2
МАТМОДЕЛЬ
L0
$,
kUSD
L1
ДП3
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП4
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
ДП5
$,
kUSD
IDL
E
СР
ОК
L0
$,
kUSD
L1
$,
kUSD
IDLE
СР
ОК
Расчет
шихты
и
определения установок
для загрузки
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
10
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Прогноз
содержания
кремния и серы в чугуне
по выпускам
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
50
0
нет
12
мес.
Распределение газа по
радиусу и окружности
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
20
5
нет
3
мес.
Тепловая
карта
состояния
футеровки
горна, лещади и шахты
0
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
10
0
да
9
мес.
0
0
да
9
мес.
Определение разгара
горна,
лещади
и
отдельных зон шахты
30
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Определение
теплосъемов в системе
охлаждения
100
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
0
0
нет
9
мес.
Отслеживание
бункерной эстакады
0
0
да
12
мес.
30
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
0
0
да
12
мес.
Оптимизация
работы
воздухонагревателей
20
0
нет
3
мес.
20
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
100
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
0
0
нет
3
мес.
Минимизация
топлива
расхода
Не
треб
.
Уровень полностью готов к внедрению модели
Уровень частично готов к внедрению модели
Уровень не готов к внедрению модели
10

11.

ПРИЛОЖЕНИЯ
11