Способ автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое

 

Изобретение относится к цветной металлургии , в частности к получению закиси никеля в печах КС. Цель изобретения -уменьшение потерь металлов с пылевыносом и экономия кислорода. Для этого допонительно измеряют содержание серы в концентрате, определят величину отклонения от заданного значения по формуле A Cs С§ад - Csi, где Д Cs - отклонение содержания серы в концентрате от зада иного значения; С|ад - заданное значение содержания серы в концентрате; Csi - измеренное значение содержания серы в концентрате, вычисляют производную содержания серы в концентрате по формуле dCs/dT Csi - Cs л - л/Я - r(i - 1), где dCs/dr- производная содержания серы в концентрате: CsA-Л - предыдущее значение содержания серы в концентрате; ъ - момент времени измерения текущего содержания серы в концентрате; Т(и) - момент времени измерения предыдущего содержания серы в концентрате, определяют величину коррекции управляющего воздействия - изененеия расхода кислорода в зависимости от взвешенной суммы величин отклонения содержания серы в концентрате от заданного значения и производной содержания серы в концентрате по формуле AQ.02 Kn-ACs+Kg-(dCs/dr), где AQoz требуемая коррекция величины управляющего воздействия расхода кислорода; Кп и Kg - настроечные коэффициенты; (Кп 0.8- -1,1; Kg 0,5-0,7), затем изменяют управляющее воздействие по расходу кислорода на величину вычисленной коррекции, а расход воздуха корректируют в обратной зависимости от изменения расхода кислорода . 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Ov сл о сл о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 22 В 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4665726/02 (22) 24.03.89 (46) 30.06.91. Бюл. ¹ 24 (71) Комбинат "Североникель" им. В,И.Ленина (72) Л,Ф.Гладких, А.M.Ãëåáîâ, Е,П.Журавлев, А.Ф.Астафьев, Б.И.Николаев, В.Д.Жидовецкий, Н.К.Спицын, B.È.Ãóãëèí и Б.А.Федюк (53) 669.243.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1501518, кл. С 22 В 1/10, 1988. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА С ОБОРОТАМИ В

КИПЯЩЕМ СЛОЕ (57) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению закиси никеля в печах КС. Цель изобретения — уменьшение потерь металлов с пылевыносом и экономия кислорода. Для этого допонительно измеряют содержание серы в концентрате, определят величину отклонения от заданного значения по формуле Л Cs = CF — Csi, где Ь Cs — отклонение содержания серы в концентрате от заданного значения; Сз"4— заданное значение содержания серы вкон, Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при автоматическом управлении процессом обжига в кипящем слоем.

Цель изобретения — уменьшение потерь металлов с пылевыносом и экономия кислорода.

На чертеже показана схема установки, реализующей предлагаемый способ автоматического управления процессом обжига

„„5U,, 1659501 А1. центрате; Cs — измеренное значение содержания серы в концентрате, вычисляют производную содержания серы в концентрате по формуле dCs/Ch= Cs — Cs { ))/hf — h(<-1), где dCs/dh- производная содержания серы в концентрате; Cs {,,) — предыдущее значение содержания серы в концентрате; т1— момент времени измерения текущего содержания серы в концентрате; Го-11 — момент времени измерения предыдущего содержания серы в концентрате, определяют величину коррекции управляющего воэдействия— изененеия расхода кислорода в зависимости от взвешенной суммы величин отклонения содержания серы в концентрате от заданного значения и производной содержания серы в концентрате по формуле

ЛОО2= Kn ËCS+ Кц (оСя/оГ), где ЛОО2— требуемая коррекция величины управляющего воздействия расхода кислорода; Кп и

Kg — настроечные коэффициенты; (Kn = 0,8— 1,1; Kg = 0,5 — 0,7), затем изменяют уп равляющее воздействие по расходу кислорода на величину вычисленной коррекции, а расход воздуха корректируют в обратной зависимости от изменения расхода кислорода. 2 з, п. ф-лы, 1 ил, никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое.

Установка содержит печь кипящего слоя, шнековый транспортер, линию загрузки оборотов. весоизмеритель оборотов и . анализатор содержания серы в концентрате.

В управляющее вычислительное устройство 1 вводят задание по расходу дутья, при помощи анализатора 2 определяют со1659501 держание серы в концентрате и после взвешивания на весоизмерителе 3 — величину загрузки оборотов, Управляющее вычислительное устройство 1 рассчитывает задание регулятору 4 5 по расходу кислорода в зону 5 загрузки и регулятору 6 задание по расходу кислорода зону 7 подины, примыкающей к зоне 5 агрузки, по формуле:

Оо2= Кп (20-Cs>)- Kg(CS -Cs())+

+ коб боб пРи С < 20%, 08, =03;

QS2 =0,?, 15

rtpe Q — задание по расходу кислорода в печь КС, тыс.м /ч;

Cs — текущее содержание серы в концентрате, %;

Ко — коэффициент пропорциональности (0,8 — 1,1);

032 — задание по расходу кислорода в

Зону 5 загрузки, тыс.м /ч;

ОЬ вЂ” задание по расходу кислорода в 25 зону 7 поуины, примыкающей к зоне загрузки, тыс.м /ч;

Cs (, 11 — содержание серы на предыдущем шаге, %;

Kg — коэффициент пропорциональности перед производной содержания серы (0,5—

0,7); боб — вес загружаемых оборотов, т;

Коб — КОЭффИцИЕНт ПрОПОрцИОНаЛЬНО- 35

Сти перед расходом оборотов (0,1-0,3).

В зависимости от величины задания по расходу кислорода устройство 1 определяет задание регулятору 8 по расходу воздуха в

Зону 5 и регулятору 9 задание по расходу 40 воздуха в зону 7 по формулам:

Мозд = Мозд Ооф1

Овозд = Овозд — Оо, о и и где 01озд — задание по расходу воздуха в зону 5, тыс.м /ч;

Очвозд суммарное задание по расходу дутья в зону 5, тыс.M /÷; 50

Овозд задание по расходу воздуха в зону 7, тыс.мэ/ч;

Ов3зд — суммарное задание по расходу дутья в зону 7, тыс.м /ч. з

Пример 1 (по известному способу).

Управление процессом без корректировки расхода кислорода по содержанию и скорости изменения (производной) содержания серы в концентрате.

Средняя производительность печи составляет 13,6 т/ч.

Расход дутья, тыс.м /ч; воздух 19,0; кисз . лород 3,5, средний коэффициент избытка по общему содержанию кислорода в дутье

1,87.

Температура в слое изменяется в пределах 1040 — 1190 С.

Гранулометрический состав полученного огарка находится в пределах, %;

Фракция +1,2 мм 8 — 20

Фракция -1,2+0,5 мм 20 — 70

Фракция -0,2 мм 0 — 30%

По материальному балансу определяют средний пылевынос, составляющий 38% от загрузки концентрата. С учетом имеющихся зависимостей потерь от пылевыноса определяют потери никеля при таком режиме обжига в размере 1,7% от загрузки.

Содержание диоксида серы в газах после печи КС находятся в пределах 5 — 15%, Загрузка оборотов, расход кислорода и воздуха с течением времени не изменяется.

B начале контрольного периода содержание серы в концентрате составляет

19,8%.

Температура в слое 1192 С. Через 6 ч работы содержание серы в концентрате снизилось до 17,2%. Вследствие этого нача- . ла падать температура несмотря на принятые меры по увеличению загрузки, Это объясняется несбалансированностью тепла на данном температурном уровне иэ-за большого количества балластной нагрузки в виде пыли концентрата и связанной с ней физически влаги, Примерно в течение 1? ч температурный уровень ниже требуемого. В этот период процесс шел с повышенным пылевыносом, получали огарок с повышенным количеством мелкой фракции. Режим обжига нормализовали лишь при уменьшении подачи пыли в сгустители и увеличении содержания серы в концентрате до 19%.

Накопленную в пылеулаливающих системах пыль за период температурного сбоя режима обжига предстояло перерабатывать вне контрольного периода при установке в задании на режим повышенной концентрации кислорода в дутье, Удельный расход кислорода эа период "

250 м на 1 т концентрата. Обычно (как в данном случае) при ручном управлении поддерживают черезмерно высокий избыток кислорода из-за опасения перегрузить печь.

В целом период характеризуется тепловой неустойчивостью, резкими колебаниями выходных параметров процесса и неудовлетворительными технико-экономическими показателями.

1659501

Мозд = 01озд - 08,;

Овозд = Овззд 0, Пример 2. Автоматическое управление процессом с корректировкой расхода кислорода по содержанию и скорости изменения (производной) содержания серы в концентрате.

Уравнения для расчета задания и автоматического регулирования расходами воздуха и кислорода имеют вид:

Оо2 = 0,26об+ 0,9(20- Cs ) -0,6

dCs

dl где Qo2 — задание по расходу кислорода, тыс.м /ч;

Ооб — расход оборотов, т/ч;

Cs — текущее содержание серы в концентрате, %;

dCs — скорость изменения (производбт ной) содержания среды в концентрате, %/÷;

08, =0,3;

ОЬ =07, где 082 — задание по расходу кислорода в форкамеру, тыс.м /ч;

052 — задание по расходу кислорода на . анодину, тыс.мз/ч. где С4>зд — задание по расходу воздуха в форкамеру, тыс.м /ч;

О ЬД вЂ” задание по расходу дутья в форкамеру, тыс.м /ч, Овозд задание по расходу воздуха на подину, тыс.м /ч;

Ов3зд — задание по расходу дутья на поди ну, Tblc. M /÷.

Периодически (один раэ в час) отбирают пробу никелевого концентрата, отправляют по пневмопочте на рентгеноспектральный квантометр для анализа на содержание серы, результаты анализа получают по телетайпу и вводят в ЭВМ. Запаздывание в анализе составляет от 40 мин до 1 ч.

В ходе эксперимента средняя производительность печи КС по переработке концентрата составляет 13,8 т/ч. Загрузка, оборотов стабильна.

Расход дутья составляет, тыс.м /ч: воздух 17,0 — 18,0; кислород 1,8 — 3,5, средний коэффициент избытка дутья (по суммарному содержанию кислорода в дутье) 1,3.

Температура в слое изменяется в пределах 1100-1160 С.

Гранулометрический состав полученного огарка находится в пределах, %;

Фракция +1,2 мм 8-12

Фракция — 1,2+0,5 мм 40-60

Фракция — 0,2 мм 2 — 5

По материальному балансу определяют средний пылевынос за период 27% от загрузки концентрата. С учетом имеющихся зависимостей потерь металлов от пылевыноса потери только никеля при данном режиме составляют 1,1%, Содержание диоксида серы в газах после печи находится в пределах 10-17%.

В период наблюдений содержание серы в концентрате изменялось в пределах 16,3—

19,5%. Температура в слое поддерживалась на оптимальном уровне в течение всего контрольного периода благодаря практически непрерывному соответствию прихода и расхода тепла в печи КС при любых концентрациях серы в концентрате. Это достигалось тем, что при снижении содержания серы в концентрате автоматически вносилась поправка на качество дутья по кислороду. Чем больше снижение содержания серы в концентрате, тем большая величина концентрации кислорода поддерживалась в дутье и наоборот. Причем концентрация кислорода в дутье изменялась соответствующей корректировкой подачи кислорода в дутье и обратной по объему подачей воздуха. B период приближения к минимальному содержанию серы в концентрате суммарная концентрация кислорода в дутье достигала

35%. Относительная стабилизация температуры в слое обеспечила за контрольный период получение огарка с минимальным содержанием пылящей фракции, уменьшение пылевыноса и потерь металлов. Более стабильный по качеству был также газ для утилизации серы. Лишь кратковременно расход кислорода составил 3,5 тыс.м /ч, в основном же за период ан поддерживался на уровне 2 — 2,5 тыс.м /ч. Удельный расход з кислорода составил 180 м на 1 т переработанного концентрата, Коэффициент избытка кислорода поддерживался на минимально необходимом уровне, обеспечивающем тепловую устойчивость процесса и качество огарка.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое на обогащенном кислородом дутье с укрупнением огарка, включающий регулируемую подачу воздуха и кислорода в печь, загрузку концентрата и оборотов, распределение кислорода между загрузочной зоной и

1659501 примыкающей к ней рабочей зоной в зависимости от величины загрузки оборотов, контроль параметров процесса, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения потерь металлов с пылевыносом и экономии кислорода, дополнительно измеряют содержание серы в концентрате, определяют величину отклонения от заданного значения по формуле где Л Cs — отклонение содержания серы в концентрате от заданного значения;

Сэ " — заданное значение содержания феры в концентрате;

Cs — измеренное значение содержания серы в концентрате, вычисляют производную содержания серы в концентрате по формуле

dCs

dr rl -r(i- 1) где dCs/dr- производная содержания серы в концентрате:

Cs (< >) — предыдущее значение содержания серы в концентрате;

ri — момент времени измерения текущего содержания серы в концентрате;

r(i-ö — момент времени измерения предыдущего содержания серы в концент-.

5 рате, определяют величину коррекции управляющего воздействия — изменения расхода кислорода в зависимости от взвешенной суммы величин отклонения содержания серы в кон10 центрате от заданного значения и производной содержания серы в концентрате по формуле

A Q Ор — Кп hCs + Кц (dCs/dr), 15 где Л Q о — требуемая коррекция величины управляющего воздействия расхода кис-. лорода;

Кп и Кя — настроечные коэффициенты, затем изменяют управляющее воздействие по расходу кислорода на величину вычисленной коррекции, а расход воздуха корректируют в обратной зависимости от изменения расхода кислорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход кислорода корректируют при содержании серы в концентрате меньше 20,4.

3. Способ п.1, отличающийся тем, что расход воздуха корректируют на величину изменения расхода кислорода.

1659501

Составитель Н. Миклин

Редактор М. Петрова Техред M.Ìîðãåâòàë Корректор M. Шароши

Заказ 1822 Тираж 408 Подписное . 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101