Контур расчета заданного расхода воздуха состоит из программы определения фактического расхода топлива Pr.Т(ф), на вход которой подключены средства измерения перепада на диафрагме, установленной на подводе топлива к зоне и температуры топлива, программы формирования текущего заданного значения коэффициента расхода воздуха Pr.n и программы коррекции Pr.Dn, учитывающий топливную нагрузку зон. Программы Pr.Т(ф) всех зон связаны между собой, что также позволяет учитывать режим работы предыдущих зон.
Контур расчета отохиометрического соотношения состоит из программы расчета соотношения Pr.n* и программы расчета ожидаемого содержания кислорода в топливе, являющийся контуром адаптации для программ Pr.B* и Pr.УВ(ф).
Контур контроля фактического содержания кислорода в продуктах горения в зоне состоит из датчика кислородного потенциала, датчика температуры в точке контроля, их нормирующих преобразователей и программы вычисления фактического содержания кислорода.
В программе коррекции Pr.DO2 рассчитанное значение сравнивается с фактическим, определяется отклонение и возможность появления его при измеренном значении в зоне. Если отклонение возникло не в результате влияния давления, а в результате ошибки либо в задании расхода воздуха, либо в обработке,то величина управляющего воздействия в Pr.УВ(ф) корректируется.
Контур контроля за составом смешиваемых газов состоит из программ расчета ожидаемой теплоты сгорания, плотности и состава коксового газа – Pr.qк , Pr.rк и Pr.Ск; доменного газа - Pr.qд , Pr.rд и Pr.Сд; природного газа – Pr.qп и Pr.Сп. Программы собраны в блоки, относящиеся к соответствующему газу. На входы блоков подаются сигналы, позволяющие получать оценки для параметров на основе известного режима работы поставщиков данного газа. Для коксового газа – это число и номера работающих коксовых батарей, смена шихты, на которой они работают, количество прямого коксового газа, поступающего от коксового крыла и количество богатого газа от химического крыла. Эти данные вводятся в блок автоматически или диспетчером и определяют достаточно точно состав коксового газа, поступающего к газосмесительной станции. Ошибка в определении состава уменьшается за счет воздействия контура адаптации, реализуемого программой Pr.DСк. Для доменного газа влияющие факторы – число и номера работающих доменных печей, состав шихты и количество природного газа, вдуваемого в печи. Уточняющий сигнал идет из программы Pr.Dqп в случае, если все корректирующие и уточняющие сигналы обработаны, но полного совпадения конечных рассчитанного и фактического значения не достигнуто. Контуры определения расходов смешиваемых газов состоят из датчиков перепада давления на диафрагмах, установленных на соответствующих газопроводах, датчика температуры окружающей среды, его нормирующего преобразователя и программ расчета расходов доменного, коксового и природного газов Pr.Д , Pr.К и Pr.П , соответственно. Каждая из программ получает сигнал о плотности соответствующего газа, чем минимизируется ошибка расчета. Кроме этого программа Pr.Д получает на вход сигнал о давлении газа, так как давление доменного газа перед газосмесительной станцией изменяется в широких пределах.
Контур расчета количества и процентного состава топлива состоит из программ расчета общего количества топлива Pr.Т и программ расчета доли каждого из газов в топливе Pr.a д , Pr.a к и Pr.a п.
Контур определения теплоты сгорания топлива состоит из датчика теплоты сгорания мерного объема топлива, нормирующего преобразователя, программы расчета теплоты сгорания по расходам, долям и составам смешиваемых газов Pr. q(p) и программы расчета теплоты сгорания топлива Pr. qт.
Контур адаптации определения состава смешиваемых газов и расчета долей доменного и природного газов в топливе состоит из программ Pr.D Ск , Pr.D Сд, Pr.a д и Pr.a п.
Математическое описание объекта.
Каждой комбинации газов (Д, К, П) при заданных теплоте сгорания(Д, К, П) и содержании коксового газа в топливе (К) и определяемый как:
N = 3822 (nQ-1) + 673 (nд-1) + 91(nк-7) +(nп-17) naк (1)
где nQU, naк - номера значений теплоты сгорания и содержание коксового газа в топливе;
nд, nк, nп - номера газов.
Определяется доля доменного (Д) и природного (П) газов, входящих в данную комбинацию, при заданных q(N) и q, т. е. в топливо N.
; (2)
; (3)
где: - теплота сгорания доменного, коксового и природного газов, входящих в топливо и номер.
Для анализа влияния температуры подогрева воздуха дополнительно рассчитывается и при заданных
Тепло, выносимое воздухом, определяется как: ; (4)
Общее тепло, как: . (5)
При всех колебаниях смешиваемых газов и их количество в топливе набор чистых газов в нем остается все же ограниченным, что позволяет рассматривать топливо как результат смешения чистых газов, минуя промежуточные стадии, и рассчитать результаты сжигания как сумму результатов сжигания отдельных чистых газов, составляющих топливо. В отличии от классических методов расчета такой метод сопровождается некоторой погрешностью, но позволяет значительно упростить сам процесс расчета.
Теплота сгорания i газа определялась как сумма теплоты сгорания горючих составляющих с учетом их содержания в газе и без учета возможного взаимодействия при горении. Суммировались все 16 составляющих.
; (6) где: и - содержание и теплота сгорания к -го компонента в i -ом газе.
Аналогично для плотности i -го газа: ; (7) В соответствии с данными табл. 1., относящимся к каждому к -ому компоненту i -го газа, определялось теоретически необходимое для полного
Таблица № 1. Физико-химические характеристики топлива.
| К | компо нент | теплота сгорания МДЖ/М3 | теор. Кол-во М3/М3 О2 возд | Содер Газа, % встех. Смеси | образуется при сгорани, м3/м3 СО2 Н2О SО2 О2 N2 | молек масса кг | плотность, кг/м3 | |||||
| 1 | Н2 | 10.789 | 0.5 | 2.38 | 29.60 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.00 | 1.88 | 2.0 | 0.900 |
| 2 | СО | 12.627 | 0.5 | 2.38 | 29.60 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | 1.88 | 28.0 | 1.260 |
| 3 | Н2S | 23.154 | 1.5 | 7.14 | 12.30 | 0.0 | 1.0 | 1.0 | 0.00 | 5.64 | 34.0 | 1.521 |
| 4 | СН4 | 35.830 | 2.0 | 9.52 | 9.50 | 1.0 | 2.0 | 0.0 | 0.00 | 7.52 | 16.0 | 0.716 |
| 5 | С2Н4 | 59.055 | 3.0 | 14.28 | 6.55 | 2.0 | 2.0 | 0.0 | 0.00 | 11.28 | 28.0 | 1.251 |
| 6 | С2Н6 | 63.786 | 3.5 | 16.66 | 5.66 | 2.0 | 3.0 | 0.0 | 0.00 | 13.16 | 30.0 | 1.342 |
| 7 | С3Н8 | 91.280 | 5.0 | 23.80 | 4.03 | 3.0 | 4.0 | 0.0 | 0.00 | 18.80 | 44.0 | 1.967 |
| 8 | С4Н10 | 118.675 | 6.5 | 30.94 | 3.13 | 4.0 | 5.0 | 0.0 | 0.00 | 24.44 | 58.0 | 2.593 |
| 9 | С5Н12 | 146.120 | 8.0 | 38.08 | 2.56 | 5.0 | 6.0 | 0.0 | 0.00 | 30.08 | 72.0 | 3.219 |
| 10 | СМНN | 71.175 | 3.0 | 14.33 | 6.52 | 2.0 | 2.0 | 0.0 | 0.00 | 11.28 | 0.0 | 1.251 |
| 11 | С6Н6 | 153.570 | 7.5 | 35.70 | 2.73 | 6.0 | 3.0 | 0.0 | 0.00 | 28.20 | 78.0 | 3.485 |
| 12 | С6Н14 | 173.620 | 9.5 | 45.22 | 2.16 | 6.0 | 7.0 | 0.0 | 0.00 | 35.72 | 86.0 | 3.845 |
| 13 | С7Н16 | 201.120 | 11.0 | 52.36 | 1.87 | 7.0 | 8.0 | 0.0 | 0.00 | 41.36 | 100.0 | 4.471 |
| 14 | О2 | 0.000 | -1.0 | - 4.76 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | -3.756 | 32.0 | 1.428 |
| 15 | N2 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | 1.00 | 28.0 | 1.250 |
| 16 | Н2О | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.00 | 0.00 | 18.0 | 0.804 |
| 17 | СО2 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.00 | 0.00 | 44.0 | 1.964 |
| 18 | SО2 | 0.000 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 0.00 | 0.00 | 64.0 | 2.858 |
| 19 | возд. | 0.000 | - 0.2 | -1.00 | 0.00 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.21 | 0.79 | 28.8 | 1.293 |
Таблица № 2. Теплофизические характеристики компонентов продуктов сгорания.