Способ управления режимом работы электропечи для производства фосфора

 

" Ъ ф ццйфМ р ц 1-. - ф4%®14Ф йФ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05. 06. 78 (21) 2624837/22-02

2 (51) М. Кл. р 27911/10 с присоединением заявки №

1ооудврстоенншй комитет

С С С Р оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Д) УД1< 669.168/088.8/ (43) Опубликовано 07.10.80 .Бюллетень №37 (45) Дата опубликования описания 07.3 0.80 (72) Авторы Г. N. Нилов, 3. А. Валькова, М. П. Арлиевский, Е. А. Еремеева, изобретенияМ. Д. Бескин, Б. Л. Глаговский, Л. М. Володин, В. И. Баймуратов, Ю. В. Шкарупа и В. А. Сероштан (71) Занвитель Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промьппленности

/54/ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕ)КИМОМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПЕЧИ ДЛЯ

ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРА

Изобретение относится к способам управления процессом в электропечах

,для производства желтого фосфора.

Известен с посо 6 упр авл ения р або:той электротермических восстановительных печей, при котором ток в электроде и напряжение изменяют таким образом, чтобы эмпирическая постоянная Ц»

QP э где К вЂ” максимально допустимый для

I одного электрода диаметр пла- вильного тигля, см;

P — удельное сопротивление жидкой шихты, Ом. см;

1- ток А

Э У 1 находилась в пределах 4,2 - 4,6 U

Способ предполагает поддержание постоянной плотности тока в плавильном тигле, для каждого вида печей, так как величина удельного сопротивления для каждого процесса принимается по стоянной . При этом дальнейшее повышение плотности может быть достигнуто только за счет повышения напряжения, У д

2 приложенноги к печи. Одновременно с повышением напряжения уменьшают эаглубление электродов в шихту, что ведет к меньшей термической нагрузке на под печи и большей устойчивости электродов против механических нагрузок на изгиб. Следовательно, при заданных положении электрода и мощности управление сводится к поддержанию постоян1ð ного тока в электроде fl).

В описываемом выше способе отсутствует связь между технологическими и электрическими параметрами, что приводит к следующим недостаткам:

1 Повышение напряжения на электродах при поддержании постоянного тока требует перемещения электродов вверх к своду печи. Это уменьшает высоту фипьтрующего слоя шихты, что приводит к повьппению температуры печных газов под сводом печи, унеличению количества пыли в отходящих газах, нарушению режима слива шлака и феррофосфо" ., ра, образованию "настылей" на подине

25 I печи и, как следствие вьппеуказанного, 769268 снижению мощности печной установки 2, Удельное сопротивление шихты при использовании руды различных месторожде .. ний меняется и, следовательно, дпя разного сырья должна подбираться раз- 5 личная величина тока.

Не учтено влияние размеров кускового материала восстановителя, являющегося основным проводником в реакционной зоне. 10

Целью изобретения является повышение производительности печи, уменьше- ние удею ь ых расходов электроэнергии и ьын.еральной части шихты.

Цель достигается тем, что отношение высоты подэлектродного пространства к диаметру электрода поддерживают в пределах 0,65-0,90, при этом средний размер кусков углеродистого материала, вводимого в печь, поддерживают соответ- 20 ственно формуле

/! 75 1, 80/. 10-3 «мь и активное сопротивление фаз ванны 25 печи в соответствии с формулой м2,6

8=2,25. — — Р— — -у /О 2056. +

, о,Щ

1 ф0, 07/ /2/

ЗО где — средний размер кусков углеродистого материала, см;

Ск- концентрация пятиокиси фосфора . в шлаке, %;

P — активная рабочая мощность печи, ИВт;

Д. — активное сопротивление фаз печи, мОм;

p — - усредненное удельное электрическое сопротивление шлаковой зоны печи, ОМсм;

Ы вЂ” диаметр электрода, см;

1"=„„

" я- отношение высоты подэпектродного пространства к диаметру

1 электрода;

Й вЂ” расстояние между торцом электрода и подиной.

Отношение высоты подэлектродного пространства к диаметру электрода, на- ходящееся в пределах 0,63-0,9 обеспечи-5О вает оптимальное распределение мощности по ванне и оптимальное значение .активного сопротивления ванны. При

Пя 1. (0,63 торцы электродов прибпижаются к шлаковой зоне, снижаются зна чения активного сопротивления на фазе, что приводит к ухудшению технико-экойомических показателей работ печи. Кроме того, при ц, », 0,65 увеличиваются тепповые потери, снижается коэффици-6О

4 ент мощности /сооP/, температура под сводом печи <, 280oC что приводит к кондексации паров фосфора на колошнике и своде печи . При этом происходит интенсивное разрушение футеровки подины печи.

При ф» „и> 0,90 появляется опасность увеличения температуры под сводом печи выше регламентных норм, увеличения количества пыли в отходящих газах, так как в этом случае торцы электродов перемещаются вверх к своду печи, что приводит к уменьшению фильтрующего слоя шихты, Активное сопротивление фаз печной установки, как следует из формулы /2/, находится в нелинейной функциональной )

I Ю ф зависимости ото, которое поддержи.Э-П. вается постоянным для заданной мощности, что обеспечивает оптимальные периметры электротехнологического режима печи. Анализ формулы /1/ показывает, что снижение среднего размера кусков углеродистого материала позволяет уменьшать концентрацию пятиокиси фосфора в шлаке и одновременно увеличить мощность печи.

Я Ф

Величина т1. Э для разных типов печей, мощностей печей, концентраций ,пятиокиси фосфора в шлаке будет из.меняться, однако поддержание к =

У Ф

О, 65 -0,9 обес печит соблюдение регламентных норм процесса получения фос" фора. \l

Пример осуществления предлагаемого .

В качестве примера взят электротех-. ,напогический режим работы фосфорной печи типа РК3-72Ф. Эта печь имеет три самоспекающихся электрода..диаметром

1700 мм, расположенные по треугольнику с диаметром распада 4800 мм и круглую ванну с внутренним диаметром

10500 мм и высотой 5650 мм. Печь оборудована тремя однофазными печными трансформаторами общей мощностью 80 МВА. В соответствии с требованиями технологии производства фосфора содержание пятиокиси фосфора в шлаке должно находиться в пределах 0,5-27..

Как показали исследования заявителя плотйость т6ка в электроде не должна превышать 3,8 А/см2, а следовательно линейный ток не должен превьппать 86кА.

Температура реакционных газов под сводом печи должна находиться в диапазоне 280 500оС.

Первоначально в печь подавали шихту с доменным коксом со средним размером куска т 1,55 см. Сопротивление ванны составляло 2, 0-2,25 мОм при Ск = 2,03 °

769268

Заказ f 962

Тираж

Бесплатно

Предприятие .Патент, Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24

При таком малом сопротивлении ванны максимальная мощность печи не превосходила Р=З 7 К = 56,5 МВт, а

2, со составлял О, 78-0,82. Температура реакционных газов была близка к нижнему допустимому пределу. Были опробованы и режимы с низкими тока ми в электроде /65 -70 кА/ ° В этом случае активное сопротивление ванны составляло 4,15-4,45 МОм. Однако при 10

;попытке поддержать значение С в (У,1 1 заданных пределах температура под сводом возрастала выше допустимой величины !500 С/ и составляла более 600

700оС. Вследствие этого такой режим, 15 эксплуатации печи оказался йедопустимым;, При поддержании отношения высоты подэлектродного пространства к диаметру электрода постоянным и равным h," =0,8 в соответствии с предполагаемым изобре-. 0 текием, размер куска сохранили равным

1,55 см, а остаточное содержание пятиокиси фосфора поддерживали в соответствии с эмпирической формулой /1/ равным ,2% при максимальной мощности 66 МВт.

,Токи и напряжения регулировали таким образом, чтобы поддерживать активное ,сопротивление ванны печи в соответствии с эмпирической формулой /2/. Это со30

:противление оказалось равным 3,27 мОм и обеспечило максимальную мощность 66

МВт при верхнем пределе тока 86 кА.

Коэффициент мощности /соо (/ повысился до 0,9.

Средняя мощность печи. /без учета простоев/ выросла с 36 МВт до 43 МВт

/на 15%/ и соответственно выросла на 12% часовая производительность печи. Дальнейшее увеличение мощности печи дости-галось путем изменения среднего размера кусков кокса. Для достижения максималь". ной мощности печи 70 МВт и экономически целесообразного остаточного содержания пятиокиси< фосфора в шлаке на уров . не 1,5% необходимо подавать в печь кокс со средним размером куска =1,1 см

;/рассчитано по формуле 1/ и поддержи-! вать токи и напряжения таким образом, чтобы сопротивление ванны было равно

К. = 3,6 мОм /при g „=0,8 по формуле /2/.

Опытно-промышленные испытания пред ложенного способа позволили получить (.!повьппение активного сопротивления ! ванны на 10%, повышение со,) g с 0,9 до

0,92, повышение максимальной мощности

6. до 70-72 МВт, т.е. на 5-10% и соответственное повышение производительности.

Таким образом управление режимом работы электропечи в соответствии с предполагаемым способом позволяет существенно улуч шить технико-экономические показатели производства фосфора.

Фор мул а и з о бр ет е ни я

Способ управления режимом работы электропечи для производства фосфора, включающий изменение токов по едством перемещения электродов и/или изменения напряжений на трансформаторе и изменения удельного электрического сопротивления материалов, загружаемых в ванну печи, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи, уменьшения удельных расходов электроэнергии и минеральной части шихты, отношение высоты подэлектродного пространства к диаметру электрода поддерживают в пределах 0,650,90, при этом средний размер кусков углеродистого материала, вводимого в печь поддерживают соответственно формуле . Ы2,1/"С-/1,75-1,80/ х 10

1, л активное сопротивление фаз ванны печи — в соответствии с формулой

У Ц ° 0 29

О, 07/. /2/ где — средний размер .;сков углеродис.того материала

/с м/;

С - концентрация пятиокиси фосфора в шлаке, %;

„0 — усредненное удельное эле" ктрическое сопротивление шлаковой зоны печи, Ом. ! см;

P — активная мощность печи, МВт;

Я. — активное сопротивление фазы, мОм; й, — диаметр электрода /см/. 1, - расстояние между торцом электрода и подиной /см/;

".-n. = 4-и!

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ М 1583469, кл. F 270

1! /08, 1970 r.