Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Метод оптимизации энергетического режима рудной электроплавки медно-никелевого сырья

05.12.2019

Для анализа условий управления процессом рудной электроплавки на основе контроля внутренних свойств среды в работе руднотермическую электропечь рассматривают как преобразователь энергии и вещества.

В преобразователях энергии и вещества перенос вещества и энергии побуждается разными но природе силами и происходит в результате движения различного типа носителей, взаимодействующих между собой внутри преобразователя. В результате движения носителей в любом процессе переноса возникают необратимые потоки тепла — потери преобразователя. Общие закономерности процессов переноса в преобразователях определяются их необратимостью и характеризуются возрастанием энтропии.

Применяя методы термодинамики необратимых процессов из работы, а также результаты, полученные при оптимизации режимов преобразователей энергии и вещества в работе. В.С. Лернер сформулировал условия оптимального управления процессом рудной электроплавки следующим образом.

Для достижения оптимального режима в руднотермической электропечи необходимо обеспечить стационарный режим, а затем из ряда стационарных режимов выбрать режим максимальной интенсивности (достаточное условие оптимальности). Критерием оптимального режима является условие минимума обобщенных физических потерь, определяющее максимальное использование вводимых веществ и энергии с целью достижения желаемых технологических и технико-экономических результатов.

Для преобразователя энергии и вещества информация о его внутренних процессах может быть получена по величине контролируемых извне параметров: статической и динамической проводимости. Статическая проводимость характеризует отношение средних значений силы тока переноса и градиента сил, динамическая проводимость — приращение силы тока переноса, вызванное изменением градиента сил вдоль проводящего пути, т. е. скорость изменения силы тока переноса. Проводимость характеризует свойства пути переноса, т. е. качества объема, где проходит перенос, а следовательно, внутренние свойства преобразователи. С другой стороны, проводимость может быть определена по величине внешних потоков и сил, т. е. вне объема преобразователя. Эти свойства проводимости позволяют использовать ее в качестве главного параметра, характеризующего режим работы преобразователя.

В работе получены следующие условия оптимальности процесса рудной электроплавки:
Метод оптимизации энергетического режима рудной электроплавки медно-никелевого сырья

Здесь G = IU — электрическая проводимость расплава;

I — сила тока фазы;

U — напряжение электрод — под;

AG, Apu — градиент электрической проводимости по перемещению электрода;

Ap = Ah/H — относительное перемещение электрода;

H — уровень шлаковой ванны;

Kc — физический показатель оптимальности процесса.

В результате обработки ряда экспериментальных кривых G=f(h). снятых на руднотермической печи для плавки медно-никелевых руд, установлено, что положение точки перегиба кривой G=f(h) для установившегося режима печи соответствует экстремальному значению функции (IX.20).

На рис. 71,б показана кривая G=f(h) и рассчитанная на ее основе по выражению (IX.20) зависимость Ke=f(h). Положение экстремальной точки функции Ke=f(h) по глубине шлаковой ванны практически совпадает с точкой перегиба кривой G=f(h).

В период промышленных испытаний макета вычислительного устройства ВУРП* зависимости Ke=f(h) были получены непосредственно при различных режимах работы печи. На приведенных диаграммах регистрации значений Ke (рис. 71,а), вычисленных при помощи ВУРПа, определился достаточно четкий экстремум Ke (числа над импульсами означают величину заглубления электрода h, см).

Рассмотрим влияние изменения глубины погружении электродов на величину коэффициента Kе. Как было отмечено выше, при перемещении электродов вверх от положения, соответствующего оптимальному заглублению, повышается температура верхних слоев шлаковой ванны, увеличиваются тепловые потерн и снижается производительность печи. При этом, вследствие увеличения градиента проводимости АG/Au и уменьшения провоимости G, как следует из выражения (IX.20), коэффициент Kв возрастает.

С другой стороны при заглублении электродов ниже оптимального происходит перераспределение температурного ноля и снижается производительность ночи. В связи с тем что на данном участке шлаковой ванны градиент проводимости AG/Аu возрастает быстрее, чем проводимость G, коэффициент Ke также увеличивается.

Таким образом, для установившегося режима плавки положение электрода в точке экстремума функции Ke-=l(h), при котором Ke=min (рис. 71,6), соответствует оптимальному заглублению и обеспечивает более эффективное использование вводимой в печь энергии.

При отклонении режима плавки (загрузка и химический состав шихты, электрическая мощность, уровень ванны и другие факторы) изменяются крутизна и положение точки перегиба кривой G=f(h) и соответственно изменяется величина коэффициента Ke.

Так, при уменьшении загрузки печи шихтой повышается температура верхних слоев ванны, градиент проводимости AG/Аu возрастает и коэффициент Kc увеличивается (заглубление электродов и другие параметры при этом принимают неизменными).

При изменении химического состава загружаемой шихты уменьшается или увеличивается проводимость шлаковой ванны, что приводит к увеличению или уменьшению коэффициента Ke.

При изменении уровня шлаковой ванны так же, как и при перемещении электродов, происходит относительное смещение фокуса выделения энергии, что приводит к изменению коэффициента Ке.

Новому установившемуся режиму плавки соответствует отличное от предыдущего минимальное значение коэффициента Кe, величина которого характеризует эффективность использования вводимой энергии.

Возможность вычисления коэффициента Кe по ходу плавки по значениям электрической проводимости и градиента проводимости по перемещению электрода позволяет использовать этот показатель при построении системы оптимального управления энергетическим режимом электроплавки.

Результаты, полученные на основе экспериментальных кривых G=f(h) для PTП медно-никелевой плавки, подтверждают сформулированные о работе условия оптимального режима преобразователей энергии и вещества, заключающегося в стабилизации статической и динамической проводимостей преобразователя к минимизации в процессе поиска оптимального режима отношения приращений динамической и статической проводимостей. При этом обеспечивается минимум обобщенных потерь преобразователи.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: