Способ управления электротехнологическим режимом закрытой электропечи для получения фосфора

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОгаЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ЗАКРЫТОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА, при котором поддерживают во время плавки сопротивление фаз печи в заданных пределах перемещением электрододержателей с электродами и перепуском электродов относительно электрододержателей и величину перепуска определяют пропорционально количеству электроэнергии, введенному в каждый электрод за время между перепускамц, о т л и ч a ющ и и с я тем, что, с целью повышения производительности печи и надежности в работе электродов путем поддержания оптимального положения электродов, определяют положение электрододержателей в период.между перепусками, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным, определяют содержание шлаке в период между перепусками, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным и перепускают элек-троды через промежуток времени -4 3,6 - 3,65 -10 , м , PC йд - диаметр электрода, см; где L - заданная величина перепуска , см; п - число электродов; PJ, - прогнозируемая средняя (Л мощность за время между перепусками, МВт; на скорректированную величину П . yil см. РСю где W1i- количество электроэнергии, введенной в электрод за пе4 риод мезкду перепусками, СО МВт/ч; Л1 - приведенная к заданной ве4 ) личина рассогласования; - коэ4ф1циент, зависящий от Л 8 Дс - приведенная к заданной величина рассогласования; о(,2 - коэффициент, зависящий от 4С.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР (2! ) 3384088/24-07 (22) 18.01.82 (46) 23.10.84. Бюл. У 39 (72) М.П.Арлиевский, Г.M..Æèëoâ, В.А.Ершов, Л.М.Воложин, 10.Â.Шкарупа, Е.А.Селицкий, С.К.Савицкий и М.П.Булдаков (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промьппленно сти (53) 621 . 365. 2 3 (088. 8) (56} 1. Струнский Б.М. Руднотермические плавильные печи. M., "Металлургия ", 1972, с. 223.

2. Патент США Ф.3872231 кл. 13-13, 1975.

3. Патент Франции Ф 2110972, кл. F 27 D 19/00, 1972. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНСЛОГИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ ЗАКРЫТОЙ

ЭЛЕКТРОПЕЧИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА, при котором поддерживают во время плавки сопротивление фаз печи в заданйых пределах перемещением электрододержателей с электродами и перепуском электродов относительно электрододержателей и величину перепуска определяют пропорционально количеству электроэнергии, введенному в каждый электрод за время между перепускамн,.о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности печи и надежности в работе электродов путем поддержания оптимального положения.,СШ.„1120494

3(59 Н 05 В 7/148; F 27 D 19/00;

C0I В 2502 электродов, определяют положение электрододержателей в период. между перепусками, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным, определяют содержание Р 05 в период между перепускамй, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным и перепускают элек-троды через промежуток времени у2

/М

4=36 — 365 10 — — — — ч

-+ э и

Ф Э У Э

Рс где 8э — диаметр электрода, см; — заданная величина перепуска, см; — число электродов;

Р— прогнозируемая средняя мощность. sa время между перепусками, МВт; на скорректированную величину (l -Mq. 4 3 -3 4ñ) I. Mh.n

П вЂ” — — — - ——

Рст, где ФЬ- количество электроэнергии, введенной в электрод за период между перепусками, МВт/ч;

dP — приведенная к заданной величина рассогласования; о,, — коэффициент, зависящий от 40;

4c — приведенная к заданной величина рассогласования; сС вЂ” коэффициент, зависящий от 4С.

10 !

25

35

1 112

Изобретение относится к электротермии и касается эксплуатации руднотермических электропечей закрытого типа.для производства фосфора.

При эксплуатации электропечей дпя производства фосфора дискретно перепускают электрод относительно электрододержателя по мере его расхода, поддерживая длину электрода в оптимапьных пределах.

Известен способ, при котором электрод опускают относительно электрододержателя Г13.

К недостаткам следует отнести отсутствие в управлении перепуском электродов каких-либо связей с электротехнологическим режимом, что приводит к значительному отклонению длины электрода от оптимальных значений положения электрододержателя и как следствие — к недобору мощности и производительности печи е

Известна. автоматическая система измерения длины электродов в злектропечах с выдачей сигнала на перепуск электродов, в которой длина. электрода вычисляется по результатам измерения веса электрода с учетом подъемного усилия (2 j..

Недостатком/ такой системы является высокая погрешность измерения длины рабочей части электродов закрытой фосфорной печи из-за малой величины расхода электродов между проводимыми перепускаьы. Необходимость проведения перепусков при расходе каждого электрода не более

50-100 кг вызвана свойствами само.— спекающихся электродов. расположением зоны коксования ниже контактных водоохпаждаемих плит. При весе электрода с электрододержателем

30-40 т расход электрода между перепусками 50-100 кг составляет 0,210,4Х, что соизмеримо с погрешностью

,любой системы.

Наиболее близким по технической сути является способ управления элек тротехнологическим режимом закрытой электропечи для получения фосфора, при котором поддерживают во время плавки сопротивление фаз печи в заданных пределах перемещением электрододержателей с электродами и перепуском электродов относительно электрододержателей и величину перепуска определяют пропорционально

0494 2 количеству электроэнергии, введенному в каждый электрод между перепускамн ГЗ 3.

Недостатками известного способа являются невозможность определения положения электрода в ванне печи для сплошных самоспекающихся электродов, используемых в фосфорных печах, так как в известном способе положение торца электрода предпо- лагается измерять в полом электроде, а также отсутствие связи автоматического управления перепуском электродов с такими важными технологическими параметрами, как положение электрододержателя и содержание остаточного содержания пятиокиси фосфора в шлаке, характеризующем углеродистый режим печи. Это в свою очередь приводит к недобору электрической мощности и снижению производительности печи из-за (отсут ствия корректировки величины разо- вых перепусков электродов (т.е. длины электродов ) с учетом указанных выше параметров за счет перемещения электрододержателя в крайние положения и колебаний Р 05 в шлаке, Целью изобретения является повышение производительности печи и надежности в работе .электродов путем стабилизации электротехнологического режима работы печи.

Цель достигается тем,что согласно способу управления электротехнологическим режимом закрытой электропечи для получения фосфора, при котором подцерживают во время плавки сопротивление фаз печи в заданных пределах перемещением электрододержателей с электродами и перепуском электродов относительно электрододержателей и величину перепуска определяют пропорционапьно количеству электроэнергии, введенному в каждый электрод за время между перепусками, определяют положение электрододержателей в период между перепускамн, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным, определяют содержание Р205 в шлаке в период ,между перенусками, усредняют его за этот период и сравнивают с заданным и перепускают электроды через промежуток времени,4 d L

=З 6 — 3 65 10 - — — — ч

Э ° p 1 с

1120 где d

L п

Р см з — диаметр электрода, см — заданная величина перепуска, см; — число электродов; — прогнозируемая средняя

5 мощность за время между перенускаьы, МВт; на скорректированную величину (1- 4 > — 1г с) L W n р ф где Mh .— количество электроэнергии, введенной в электрод за период между перепуска(MH MBT/÷

М вЂ” приведенная к заданной величина рассогласования с „ -.коэффициент, зависящий от dt;

dC — приведенная к заданной величина рассоглааования, а г — коэффициент, зависящий от dC.

Указанное время между перепусками позволяет поддерживать зону коксования электродов на требуемом .уровне, исключить ее перемещение в широком диапазоне, и как следствие повысить надежность работы электродов за счет повышения их механической прочности.

Необходимость корректирования величины перепуска с учетом положения электрододержателя и содержания Р20 в шлаке обусловлена следующей основ- 35 ной причиной: фосфорная печь, как и все руднотермнческие печи, имеет значительную инерционность (25-35 ч) по воздействию входных параметров, связанных с шихтой, на выходные 40 параметры, а именно: .содержание РгО . в шлаке, температуру печного газа, производительность печи. Поэтому при отклонении от нормы одного из таких входных параметров как химн- 45 ческий или гранулометрический состав шихты, либо нарушение весового соотношения компонентов шнхты, происходит нарушение углеродистого режима печи, отклонейие содержания Р О 50 в шлаке, что приводит к нарушению технологического процесса печи на

25-35 ч вследствие большой инерционности процесса, состоящей из транспортного запаздывания и переходного 55 режима.

В течение этого времени, например, в случае зауглероживания ванны

494 ф печи, электрододержатель начинает перемещаться в крайнее верхнее положение и при достижении крайнего верхнего положения регулятор. электрического режима снижает напряжение на

1 электродах для поддержания активного сопротивления в заданных пределах.

Снижение напряжения на электродах приводит к снижению мощности печи.

Для того, чтобы в этот период работы печи поддерживать максимально возможную мощность и исключить возможность перемещения электрододержателя в крайнее верхнее положение, корректируют величину перепуска в сторону уменьшения. При нарушении режима выпуска шлака возможно его накопление в ванне печи, что приводит также к перемещению электрододержателя вверх. При этом содержание Р О в шлаке будет находиться в заданных пределах, так как не было нарушений по входным параметрам, связанных с шихтой.

Поэтому корректировка величины перепуска будет проводиться только по положению электрододержателя.

Проведение перепуска на скорректированную величину позволяет уменьшить скорость перемещения электрододержателя и увеличить время раб,оты печи на максимально возможной мощности, что позволяет повысить коэффициент использования максимальной мощности на 2-6Х.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — графики для определения коэффициентао 1, на фиг. 3 — графики для определения коэффициента о

В ванне электропечи 1 размещены электроды 2. Блок 3 прогнозирования мощности, блок 4 задания величины перепуска, блок 5 вычисления промежутка времени между. перепусками входят в устройство управления печью. Сигнал с блока 6 положения электрододержателя через блоки 7 усреднения и блок 8 сравнения, а также сигналы с блока определения

Р 0 в шлаке квантометра 9 через блок 10 усреднения и блок 11 сравнения подают на блок 42 вычисления коэффициента коррекции, выход которого подключен к входу блока 13 вычисления скорректированной величины перепуска, куда через блок 14

94 а составляют и E<= 20 см, 4 E;,= 15 см и 4Р,-„= 22 см. Из блока 7 сигнал усредненных значений 2 положения электрододержателей поступает в блок 8, где сравнивается с заданным

1 верхним и нижним значением 3 положения электрододержателя. В нашем случае E, E; . f f-„меньше нижнего задайного значения 40 см.

Тогда определяется приведенная величина рассогласования между усредненными и заданными значениями по\ ложения электрододержателей для каждогоо эл ектр од а

20 — 40

5E = — — —.— — =-0 5 е Е

S 11204 суммирования подают сигнал со счетчика .15 активной электроэнергии электрода 2, а также сигналы с блоков 3, 4 и 5. С выхода блока 13 сигнал идет на управляющее устройство 16, а с не- 5

ro - на исполнительный механизм 17 каждого электрода.

Пример осуществления предлагаемого способа управления на закрытой электропечи для получения фосфора !0 типа РК3-72ф.

Дпя реализации предлагаемого способа необходимо задать параметры технологического процесса: диапазон колебания содержания Р О в шла- !5 ке 1,3-1,5Ж; диапазон колебания положения электрододержателей 40-60 см; диапазон изменения активного сопротивления фаз 3,2-3,8 мОм.

Управление перепуском электродов происходит следующем образом.

На электропечи, оборудованной тремя самоспекающимися электродами диаметром 170 см, задают прогнозируемую мощность 58 МВт из блока до проведения следующего перепуска электродов. Активное сопротивление фаз поддерживается 3,2-3,8 мОм регулятором электрического режима

"Фоскар" путем перемещения электро30 додержателя. От исполнительного механизма 17 перепуска электрода сигнал об окончании предыдущего перепуска каждого электрода поступает в блок 5, где производится определе35 ние промежутка времени до проведения следующего перепуска каждого электрода по формуле

-4 C1 L 11

z ь -3 60-3 65 -!О

У I

P с

15 — 40,41- = — — ——

- 40

= — 0,625;

22 — 40

aE-=

= — 0,45.

Время до проведения следующего перепуска в данном примере составляет 1,61 ч. В .блок S также поступает сигнал из блока 4 задания разовой величины перепуска 3 см. !

От исполнительного механизма перемещения электрододержателей, соединенного с сельсин-датчиками положения электрододержателей 6, сигнап о текущих значениях каждого электрододержателя поступает в блок 7, где текущее значение положения электрододержателя усредняется за время i -- l 61 ч. Сигнал о величине времени, за которое производится усреднение, поступает в блок 7 из блока 5. Усредненные значения каждого электрододержателяи по графику (фиг.2) определяется коэффициент o(,„;, равный с „ (+0,26); Ы,„„-= (+,0,29); о(„,, =

= (+0,24) .

Сигнал полученных значений коэффициента ц(.поступает из блока 8

1j в блок 12, где определяется корректировочный коэффициент. В это же время при выпуске шлака из электропечи отбирают пробы шлака с частотой .0,5-1 ч, которые поступают на квантометр 9, где они анализируются на содержание Р О (С;) и сигнал о текущем значении P Î - в шлаке поступает в блок 10, куда также поступает сигнал о времени 7 =

1,61 ч из блока 5. В блоке 10 текущие значения (С;) усредняются за время Т = 1.61 ч С = 2,57.

Сигнап усредненного значения С, из блока 10 поступает в блок 11, где происходит сравнение с заданным значением содержания Р О6 в шлаке (См„ ). В блоке 11 йри напичии рассогласования между С, и С „ (2,57

) 1,5 ) определяется приведенная величина рассогласования и по графику (фиг.3) определяется коэффициент oLg равный (-0,2 ), Сигнал из блока 11 поступает в блок 12, где определяется корректировочный коэффициент 0(,, равный ь(= 1 — о 1 49 - е(дс = 1,27;

1120494

Сигнал значений с ; из блока 12 поступает в блок 13, где определяется скорректированная величина перепуска П . От каждого электрода через счетчик 15 активной электро- 5 энергии сигнал поступает в блок 14,,где суммируется количество электроэнергии, введенной в электрод з.а время с = 1,61 ч. Сигнал времени по-. ступает в блок 14 из блока 5. Количество электроэнергии, введенной в каждый электрод за время Т= 1,61 ч, составило ФЪ = 30,8 МВт ч, 9/

= 31,5 МВт.ч, Ю h = 30,2 МВт ч. Из блока 14 сигнал ЯIЪ ;ФЬ;,; N ;„поступает в блок 13. В блок 13 также поступают сигналы из блока 5— время Ф = 1,61 ч, блока 3 — прогнозируемая мощность 58 МВт, блока 4— заданная величина разового перепус, ка электродов L,= 3 см. В блоке 13 определяется скорректированная величина перепуска каждого электрода по выражению

1,27 3 ° 30,8 3

Использование предлагаемого способа позволяет стабилизировать электротехнологический режим работы фосфорных печей, что дает возможность повысить коэффициент использования максимальной мощности на 33 и КПД печй на 0,57, что в конечном итоге позволит увеличить выпуск фосфора на одной печи на 3,77.

oL 1„%%;, п

П

Рс i .581,61

3,77 см.

П;, = 4,01 см; П;.= 3,64 см.

Сигнал III, П;, и П@ из блока 15 поступает в управляющее устройство

16 и из него — на исполнительный механизм 17 перепуска каждого электрода. После проведения перепуска каждого электрода сигнал об окончании перепуска поступает иэ.исполни-. тельного механизма 17 в блок 5, где повторяется определение времени для последующего перепуска.

1120494 7РЮб 30дОККЫХ

ЮЮУ 1У)УУУ

-10-0,8- 6-Р,Ф-0,2 02 09 0Е 08 16

Фиг.2

Люа ыРалмыл дЖУУАУЫР

-jru - Р,У

Фиг.3

Вакаэ 7761 44 . Т ва 782 По у сиое

4алиап ППП Затаит, г.Уагород, .ул.Проектная, 4