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

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для управления процессами обжига в кипящем слое. Цель изобретения -уменьшение пылевыноса и повышение устойчивости псевдоожижения материала путем изменения температуры кипящего слоя в зависимости от отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и скорости изменения эквивалентного диаметра. Установка, реализующая способ, содержит печь кипящего слоя, узел загрузки шихты, расходомер шихты, термопару, устройство для отбора проб материала и рассеивания на классы, управляющее вычислительное устройство, соединенное с термопарой, устройством ввода значений классов в пробе, с расходомером шихты и управляемым приводом питателя шихты. Задание по температуре внутри печи определяют автоматически в обратной зависимости от отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и производной эквивалентного диаметра огарка ,1 ил, 1Л С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

2 (21) 4870964/02 (22) 02.10.90 (46) 23..02;93, Бюл. N 7 (71) Комбинат "Североникель" им. В.И.Ленина (72) В.M.Õóäÿêîâ, В.В.Хайдов, А.Н.Корнеев, В.Д.Жидовецкий, А.Ф.Астафьев, Л,Ф,Гладких, Е,П.Журавлев, А.М,Глебов и Б.А,Федюк (73) ПО "Никель" (56) Авторское свидетельство СССР

N 1659501, кл. С 22 В 1/10, 1989. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА НИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА С ОБОРОТАМИ В

КИПЯЩЕМ СЛОЕ (57) Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для управления процессами обжига в кипящем слое. Цель изобретения -уменьшениепыле.Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при управлении процессом обжига в кипящем слое.

Цель изобретения — уменьшение пылевыноса и повышение устойчивости псевдоожижения материала в слое за счет повышения точности управления процессом укрупнения материала.

Посгавленная цель достигается тем, что ..в способе автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое, периодически. отбирают пробы материала на выходе из печи и рассеивают материал на классы по размерам частиц; затем вычисляют эквивалентный диаметр огарка по формуле .

„„БЦ„„1797681 АЗ (я)5 F 27 В 15/18, С 22 В 1/10 выноса и повышение устойчивости псевдоожижения материала путем изменения температуры кипящего слоя в зависимости от отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и скорости изменения эквивалентного диаметра. Установка, реализующая способ, содержит печь кипящего слоя, узел загрузки шихты, расходомер шихты, термопару, устройство для отбора проб материала и рассеивания на классы, управляющее вычислительное устройство, соединенное с термопарой, устройством ввода значений классов в пробе, с расходомером шихты и управляемым приводом питателя шихты. Задание по температуре внутри йечи определяют автоматйчески в обратной зависимости от отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и производной эквивалентного диаметра огарка,1 ил.

DI — „

g"pi

i=1d где Di — вычисленное значение эквивалентного диаметра огарка, мм;

Pi- весовая доля Еой фракции;

di- средний размер частиц 1-ой фракции, мм;

n — количество фракций.

После этого определяют величину отклонения эквивалентного диаметра, огарка от заданного значения по формуле:

hD Π—. Озд, где hD — отклонение эквивалентного диаметра огарка от заданного значения, мм; .Озд — заданное значение эквивалентного диаметра огарка, мм, 17976.81

Затем определяют скорость изменения (производную) эквивалентного диаметра огарка по формуле:

11 0 01 — 0

d7 %-7(1 — 1) . - 5

11 0 где — — скорость изменения (проиэводбт . ная).эквивалентного диаметра огарка, мм/ч;

0(1-1) — предыдущее значение эквивален- ® тного диаметра огарка, мм; 1 — момент времени определения теку:.. щего значения. эквивалентного диаметра — огарка, ч;

T(i - 1) — момент времени олределе15 ния предыдущего значения эквивалентного диаметра огарка, ч.

После этого определяют величину. коррекции задания по температуре внутри печи в обратной зависимости от отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и производной эквивалентного диаметра огарка по формуле:

Дт=-(с„Д0 -kd dD . dT где ЬТ вЂ” требуемая коррекция величины за- 25 дания по температуре в слое, С:

kn, kd — настроечные коэффициенты, Затем изменяют задание по температуре внутри лечи на величину вычисленной коррекции.

На чертеже показана схема установки, реализующей способ автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое.

Установка содержит печь кипяще о 35 слоя 1, буйкер еконцентратом 2,,тарельчатый питатель 3, ленточный транспортер 4 с весоизмерителем 5, классификатор 6, термопару 7, установленную в кипящем слое. вычислительнЬ1е устройства 8 и 9, управляющее вычислительное устройство 10, Установка работает следующим образом.

В вычислительное устройство 8 вводят задание эквивалентного диаметра огарка 45

Озд. Затем периодически (1 раз в час) на выходе печи КС отбирают пробу огарка и пропускают ее через классификатор 6. Долевые значения каждой фракции частиц.вво дят в вычисли ельное у ройство 8, в 50 котором рассчитывается эквивалентный диаметр огарка 0 и новое значение задания по температуре по формуле:

Тзф Т l-1) - Ь (01 - 0зд)Р-0, ° °

-kd

tj -r(l — 1) где Тз() - задание по температуре в печи КС. оС;

Тз(ь1) — предыдущее задание по температуре в лечи КС, "С;

k — коэффициент пропорциональности (150-250), С/мм;

kd — коэффициент пропорциональности перед производной гран. состава (550-650) g ч/мм;

РаССЧИтаННОЕ ЗНаЧЕНИЕ Тз(1) ПЕрЕдаЕтея из блока 8 в блок 9, в котором определяется задание по расходу концентрата для управляющего вычислительного устройства 10 ло формуле;

ОздО) = Оном к1 (Т) — T34)) "2х х l Г(1 — 1) где G g)- задание по расходу концентрата в печь КС, т/ч;

Оном — номинальный расход концентрата в печь КС, т/ч;

k1 — коэффициент пропорциональности (0,1 — 0,2), т/ С;

Т> — текущая температура в печи, С;

kp — коэффициент при производной температуры (1-2); т мин/С.

Управляющее вычислительное устройство 10, воздействуя на скорость вращения питателя 3, поддерживает заданный, расход концентрата и тем самым обеспечивает необходимую температуру внутри печи;

Пример t (по способу прототипа).

Эксперимент проводили на промышленной печи КС обжига никелевого концентрата в рафинировочном цехе комбината "Североникель" с площадью пода 24 м, Длительность контрольного периода составила 5 суток, Загрузку печи осуществляли непрерывно через свод форкамеры, Влажность концентрата составила 7,5-8,5ф, Содержа- ние серы в концентрате было 19-22Я. Выгрузка огарка осуществлялась непрерывно с уровня пода через отверстие.в стенке лечи, расположенное противоположно от форкамеры. Огарок поступал в трубчатую речь для восстановления его измельченным коксом, Газы из печи КС очищались от пыли в котлах, циклбнах. и электрофильтрах. Пыль со всех точек улавливания при помощи гидротранспорта подавали в сгуститель никелевого концентрата. В процессе обжига отмечен случай спонтанного укрупнения закиси никеля .—,,:1и сбое в подаче обОротной пыли в сгуститель, что привело к повыц1ению содержания серы в концентрате и, как следствие, повышению температуры в слое с 1115 до 1170 С (содержание серы в слое в этот момент составило 0,5-",ьj. В результате интенсифицировался процесс конгломерации и спекания частиц. В течение 5,5ч печь ра-. ботала в аварийном режиме на грани зале1797681

1.3

9,8

tj -t(I — 1}

G q G 0 17(Т} — Тз(!)} — 1,5 х

rJ -t(} — 1}

Периодически один раз в час отбирали пробу огарка, просеивали на ротане. Долевые значения каждой фракции вводйли в

ЭВМ. Запаздывание в анализе составляло от 20 до 30 мин.

В ходе эксперимента средняя производительность печи KC по переработке концентрата составила 15,6 т/ч. Загрузка оборотов была как и в примере 1. Средний коэффициент избытка дутья составил 1,26, Температура в слое изменялась в пределах гания слоя. Положение с трудом спасли путем экстренной подачи пульпы концентрата плотностью 70% в слой, что привело к осложнению работы электрофильтров из-за конденсации кислоты на электродах. Увеличилась остаточная запыленность газов, кро-., ме того, увеличился выход грязной (промывной кислоты) в промывном отделении сернокислотного цеха. Усредненные технологические показатели обжига за контрольный период составили:

Средняя температура в слое, С 1121

Удельная производительность, т/(м ° сут) 13,1

Содержание кислорода в дутье,% 26

Коэффициент избытка воздуха

Содержание серы в огарке, % 0,14

Содержание в газах за печью

КС, %

Эквивалентный диаметр огарка, мм 0,41

Выход мелочи -0,16 мм) колебался от 1 до 12 j

Пылевынос 29 jo от загрузки.

Пример 2, Автоматическое управление процессом с корректировкой задания по температуре в слое по отклонению эквивалентного диаметра огарка от задания и скорости изменения (производной) эквивалентного диаметра огарка. Эксперимент проводили на той же печи, что и в примере

1, Исходные параметры по качеству концентрата мало отличались от первого примера: влажность концентрата составляла 7,68,7%. содержание серы 18,7-22.3%, Уравнения для расчета задания и автоматического регулирования температуры имели вид;

Тз(}) = Тз(}-1) — 210 (О} — Озд) — 620 х

1080 — 1190ОС. Эквивалентный диаметр огарка на выходе из печи был равен 0,52 мм, По материальному балансу определен средний пылевынос за наблюдаемый период 26% от

5 загрузки концентрата. Содержание диоксида серы в газах после печи КС в среднем составило 11,4%. Температура в слое поддерживалась в зависимости от динамики изменения гранулометрического состава

10 материала в слое. Так длительное время процесс шел на параметрах; Озд = 0,5 мм, Di = 0,51 мм, Т} - 1130 "С, содержание серы в шахте 21.5 — 22%, содержание кислорода в дутье 23,4%. Затем содержание серы в кон15 центрате начало резко падать, что объясня- . лось раэбалансированием потоков пульпы концентрата из цеха разделения файнштейна — отсюда была снижена перекачка ввиду выхода из строя одного из пульпонасосав—

20 и пульпы пыли из газоочистки — перекачка работала в постоянном режиме (этот поток нельзя было снижать из-эа предельного накопления пыли в бункерах электрофильтров и циклонов). B результате содержание серы

25 в концентрате в течение двух часов снизилось с 22% до 17,5%, что нарушило процесс укрупнения огарка и наметилась тенденция в сторону уменьшения его эквивалентного. диаметра. Последний отбор пробы показал

30 Di =0.48 MM.

При ручном управлении обжигальщик не может своевременно точно оценить степень измельчения материала и в соответствии с этим установить необходимую

35 температуру в слое, В результате на практике наблюдается черезмерное измельчение материала, В данном случае, при управлении от ЭВМ, было пересчитано задание по температуре и повышено с 1130 до 1152 С.

40 В результате удалось предотвратить существенное иэмельчение частиц и увеличение пылевыноса. В дальнейшем (через 6 ч работы) содержание серы в концентрате стабилизировалось около 21 % и средний

45 эквивалентный диаметр частиц огарка поддерживался в пределах 0,50-0,55 мм.

Как видно обжиг никелевого концентрата с управлением процесса по заявляемому способу выгодно отличается от обжига с уп50 равлением по прототийу. Это касается прежде. всего повышения производительности обжига с 13 до 15,6 т/(м сут), уменьшения пылевыноса с 27 до 26%. увеличения средней крупности частиц огарка с 0,42. до

55 0,52 мм.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое преимущественно на обогащенном кислородом дутье с

1797681

Ьт-- .ho-kd —, dD где kp,ka — коэффициенты пропорциональности, затем изменяют. задание по температуре внутри печи на величину вычисленной коррекции.

Составитель B,Õóäÿêîâ

Техред М.Моргентал . Корректор. П.Гереши

Редактор Т.Куркова

Заказ 668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва..Ж-35, Раушская наб., 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

7., укрупнением огарка, включающий регули-.. руемую подачу воздуха и кислорода в печь, загрузку концентрата и оборотов, распределение кислорода между загрузочной зоной и примыкающей к ней рабочей зойой в за- 5 висимости 0Т величины загрузки оборотов, из-. менение расхода кислорода в зависимости от отклонения содержания серы в концентрате от заданного значения и ее производной, контроль параметров процесса, о т л и ч а ю щ и й- 10 с я ем. 4то, с целью уменьшения пылевыноса и поэыаения "устойчивости псевдоожижения материала; дополнительно определяют эквивалентный диаметр огарка, определяют вели. чину отклонения эквивалентного диаметра 15 огарка от заданного значения по математическому выражению

hD - D> - Озд, где О щ - заданное значение эквивалентного диаметра огарка; 20

Oi — значение эквивалентного диаметра огарка в 1-й момент времени, определяют производную эквивалентного. диаметра огарка во времени по математическому выражению

d D О} — Р(1 — }

dr . ri -r(— i) где D(i-ö — предыдущее значение эквивалентного диаметра огарка; т}- момент времени определения текущего значения эквивалентного диаметра огарка;

t(i-ц —.. момент времени определения предыдущего значения эквивалентного диаметра огарка, определяют велйчину коррекции задания па температуре внутри печи в обратной зави-. симости ат отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения и производной эквивалентного диаметра огарка по математическому выражению