Способ управления работой фосфорной электропечи

 

Изобретение .относится к электронике . Целью изобретения является уменьшение потерь фосфора со шламом путем уменьшения запьшенности печного газа. В процессе плавки фосфора измеряют фактическую запыпенность печно-. го газа, сравнивают ее с заданной величиной , определяют также фактическую величину коэффициента связи полезного напряжения с активной мощностью, сравнивают ее с заданной и по величине рассогласований изменяют напряжение печного трансформатора. 3 ил. со ел 4 |й. 4 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 05 В 7 148

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3869075/24-07 (22) 20.03.85 (46) 23.11.87. Бюл. № 43 (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промьппленности (72) И.Н.Харламова, В.А.Ершов,, Г.M.Æèëoâ, М.И.Лифсон, В.Н.Ковалев,, M.Ä.Áåñêèí, З.А.Валькова и Ю.В.Шкарупа (53) 621.3 16.718 ° 5 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР № 922066, кл. С 01 В 25/00, 1983.

Патент ФРГ № 1583469, кл. F 27 D 11/08, 1971.

„„SU 1354445 А 1 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ФОС. ФОРНОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ (57) Изобретение .относится к электронике..Целью изобретения является уменьшение потерь фосфора со шпамом путем уменьшения запыленности печного газа; В процессе плавки фосфора изме-, ряют фактическую запыленность печно-. го газа, сравнивают ее с заданной величиной, определяют также фактическую величину коэффициента связи полезного напряжения с активной мощностью, сравнивают ее с заданной и по величине рассогласований изменяют напряжение печного трансформатора. 3 ил. далее определяют ток электрода по

35 формуле

Pn Pa т =78 25 кА эU Зц тэ = и и

R = †-=2 72 мОм

Pq а 3 2

40

cos =соя arctg- О 862.

Линейное напряжение определяют по формуле

1 135444

Изобретение относится к производству желтого фосфора электротермическим способом, в .частности к управлению электротехнологического режима

5 работы электропечи.

Цель изобретения — уменьшение потерь фосфора со шпамом путем уменьшения запыпенности печного газа.

На фиг.1 приведена зависимость между запыленностью газа на выходе из печи и значением коэффициента С, характеризующего отношение полезного напряжения к полезной мощности, (кри-, вая а — для печей, перерабатывающих агломерат, кривая b — для печей перерабатывающих кусковое сырье); на фиг.2 — упрощенная блок-схема устройства, реализующего, предлагаемый способ; на фиг.3 — блок-схема логическо- 20 го блока устройства.

Устройство реализующее предлагаемый способ, содержит фосфорную электропечь 1, электрод 2, переключатель

3 ступеней напряжения печного транс- 25 форматора 4, датчик 5 тока электрода, в качестве которого используется токовый трансформатор или пояс Роговского с интегратором, регулятор 6 электрического режима, блок 7 управления перемещением электрода, задатчики 8 и 9 соответственно тока электрода и напряжения печного трансформатора, датчик 10 запыленности на входе в электрофильтр 10, блоки 11 и 12 сравнения соответственно фактической и заданной запыленности, вычислительные блоки 13 и 14, определяющие заданное и фактическое значения коэффициента С, характеризующего отношения полезного напряжения к полезной мощности, которые сравниваются в блоке

15, и логический блок 16, первый вход которого соединен с выходом блока 11 сравнения, второй вход через блок

17 запрета — с выходом блока 15 сравнения. Запрещающий вход блока 17 запрета соединен с дополнительным выходом регулятора 6. электрического режима. Выходы логического блока 16

50 соответственно соединены с переключателем 3 ступеней напряжения и входом блока 12 сравнения заданной запыпен5 2 лы + д Z и + 4С), входы второго элемента И через логический. элемент ИЛИ соединены с входами указанных блоков

11 и 15 сравнения (сигналы +4Z и

-4С). Выходы первого элемента И и элемента ИЛИ соединены с соответствующими входами переключателя 3 напряжения печного трансформатора, а выход второго логического элемента И соединен с входом блока 12 заданной запыленности печного газа.

Устройство работает следующим образом.

Задают режим работы печи: автивная рабочая мощность Р„=50 МВт, желаемая запыленность печного газа на входе в электрофильтр Z =45+ 5 г/нм .

По формуле, связывающей запыленность и величину коэффициента С, оп-. ределяют С

Хамад -А

С =-.— — -=086.

ЗаД =

Проверяют условие 0,80 4 С 4 0,95, где 0,80 — 0,95 диапазон значений С, обеспечивающий регламентную запыпенность без снижения рабочей мощности печи. Определяют заданное значение электрических параметров плавки по известным формулам:

Ра

U =-- — — — -=429 В и

13 3I cos p

Из технических данных трансформатора ЭОЦНК-54000/110, которыми оснащены печи РК3-80Ф1М и РКЗ-62ФМ, такое напряжение может обеспечить 18-ю ступень напряжения (436,5-В). Уточняют величину тока электрода по указанной формуле ности печного газа.

Логический блок 16 (фиг.3) выполнен на основе двух логических- элементов И и элемента ИЛИ, причем входы первого элемента И соединены с выходами блоков 11 и 1Ь сравнения (сигнаРа

767кА

Э 1 тЗ U cosg

Следовательно, условие, чтобы ток электрода не превышал 86 кА, (Т 86 кА) соблюдено, 45

Предположим, активную мощность печи увеличивают от 50 до 60 ИВт, причем заданное значение запнпенности печного газа, а следователЬно, и значение коэффициента C не мениот, т.е.

Z3dA=45 5 г/нм, а С=О,86 В/Вт 3

Тогда для этого режима определяют по формуле

3 135444

Соответственно регулятору 6 электрического режима задают указанные значения, т.е. ток электрода 76,7 кА и номер ступени напряжения 18, а эаглубление электрода в пределах 0,855

0,95 диаметра электрода, т.е. H»=

=(0,65 — 0,95) 1,7 м.

Шихта (фосфорит, кварцит, кокс), прошедшая предварительную обработку и анализ в отделении подготовки шихты, по конвейеру из дозаторного отделения поступает в печные бункера, а затем по загрузочным течкам (не показаны) в ванну фосфорной печи, где под действием электрической энергии, поступающий в печь от печных трансформаторов 4 через самообжигающиеся электроды 2, происходят расплавление .шихты, нагрев и возгонка фосфора.

Стабилизацию электротехнологического режима (тока электрода, сопротивления ванны печи, рабочей мощности, температуры под крышкой печи и расстояния электрод — под) осуществ- 25 ляет регулятор 6 электрического режима.

Регулятор состоит из трех контуров регулирования по мощности, току и на- . пряжению. Два первых контура являются З0 самостоятельными, а третий — вспомогательным. При режиме работы по мощности. контур регулирования по току выполняет функции токовой защиты. Отработка возмущения осуществляется в первую очередь за счет перемещения

35 электрода, при этом для обеспечения устойчивого регилирования вся зона перемещения электрода разбита на три зоны: рабочую и две предаварийные — .4О

1 верхнюю и нижнюю. Когда электрод входит в предварительные зоны, выделяется соответствующий сигнал на запрет переключения ступеней напряжения печного трансформатора. Переключение ступеней напряжения осуществляется при нахождении электрода в крайних положениях и при отклонении температуры под крышкой печи, но после устранения возмущения восстанавливается заданный номер ступени напряжения трансформатора.

В процессе плавки регулятор 6 по известному способу поддерживает заданный электрический режим перемеще55 нием электрода (F,„, блок 7) и в исключительных случаях (отсутствует возможность перемещения электрода или по другим причинам) переключением

4 ступеней напряжения (F, блок 3), но, как только возможно, регулятор 6 возвращает заданную ступень напряжения, а ток поддерживается в пределах 0,800,92 (1 мОм). При этом, если напряжение увеличивается, ток надо уменьшить до 75,8-.76,0 кА, что составляет

0,82 (1 мОм), если напряжение уменьшается, ток увеличивают до 78-80 кА, но не более 86 кА, чтобы поддержать заданную мощность.

Два раза в смену отбирают пробу шпака для определения P 0 в нем и пробу пыли на выходе электрофильтра

10 датчиком. Если запыленность находитон н заданном диапазоне (45+-5 т/нИ то на выходе блока 11 сравнения нет сиг нала разбаланса и на входе логического блока 16 сигнал отклонения отсутствует.

При заданном электрическом режиме и относительно низком значении "40"

=0,86 В/Вт 33 запыленность печного газа на входе электрофильтра 42 г/нм,. т. е. в пределах заданного значения

45+ 5 г/нм .

При работе на выбранном электрическом режиме в вычислительном устройстве контролируется фактическая величина коэффициента С, т.е. реализуется уравнение

Un

С= — — — -=087.

О,33

Рп

Сравнивают полученное значение коэффициента Сф с С д, и, так как Д =

=0,01, на выходе блока 14 сигнал об отклонении отсутствует (чувствительность усилителя устанавливается + d

=0,03) .

Таким образом, на входах логического блока 16 сигналы об отклонении коэффициента С и запыленности печного газа отсутствуют и поэтому корректировки первоначально заданного режима не требуется.

U =CP =С (-"- y ) зн218,6 В.

3 а"тп

1354445

Далее определяют ток в электроде

=--= ††-=88 9 кА

Рп Рь 19л

U ЗЦ и активное сопротивление на фазу

R = — — = 2 53 мОм

Ра

3?г а линейное напряжение определяют по формуле

У =63 I,йг+хг =461 В, где x — фазное, реактивное сопротивление, равное 1, 6 мОм, это напряжение соответствует ступени напряжения 461,5 В.

При проверке отношения заданного тока электрода к номинальному получают т.е. оно превышает допустимое значение 0,92, соответствующее току 86 кА.

Поэтому для поддержания заданной мощности Р=60 МВт необходимо уменьшить ток электрода и увеличить напряжение, т.е. задают 15-ю ступень напряжения

U =480 В, а так как положение электрода остается неизменным, К =2,53 не изменяется. Определяют новое значение тока электрода по формуле

Р

I = — — — — — =85 4кА

3 ь ь 3 U cosg причем cos q определяется.по схеме х

cosg=cos arctg -=0 845.

Проверяют ток электрода

При работе на выбранном электрическом режиме в вычислительном блоке определяется фактическое значение коэффициента С, характеризующего отношение полезного напряжения к полезной мощности. В данном случае С Ф „,= о,ьъ — — В/Вт

О,ЬЬ

Р„

На вход вычислительного блока поступают значения Us и Рп, определяемые известным способом, а именно: определяют фактический электрический коэф-. фициент f „ по формуле г

31 э -г пот

=1 - — — - — — =0 96 зл P ь ь а

Р= — =182МВт.

Ра

3 ь

"л=Рп/Тз=224ь8 В;

Un

С = ††-- = 0,90 В/Вт

o,1г

Р„

Значение С „, поступает в блок сравнения, где сравнивается с заданным значением С =0,86 и на выходе блока появляется сигнал разбаланса

+dC=0 04, т.е. фактическое значение коэффициента больше заданного.

Если на запрещающем входе блока запрета нет сигнала f, (об отклонении тока электрода от заданного значения), сигнал +dC поступает на вход первого логического элемента И, При данном режиме запыпенностьь измеренная на входе электрофильтра, равна 49 г/нм, т.е. на втором входе логического элемента И сигнал об от клонении запыленности отсутствует, а следовательно, и на выходе блока 16.

Возможные случаи отклонения параметров от заданного и применяемые . регулирующие воздействия следующие.

Пусть запыленность превышает заданное значение, т.е. Z<ÄÄ,=53 г/нм, тогда на первом логическом элементе имеются два сигнала + д Z и + ЛС, а на выходе логического элемента появляется сигнал U„ c(, т.е. на уменьше ние полезного напряжения, а следовательно, и уменьшение значения коэффиЗО eHTs С.

В процессе работы печи могут возникнуть различные ситуации отклонения регулируемых параметров.

Например, запыленность печного газа на входе электрофильтра 42 г/нм, на выходе блока сравнения имеется сигнал об отклонении величины коэффициента С от оптимального значения, но при этом изменяется ток электрода, 40 например вместо 77 стал 83 кА сооть ветственно активная мощность фазы увеличивается и, следовательно, коэффициент С (0,8, однако сигнал на логический элемент ИЛИ не поступает, потому что на запрещающем входе бло45 ка 17 запрета появляется сигнал запрета f, запрещающий переключение ступеней напряжения. Это вызвано тем, что регулятор перемещением электрода отрабатывает возмущение. Если на вхо50 де логического блока ИЛИ присутствуют два сигнала d Z ) +5,0 и лС ) -0,03, т.е, +dZ и -hC (такое положение возможно при неудовлетворительном состоянии электрофильтров), на выходе ло- гического блока 16, так как на запрещающем входе блока 17 нет сигнала запрета (f,), появляются два сигнала: один на увеличение напряжения

7 1354 (U„) печного трансформатора и второй на изменение задания по запылен-, ности печного газа (на вход блока

12), так как при сложившихся условиях поддерживать заданную запыленность печного газа (Е „=45+ 5 г/нм ) невозможно.

В соответствии с сигналами заданное значение запыленности 50 5 г/нм .

Корректировка задания может осуществляться по разному — дискретно, например с шагом 5 — 10 г/нм, или, если фактическая запыленность меньше регламентной, в качестве заданного можно принять ее, тогда значение С определяют по формуле

Еэад -А

С = — — — =09

3ад

445 8 ровку задания по запыленности печного газа.

Таким образом, при работе фосфорных печей в соответствии с изобретением при мощностях печей до 50 МВт можно обеспечить уровень запыленности печного газа., 40 г/нм, и при рабоI чих мощностях печей РКЗ-72ф и РК31р 80ф более 50 МВт соответственно 50 г/нм, т.е, значительно ниже регламентных значений.

Таким образом, повышение качества управления работой фосфорной печи позволит снизить потери фосфора со

:шламом не менее, чем íà 401 без снижения рабочей мощности печей.

Формула из о бр ете ния

Z элд -А

С = — — — =0 924.

3аА К

Если корректировка осуществляется по второму варианту, необходимо проверить условие 0,8 4 С 0,95.

Фактическое значение С определяет- ся в вычислительном блоке, куда поступают сигналы, пропорциональные мощности и напряжению (P, Бл). Эти значения сравниваются в блоке 15 с заданным значением, и в случае разбаланса на входе логического блока появляется сигнал 4С.

Таким образом, на первый логический элемент И поступает сигнал, когда фактическая запыленность больше заданной и величина коэффициента С больше заданной. При отклонении фактической запыленности от заданной сигнал поступает одновременно и на логический элемент ИЛИ, и на его выходе появляется сигнал об отклонении запыленности, т.е. +BZ и сигнал на увеличение напряжения (Б л), т.е. на уменьшение величины С. Если 8 Z отсутствует, а величина коэффициента С меньше заданной, на выходе логического блока 16 появляется сигнал на увеличение напряжения. Если на входе логического элемента ИЛИ имеются оба сигнала +Ь2 и -dC соответственно на выходе второго логического элемента И появляется сигнал на корректиСпособ управления работой фосфорной электропечи, при котором контролируют положение электродов в ванне

25 печи, температуру под крышкой печи и запыленность отходящих из печи газов, задают коэффициент., характеризующий связь полезного напряжения с активной мощностью, регулируют активную мощность путем перемещения электродов и переключения ступеней напряжения печного трансформатора, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью уменьшения потерь фосфора со шламом путем

35 уменьшения запыленности печного газа, в процессе плавки измеряют фактическую запыленность и определяют фактическую величину коэффициента связи полезного напряжения с активной мощ4О ностью по фактической мощности и полезному напряжению, сравнивают полученные величины с заданными значениями и,. если запыленность и величина указанного коэффициента больше задан46 ных значений, уменьшают напряжение переключением ступени трансформатора, если фактическая запыленность больше заданного, а коэффициент меньше заданного значения„ увеличивают напря50 жение и заданное значение запыленнос- ти, если запыленность меньше (равна) заданной, а коэффициент меньше заданного значения,,увеличивают напряжение, 1354445 E рщ Яу дд g g ðä opz tu p,oa r

Составитель Е.Косарев

Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Редактор И.Горная

Заказ 5717/56 Тираж 799

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4