Способ управления процессом газоочистки при термообработке фосфоритных окатышей

 

Сущность: изобретение позволит снизить токсичность отходящих газов при термообработке фосфоритных окатышей. Для этого измеряют рН конденсата отходящих газов из зоны сушки до входа в электрофильтр и сравнивают с предельно допустимым значением, например 8, и если оно меньше, то в газоход добавляют тонкодисперсный фосфоритный материал, имеющий рН 9-1.1, затем измеряют рН конденсата газа на выходе электрофильтра и если оно меньше 7, то увеличивают количество тонкодисперсного фосфоритного материала, вводимого в газоход до электрофильтра или повышают его рН по сравнению с его фактическим значением, Количество вводимого тонкодисперсного фосфоритного материала составляет 100-1000 мг/мм3 конденсата газа и добавляемого материала, рН. вводимого материала измеряют в суспензии, готовленной при соотношении Т:Ж, 1:(2-3). 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 22 В 1/20

ГДСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (г оспдтент ссср) "1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ту ти (5 эл

ГИ

l г исследовательскии и проектныи инстиосновной химической промышленнос) Интенсификация процессов химической ктротермии, Сб. нау -(ных трудов Леннирохим, 1987, с.159 — 165.

Авторское свидетельство СССР

1381182, кл. С 22 В 1/20, 1988.

Изобретение относится к подготовке фо фатного сырья к электровоэгонке фосфо а, в частности к газоочистке при термо об аботке фосфоритных окатышей, по ученных из тонкоизмельченного фосфатного сырья, Производство фосфоритных окатышей вк ючает две стадии: получение сырых окатыше и их термообработку. Отходящие после те мообработки фосфоритных окатышей газа со ержат ряд токсичных компонентов, основны и из которых являются соединения фтора фосфора, серы и другие реагенты !

„„5U„„1792439 АЗ меньше 7, то увеличивают количество тонкодисперсного фосфоритного материала, вводимого в газоход до электрофильтра или повышают его рН по сравнению с его фактическим значением, Количество вводимого тонкодисперсного фосфоритного материала составляет 100 — 1000 мг/мм конденсата

3 газа и добавляемого материала, рН вводимого материала измеряют в суспензии, при= готовленной при соотношении Т;Ж,= 1:(2 — 3), 1 з.п,ф-лы, 3 ил., 1 табл. химического кондиционирования и в таком количестве, что их необходимо контролировать как в процессе термообработки, чтобы снизить коррозию оборудованию, так и перед выбросом газов в атмосферу.

Известен способ интенсификации процесса термообработки фосфоритных окатышей, в котором термообработка осуществляется на обжиговых конвейерных машинах типа ОК и ОЦ, Процесс термообработки представляет собой последовательный цикл, состоящий из сушки, обжига и охлаждения окатышей.

1792439

10

40

50

Схема газопотоков обжиговой машины

ОК-5-520 предусматривает наиболее экономичное использование тепла, что достигается путем использования тепла отходящих газовых потоков из зон обжига и охлаждения для сушки сырых окатышей, сжигания газового топлива, а также регулирования температуры в горнах обжиговой машины с целью поддержания оптимальных параметров процесса термообработки, Исследования авторов показали, что при соблюдении определенных условий такая система газопотоков позволяет не только наиболее полно утилизировать тепло отходящих газов, снизить расход природного газа, но и 15 уменьшить содержание вредных примесей в выбрасываемых в атмосферу. газах. Авторами установлено, что соединения фтора, фосфора и серы, содержащиеся в переточных газах, частично адсорбируются слоем постели и сырых окатышей при фильтрации теплоносителя и переточных газов сверху вниз через слой постели и сырых окатышей, что позволяет снизить их содержание в потоке газов из-под колпака зоны сушки, выбрасываемых в атмосферу, Для охлаждения отходящих газов предусмотрен подсос холодного воздуха, чтобы их температура находилась в заданных пределах, Далее газ. предназначенный для выброса в атмосферу, очищается от пыли в электрофильтре. а переточный газ из зоны рекуперации перед вентилятором проходит одностадийную очистку в циклонах.

По проекту после сухой газоочистки отходящих газов предусмотрена мокрая очистка их, что значительно повышает сгоимость газоочистки, Наиболее близким техническим решением по достигаемому результату является способ, в соответ"твии с которым по величине остаточного влагосодержания в окатышах на выходе температурной зоны

300-600"С по зависимости между остаточным влагосодержанием и концентрацией фтора в отходящих газах прогнозируют ее величину, сравнивают с предельнодопусти- мым содержанием фтора и в случае отклонения в большую сторону одновременно выдают два сигнала: на увеличение времени пребывания окатышей в этой зоне и на корректировку температуры обжига, затем измеряют фактическую концентрацию фтора в отходящих газах зоны обжига и корректируют регулирующие воздействия. 55

Остаточное влагосодержанйе на выходе зоны с температурой 300 — 600 С определяется по косвенному параметру, например по перепаду влагосодержания теплоносителя и влажности окатышей на выходе зоны сушки, Предельно допустимую концентрацию фтора и отходящих газов из зоны обжига определяют, исходя из того, что отходящий газ из зоны обжига возвращают в зону сушки сырых окатышей в качестве теплоносителя; при этом часть фтора улавливается слоем постели и сырых окатышей

Известный способ управления позволяет уменьшить выделение фтора, а также других кислых компонентов. но в пределах

15-40/, при остаточной влажности окатышей 1,57 > содержание фтора в отходящем газе из зоны обжига составит примерно 90—

100 мг/нм, а на входе в злектрофильтр 40— э

50 мг/нм, что превышает допустимое значение, равное 22 мг/нм, Кроме того, .з необходимо учитывать и тот факт, что первоначально небольшие количества кислых газов в общем потоке теплоносителя постепенно в цикле накапливаются и могут достигать больших величин, поэтому такой способ управления решает задачу утилизации отходящих газов в качестве теплоносителя только частично уменьшает содержание кислых токсичных компонентов в отходящих газах, подлежащих последующей очистке.

Целью изобретения является снижение капитально-эксплуатационных затрат на очистку за счет исключения мокрой очистки газов, путем снижения токсичности выбросов.

Технический результат достигается за счет того, что в способ управления процессом газоочистки и ри термообработке фосфоритных окатышей, включающий использование отходящих газов из эоны об. жига и охлаждения для сушки окатышей, контроль содержания фтора в отходящих газах зоны обжига, контроль температуры и расхода отходящего газа из зоны сушки, очистку его в электрофильтре и контроль токсичности газа, выбрасываемого в атмосферу, введены дополнительные операции, а именно измерение рН конденсата отходящих из зоны сушки газов; и, если он менее

8, то в газоход до входа в электрофильтр вводят тонкодисперсный фосфатный материал, с рН 9 — 11, причем количество его зависит от фактической величины .рН конденсата и рН суспензии вводимого материала, приготовленной в соотношении

Т;Ж = 1;(2 — 3); измеряют величины рН конденсата на выходе из электрофильтра и, если она менее 7, то корректируют количество вводимого тонкод саерсного фосфатного материала в сторону увеличения или повышают его рН до 10 5-11,0.

По величине рН конденсата газа можно с достаточной достоверностью судить о сум1792439 марной концентрации кислых соединений в >тходящих газах. которые представляют из себя пылегазовую смесь. К кислым относятя соединения фосфора (Pz0g), фтора (HF и

4), серы (02 и Оз) и углекислый газ. На сновании исследований состава отходя их газов после термообработки установле1 но, что при рН конденсата менее 8 для оведения выбросов до ПДВ необходима окрая очистка газов.

Добавление же в пылегазовый поток отодящих газов тонкодисперсного фосфатi oro материала, обладающего щелочными войствами, нейтрализует кислые соединеия и позволяет довести их содер>кание в

ыбросах в атмосферу до значений ПДВ. На сновании экспериментов была установена зависимость между величиной рН онденсата отходяшего газа и количестом добавляемой тонкодисперсной пыли осфатного материала в зависимости от ее рН, В качестве тонкодисперсного фосфатного материала можно использовать пыль из электрофильтра, рН которой при соотноо ении Т:Ж = 1:(2 — 3) составляет 9-10,5, а т кже возврат обожженных окатышей, pl-! к торого при том же соотношении Т:Ж сос авляет 10-12, Добавка тонкодисперсного фосфатного материала в количестве мен е 100 мг/нм при рН конденсата газа з ме нее 8,0 не позволяет снизить содержа ие т ксичных компонентов в отходящих газах выходе из электрофильтра, так как недос аточна для полной нейтрализации этих к мпонентов, Увеличение количества введ нного тонкодисперсного фосфатного м териала до 1000 мг/нм позволяет до3 с ичь на выходе электрофильтра ПДВ токс чных компонентов, т.е. достигается цель.

В едение в поток тонкодисперсного фосф тного материала в количестве 1000 мг/нм, и иводит к сни>кению эффективности элект офильтра из-за повышения нагрузки на н го.

В этом случае для достижения цели нео ходимо повысить величину рН суспензии то нкодисперсного фосфатного материала, вводимого в поток до i1-12; в этом случае в качестве такой добавки более целесообр, зно использовать возврат обожженных ок тышей, который после измельчения ввод тся на смешение с исходной фосфоритн и мукой.

Величина рН конденсата газа на выходе из электрофильтра менее 7,0 указывает на то что газовые выбросы в атмосферу явля1 ю ся кислыми, т.е. содержание кислых токси ных компонентов превышает ПДВ.

Кр ме того, дымосос. газоходы, запорная ! арматура и пр. в этом случае подвергаются сильному коррозионному воздействию, следовательно, требуется более глубокая нейтрализация кислых токсичных компонентов

5 отходящих газов до входа в электрофильтр.

На фиг.1-3 показаны схемы осуществления предлагаемого способа.

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа на следующих примерах.

10 На схеме (фиг.3) гаэопотоков обжиговой машины конвейерного типа ОК 3-520/536 Ф с аппаратурой контроля и очистными устройствами показана обжиговая машина 1 и направление газовых потоков из соответст15 вующих зон — сушки, обжига и охлаждения, дымососы 2, электрофильтр 3, дымовая труба 4, рН-метры 5 и 10, блоки сравнения 6 и

11, усилители 7 и 12, эадатчик 8, исполнительный клапан 9.

20 Реализация способа происходит следующим образом.

Сырые окатыши поступают на паллеты обжиговой машины и последовательно проходят зоны сушки, подогрева. обжига, реку25 перации и охлаждения обжиговой машины

1. Режим сушки контролируется известным способом, то есть в каждой подзоне контролируется температура и при ее отклонении от регламентной изменяют расход теплоно-

30 сителя в сторону устранения возмущейия. B подзоне 300-600 С по перепаду влажности теплоносителя прогнозирут остаточное влагосодержание в окатышках, пусть оно со- ставляет 1,2%, По графику зависимости

35 между остаточным влагосодержанием в окатышах и концентрацией фтора в отходящих газах определяем прогнозное значение ее, которое при температуре обжига 1160 С должно соответствовать 42 мг/нм фтора в

40 отходящих газах, На выходе из зоны обжига„отбираем пробу газа и определяем фактическое содержание фтора в отходящих газах зоны обжига, которое было равно 39 мг/нмз. От45 ходящие из зоны обжига и охлаждения газы дымососом 2 подаются в зону сушки (направление указано стрелками), где они используются s качестве теплоносителя. На выходе из зоны сушки измеряют рН конден50 сата отходящего газа рН-метром 5 и одновременно температуру отходящего газа с помощью термопары 13. Измерения значения рН и температуры сравнивают с заданными значениями соответственно в

55 блоках сравнения 6 и 14, Заданные значения рН составляют 3, так как это значение при нормальной работе электрофильтра гарантирует отсутствие превышения ПДВ по токсичным компонентам в отходящих га- зах.

1792439

25

35

50

7

Заданная температура отходящих газов выбирается из условия, чтобы на входе в электрафильтр была температура примерно

90 С; то есть с учетом протяженности газохода на выходе из зоны сушки газы должны иметь температуру 100 — 110 C. Измеренная температура отходящего газа на выходе из зоны сушки составила 130 С, поэтому на выходе блока сравнения 14 появится сигнал о рассогласовании Т, который поступает на 10 регулирующий клапан 15, который открыва- ется на определенное время, и в газоход поступает холодный воздух, который сме шивается с отходящими газами, понижая их температуру до допустимой величины, Измеренное значение рН конденсата отходящих газов равно 7,5, то есть на выходе блока сравнения б появится сигнал— рН=0,5, усилитель 7 настроен так, что срабатывает только в том случае, если — рН 0,1. Из зависимости, приведенной на фиг.2 видно, что количество добавляемого тонкодисперсного фосфатного материала зависит от его щелочности, то есть от величины рН его суспензии. В качестве тонкодисперсной фосфатной пыли применяют пыль с осадительных электродов электрофильтра 3, которая подается в бункер (на рисунке не показан). Для определения количества добавляемого тонкодисперсного фосфатного материала определяют рН его суспензии, для чего отбирают пробу и приготавливают из нее суспензию в дистиллированной воде при соотношении Т;Ж = 1:(2 — 3). Пусть рН этой суспензии равна 9,5, тогда по графику фиг.2 определяют количество тонкодисперсного фосфатного материала, которое необходимо ввести в поток газа, в данном случае

300 мг/нмз, Этот сигнал поступает через задатчик 3 на соответствующий регулируемый клапан 9, через который пыль (0) попадает в газоход до входа в электрофильтр 3.

На выходе электрофильтра снова измеряют рН конденсата отходящего газа (можно тем же прибором 5 или в случае автоматическоro регулирования дополнительным прибором рН-метром 10).

Если рН более 7;О, то токсичность выбросов, т;е. содержание кислых компонентов в отходящих газах меньше ПДВ, поэтому-газы дымососом подаются в дымовую трубу 4, а затем выбрасываются в атмосферу, В том случае. если рН конденсата на выходе электрофильтра менее 7, т,е. среда кислая, то это указывается на недостаточную нейтрализацию отходящих газов и, со ответственно, необходимо увеличить количество вводимого в поток тонкодисперсного фосфатного материала.

При этом возможны различные варианты определить примерно величину корректировки по фиг.2 или откорректировать на определенную величину, например, на 200 мг,/нм, а затем, если рН конденсата увеличится на 7, то корректировку прекращают; если же он все еще менее 7, то снова увеличивают дозировку вводимой пыли на 200 мг/нм; возможно в этом случае з, использовать тонкодисперсную пыль, рН которой выше 10, т.е, возврат обожженных окатышей, имеющий рН 10-11,5 после измельчения.

Зависимость между количеством добавляемого тонкодисперсного фосфатного материала и величиной рН конденсата отходящего газа, приведенная на фиг.2, относится к конкретной обжиговой машине,. но характер зависимости для любой обжиговой машины, в том числе и агломерационной, одинаков.

В приведенном примере достаточно подробно освещен процесс термообработки и поддержание оптимального содержания соединений фтора в отходящих газах зоны обжига, поэтому возможные варианты отработки возмущающих воздействий зависят от значений контролируемых параметров.

В таблице приведены значения контролируемых параметров и характер регулируемых воздействий при конкретных случаях реализации способа.

На основании исследований авторов установлено, что максимальная запыленность отходящих газов при применении известных способов термообработки и очистки отходящих газов составляет 1.,0-1,2 г/нмз, поэтому естественно увеличивать ее в 2 раза нецелесообразно, поэтому в некоторых . из приведенных примеров для снижения общей запыленностью газового потока рацио.нально добавлять тонкодисперсную фосфоритную пыль с рН более 10, как показано в примере 4.

Большое содержание кислых соединений.в отходящих газах после сушки в примере объясняется несоблюдением технологических параметров в зоне обжига, а также недостаточной высотой слоя сырых окатышей на паллетах обжиговой машины.

Иногда, учитывая рециркуляцию отходящих газов из зоны обжига рекуперации и охлаждения и перетоки, кислые соединения в отходящих газах из-под колпака зоны сушки могут после несколькИх циклов накопиться. Исходя из рассмотренных примеров алгоритм управления следующий; контролируют остаточное содержание влаги в окаты10

1792439

Температура отходящих газов

Выход элект о ильт а

Переход входом элект о ильт а

Содержание соединений фтора в отходящих газах зоны обжига, мг/нм з

N пп рН конденсата рН добавляем. рН конвоэдействие отклонение воздействие, мг/нм отклооткло нение регулирующее воздействие на выходе зоны осушки, Ос нение рН денсата тонкодисп. ма1 2 те

=+0,2

=+0,6

7,2

7,6

240

=-0,4

9,6

7,6

8,3

=+20

120

Подсос возд ха

1:

I 9 шах в зоне с температурой 300-600 С (ф г,1); по полученному результату задают ре им обжига; на выходе зоны обжига onре еляют фактическое содержание фтора в от одящих газах; осуществляют предварите ьную очистку отходящих газов из зон обжи а и охлаждения путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки; измеряют температуру отходящих газов из эоны сушки; в случае отклонения ее от зада ной в большую сторону, охлаждают путе смешения с холодным воздухом; из еряют рН конденсата отходящих газов до входа в электрофильтр и сравнивают с пр дельно допустимым значением; если он меньше предельно допустимого, то в га оход подают тонкодисперсный фосфори ный материал, рН которого 9-11. причем ко ичество его зависит от величины отклоне ия рН и рН добавляемого тонкодисперсн го материала (по графику на фиг.2).

И меряют рН конденсата на выходе электро ильтра, и в случае, если он меньше преде ьно допустимого значения, увеличивают и ачу тонкодисперсного материала или er рН, Изобретение было реализовано на

on тной установке, а в настоящее время вн дрено на Каратауском химзаводе.

Использование изобретения позволяет .сн эить капитально-эксплуатационные затр ты, т.к, исключает стадию мокрой очистки, а также резко снизить содержание ки лых компонентов в отходящих газах пере их выбросом в атмосферу за счет нейтра изации их тонкодисперсным фосфатн м материалом. имеющим рН суспензии

9 11, Экономический эффект от использования на Каратауском химзаводе составит не менее 100 тыс.руб.

Формула изобретения

5 1. Способ управления процессом газо-. очистки при термообработке фосфоритных окатышей, включающий контроль остаточной влаги в сырых окатышах перед обжигом, . контроль содержания фтора в отходящих га10 зах иэ зоны обжига, предварительную очистку отходящих газов из зон обжига и охлаждение от кислых соединений путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки, контроль температуры отходя15 щего газа иэ зоны сушки, очистку его в электрофильтре и контроль токсичности перед выбросом в атмосферу. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения капитальноэксплуатационных затрат на очистку эа счет

20 снижения токсичности газов, измеряют рН конденсата отходящих газов из зоны сушки до входа в электрофильтр, при рН конденсата меньше 8,0 в газоход добавляют тонкодисперсный фосфоритный материал с рН

25 9,0 — 11,0, затем измеряют рН конденсата. газа на выходе из электрофильтра и при рН < 7,0 увеличивают количество тонкодисперсного фосфоритного материала, вводимого в газоход до электрофильтра, или

30 повышают его pH.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество вводимого тонкодиСперсного фосфоритного материала составляет 100 — 1000 мг/м в зависимости от факз

35 тических величин рН конденсата газа и добавляемого материала, причем рН вводимого материала измерякг в суспензии, приготов- ленной при соотношении Т:Ж = 1:(2 — 3), 1792439

ММ пп рН конденсэта рН конденсата отклонение откло нение рН воздействие, мгl нм отклонение воздействие

Добавка тон=-0,6

9,1

150

7.4

450

6,9

=-0,1 кодисп. материала

900

7.2

6,8

=+0,2

=-0,2

7,0 10,5

=+30

=-1.0

240

Добавка возврата

900

11,2

=+0,1

7,1 ецио

goo

soc

Содержание соединений фтора в от дящих га зоны обж га, мг/нм

Температура тходящих газов регулирукощее воздействие

Переход входом элект о ильт а рН добавляем. тонкодисп. мате .

Продолжение таблицы

Выход элект о ильт а

1792439

Составитель М. Лифсон, Техред М,l.1oðãåíòàë Корректор С. Патрушева акто

Тираж Подписное нного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101