RU1792439C - Способ управлени процессом газоочистки при термообработке фосфоритных окатышей - Google Patents

Abstract

Сущность: изобретение позволит снизить токсичность отход щих газов при термообработке фосфоритных окатышей. Дл  этого измер ют рН конденсата отход щих газов из зоны сушки до входа в электрофильтр и сравнивают с предельно допустимым значением, например 8, и если оно меньше, то в газоход добавл ют тонкодисперсный фосфоритный материал, имеющий рН 9-1.1, затем измер ют 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 составл ет 100-1000 мг/мм3 конденсата газа и добавл емого материала, рН. вводимого материала измер ют в суспензии, готовленной при соотношении Т:Ж, 1:(2-3). 1 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл. С

Description

Изобретение относитс  к подготовке фо:фатного сырь  к электровозгонке фос- фоэа, в частности к газоочистке при термообработке фосфоритных окатышей, полученных из тонкоизмельченного фосфатною сырь , .

Производство фосфоритных окатышей вк/ючает две стадии: получение сырых окатыше in их термообработку. Отход щие после тер мообработки фосфоритных окатышей газа со/ ержат р д токсичных компонентов, основ- ны ли из которых  вл ютс  соединени  фтора , фосфора, серы и другие реагенты

химического кондиционировани  if 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 осуществл етс  на обжиговых конвейерных машинах типа ОК и ОЦ, Процесс термообработки представл ет собой последовательный цикл, состо щий из сушки, обжига и охлаждени  окатышей.

Схема газопотоков обжиговой машины ОК-5-520 предусматривает наиболее экономичное использование тепла, что достигаетс  путём использовани  тепла отход щих газовых потоков из зон обжига и охлаждени  дл  сушки сырых окатышей, сжигани  газового топлива, а также регулировани  температуры в горнах обжиговой машины с целью поддержани  оптимальных параметров процесса термообработки. Исследовани  авторов показали, что при соблюдении определенных условий така  система газопотоков позвол ет не только наиболее полно утилизировать тепло отход щих газов, снизить расход природного газа, но и уменьшить содержание вредных примесей в выбрасываемых в атмосферу- газах. Авторами установлено что соединени  фтора, фосфора и серы, содержащиес  в переточных газах, частично адсорбируютс  слоем постели и сырых окатышей при фильтрации теплоносител  и переточных газов сверху вниз через слой постели и сырых окатышей, что позвол ет снизить их содержание в потоке газов из-под колпака зоны сушки, выбрасываемых в атмосферу.

Дл  охлаждени  отход щих газов предусмотрен подсос холодного воздуха, чтобы мх температура находилась в заданных пределах . Далее газ, предназначенный дл  выброса в атмосферу, очищаетс  от пыли в электрофильтре, а переточный газ из зоны рекуперации перед вентил тором проходит одностадийную очистку в циклонах.

По проекту после сухой газоочистки отход щих газов предусмотрена мокра  очистка их, что значительно повышает стоимость газоочистки.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому результату  вл етс  способ, в соответствии с которым по величине остаточного влагосодержани  в окаты- шах на выходе температурной зоны 300-600°С по заьисимости между остаточным влагосодержанием и концентрацией фторэ в отход щих газах прогнозируют ее величину, сравнивают с предельно допустимым содержанием фтора и в случае отклонени  в большую сторону одновременно выдают два сигнала: на увеличение времени пребывани  окатышей в этой зоне и на корректировку температуры обжига, затем измер ют фактическую концентрацию фтора в отход щих газах зоны обжига и корректируют регулирующие воздействи .

Остаточное влагосодержанйе на выходе зоны с температурой 300-600°С определ етс  по косвенному параметру, например rio перепаду влагосодержани  теплоносител  и влажности окатышей на выходе зоны

сушки. Предельно допустимую концентрацию фтора и отход щих газов из зоны обжига определ ют, исход  из того, что отход щий газ из зоны обжига возвращают в зону сушки сырых окатышей в качестве теплоносител ; при этом часть фтора улавливаетс  слоем постели и сырых окатышей.

Известный способ управлени  позвол ет уменьшить выделение фтора, а также дру0 гих кислых компонентов, но в пределах 15-40%, при остаточной влажности окатышей 1,5% содержание фтора в отход щем газе из зоны обжига составит примерно 90- 100 мг/нм , а на входе в электрофильтр 405 50 мг/нм , что превышает допустимое значение, равное 22 мг/нм . Кроме того, необходимо учитывать и тот факт, что первоначально небольшие количества кислых газов в общем потоке теплоносител  по0 степенно в цикле накапливаютс  и могут достигать больших величин, поэтому такой способ управлени  решает задачу утилизации отход щих газов в качестве теплоносител  только частично уменьшает

5 содержание кислых токсичных компонентов в отход щих газах, подлежащих последующей очистке.

Целью изобретени   вл етс  снижение капитально-эксплуатационных затрат на

0 очистку за счет исключени  мокрой очистки газов, путем снижени  токсичности выбросов .

Технический результат достигаетс  за счет того, что в Способ управлени  процес5 сом газоочистки п ри термообработке фосфоритных окатышей, включающий использование отход щих газов из зоны об жига и охлаждени  дл  сушки окатышей, контроль содержани  фтора в отход щих

0 газах зоны обжига, контроль температуры и расхода отход щего газа из зоны сушки, очистку его в электрофильтре и контроль токсичности газа, выбрасываемого в атмосферу , введены дополнительные операции, а

5 именно измерение рН конденсата отход щих из зоны сушки газов; и, если он менее 8, то в газоход до входа в электрофильтр ввод т тонкодисперсный фосфатный материал , с рН 9-11, причем количество его за0 висит от фактической величины рН . конденсата и рН суспензии вводимого материала , приготовленной в соотношении Т:Ж 1:(2-3); измер ют величины рН конденсата на выходе из электрофильтра и, ес5 ли она менее 7, то корректируют количество вводимого тонкод 1Сперсного фосфатного материала в сторону увеличени  или повышают его рН до 10,5-11,0.

По величине рН конденсата газа можно с достаточной достоверностью судить о сумМарной концентрации кислых соединений в Отход щих газах, которые представл ют из Јеб  пылегазовую смесь. К кислым относ т- ё  соединени  фосфора (РзОб), фтора (HF и м), серы (02 и Оз) и углекислый газ. На Основании исследований состава отход - газов после термообработки установлено , что при рН конденсата менее 8 дл  доведени  выбросов до ПДВ необходима покрал очистка газов.

Добавление же в пылегазовый поток от- од щих газов тонкодисперсного фосфатного материала, обладающего щелочными свойствами, нейтрализует кислые соединена и позвол ет довести их содержание в Е ыбросах в атмосферу до значений ПДВ. На с сновании экспериментов была установлена зависимость между величиной рН конденсата отход щего газа и количеством добавл емой тонкодисперсной пыли f осфатного материала в зависимости от ее рН,

В качестве тонкодисперсного фосфат- )го материала можно использовать пыль электрофильтра. рН которой при соотно- энии Т:Ж 1:(2-3) составл ет 9-10,5, а кже возврат обожженных окатышей, рН торого при том же соотношении Т:Ж со- авл ет 10-12. Добавка тонкодисперсного осфатного материала в количестве ме- :е 100 мг/нм при рН конденсата газа енее 8,0 не позвол етснизить содержание кс ичных компонентов в отход щих газах выходе из электрофильтра, так как недо- аточна дл  полной нейтрализации этих мпонентов. Увеличение количества вве- нного тонкодисперсного фосфатного

4 н м

Ti

II с к

д

мэтериала до 1000 мг/нм позвол ет до- ичь на выходе электрофильтра ПДВ ток- чных компонентов, т.е. достигаетс  цель. В зедение в поток тонкодисперсного фосфатного материала в количестве 1000 мг/нм п иводит к снижению эффективности элек- т офильтра из-за повышени  нагрузки на не го.

В этом случае дл  достижени  цели не- оЕ.ходимо повысить величину рН суспензии тонкодисперсного фосфатного материала, вводимого в поток до 11-12; в этом случае в качестве такой добавки более целесооб- разно использовать возврат обожженных окатышей, который после измельчени  вводитс  на смешение с исходной фосфоритной мукой.

| Величина рН конденсата газа на выходе из электрофильтра менее 7,0 указывает на то что газовые выбросы в атмосферу  вл ютс  кислыми, т.е. содержание кислых токсичных компонентов превышает ПДВ.

Кр

оме того, дымосос, газоходы, запорна 

5 0

5 0

5 0

5

0 5

0

5

арматура и пр. в этом случае подвергаютс  сильному коррозионному воздействию, следовательно , требуетс  более глубока  нейтрализаци  кислых токсичных компонентов отход щих газов до входа в электрофильтр.

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

Рассмотрим осуществление предлагаемого способа на следующих примерах;

На схеме (фиг.З) газопотоков обжиговой машины конвейерного типа ОК 3-520/536 Ф с аппаратурой контрол  и очистнымм устройствами показана обжигова  машина 1 и направление газовых потоков из соответствующих зон - сушки, обжига и охлаждени , дымососы 2, электрофильтр 3, дымова  труба 4, рН-метры 5 и 10, блоки сравнени  6 и 11, усилители 7 и 12, задатчик 8, исполнительный клапан 9.

Реализаци  способа происходит следующим образом.

Сырые окатыши поступают на паллеты обжиговой машины и последовательно проход т зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации и охлаждени  обжиговой машины 1. Режим сушки контролируетс  известным способом, то есть в каждой подзоне контролируетс  температура и при ее отклонении от регламентной измен ют расход теплоносител  в сторону устранени  возмущени . В подзоне 300-600°С по перепаду влажности теплоносител  прогнозирут остаточное вла- госодержание в окатышках, пусть оно составл ет 1,2%, По графику зависимости между остаточным влагосодержанием в окатышах и концентрацией фтора в отход щих газах определ ем прогнозное значение ее, которое при температуре обжига 1160°С должно соответствовать 42 мг/нм фтора в отход щих газах.

На выходе из зоны обжига отбираем пробу газа и определ ем фактическое содержание фтора в отход щих газах зоны обжига, которое было равно 39 мг/нм . Отход щие из зоны обжига и охлаждени  газы дымососом 2 подаютс  в зону сушки (направление указано стрелками), где они используютс  в качестве теплоносител . На выходе из зоны сушки измер ют рН конденсата отход щего газа рН-метром 5 и одновременно температуру отход щего газа с помощью термопары 13. Измерени  значени - рН и температуры сравнивают с заданными значени ми соответственно в блоках сравнени  б и 14, Заданные значени  рН составл ют 3, так как это значение при нормальной работе электрофильтра гарантирует отсутствие превышени  ПДВ по токсичным компонентам в отход щих га- зах.

Заданна  температура отход щих газов выбираетс  из услови , чтобы на входе в электрофильтр была температура примерно 90°С; то есть с учетом прот женности газохода , на выходе из зоны сушки газы должны. иметь-температуру 100-110°С. Измеренна  температура отход щего газа на выходе из зоны сушки составила 130°С, поэтому на выходе блока сравнени  14 по витс  сигнал о рассогласовании Т, который поступает на регулирующий клапан 15, который открываетс  на определенное врем , и в газоход поступает холодный воздух, который смешиваетс  с отход щими газами, понижа  их температуру до допустимой величины.

Измеренное значение рН конденсата отход щих газов равно 7,5, то есть на выходе блока сравнени  6 по витс  сигнал - ,5, усилитель 7 настроен так, что срабатывает только в том случае, если - рН 0,1. Из зависимости, приведенной на фиг.2 видно , что количество добавл емого тонкодисперсного фосфатного материала зависит от его щелочности, то есть от величины рН. его суспензии. В качестве тонкодисперсной фосфатной пыли примен ют пыль с осади- тельных электродов электрофильтра 3, котора  .подаетс  в бункер (на рисунке Не показан). Дл  определени  количества добавл емого тонкодисперсного фосфатного материала определ ют рН его суспензии, дл  чего Отбирают пробу и приготавливают из неё суспензию в дистиллированной воде при соотношении Т:Ж 1:(2-3). Пусть рН этой суспензии равна 9,5, тогда по графику фиг.2 определ ют количество тонкодисперсного фосфатного материала, которое необходимо ввести в поток газа, в данном случае 300 мг/нм3. Этот сигнал поступает через задатчик 3 на соответствующий регулируе- мый клапан 9, через который пыль (О) попадает в газоход до входа в электрофильтр 3. На;выходе электрофильтра снова измер ют рН конденсата отход щего газа (можно тем же прибором 5 или в случае автоматичёско- го регулировани  дополнительным прибором рН-метром 10). ....

Если рН более 7:0, то токсичность выбросов , т.е. содержание кислых компонентов в отход щих газах меньше ПДВ, поэтому газы дымососом подаютс  в дымовую трубу 4, а затем выбрасываютс  в атмосферу .

В том случае, если рН конденсата на выходе электрофильтра менее 7, т.е. среда кисла , то это указываетс  на недостаточную нейтрализацию отход щих газов и, соответственно , 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 увеличитс  на 7, то корректировку прекращают; если же он все еще менее 7, то снова увеличивают дозировку вводимой пыли на 200 мг/нм3; возможно в этом случае использовать тонкодисперсную пыль, рН которой выше 10, т.е. возврат обожженных окатышей, имеющий рН 10-11,5 после измельчени .. .

Зависимость между количеством добавл емого тонкодисперсного фосфатного.материала и величиной рН конденсата отход щего газа, приведенна  на фиг.2, относитс  к конкретной обжиговой машине,, но характер зависимости дл  любой обжиговой машины, в том числе и агломерационной , одинаков.

В приведенном примере достаточно подробно освещен процесс термообработки и поддержание оптимального содержани  соединений фтора в отход щих газах зоны обжига, поэтому возможные варианты отработки возмущающих воздействий завис т от значений контролируемых параметров .

В таблице приведены значени  контролируемых параметров и характер регулируемых воздействий при конкретных.случа х реализации способа.

На основании исследований авторов установлено , что максимальна  запыленность отход щих газов при применении известных способов термообработки и очистки отход щих газов составл ет 1,0-1,2 г/км3, поэтому естественно увеличивать ее в 2 раза-нецелесообразно , поэтому в некоторых из приведенных примеров дл  снижени  общей запыленностью газового потока рацио- .нально добавл ть тонкодисперсную фосфоритную пыль с рН более 10, как показано в примере 4.

Большое содержание кислых соединений в отход щих газах после сушки в примере объ сн етс  несоблюдением технологических параметров в зоне обжига, а также недостаточной высотой сло  сы- рых окатышей на паллетах обжиговой машины . .

Иногда, учитыва  рециркул цию отход щих газов из зоны обжига рекуперации и охлаждени  и перетоки, кислые соединени  в отход щих газах из-под колпака зоны сушки могут после нескольких циклов накопитьс , Исход  из рассмотренных примеров алгоритм управлени  следующий; контролируют остаточное содержание влаги в окатышах в зоне с температурой 300-600°С (ф1/г.1); по полученному результату задают рехим обжига; на выходе зоны обжига определ ют фактическое содержание фтора в от од щих газах; осуществл ют предварительную очистку отход щих газов из зон обжига и охлаждени  путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки; измер ют температуру отход щих газов из зоны сушки; в случае отклонени  ее от замой в большую сторону, охлаждают пуда те из до пр он) меньше предельно допустимого, то в

и смешени  с холодным воздухом; мер ют рН конденсата отход щих газов входа в электрофильтр и сравнивают с эдельно допустимым значением; если

,оход подают тонкодисперсный фосфо- гный материал, рН которого 9-11, причем

нь

9га

ри

количество его зависит от величины отклонени  рН и рН добавл емого тонкодиспер- снэго материала (по графику на фиг.2). Измер ют рН конденсата на выходе элект- ро фильтра, и в случае, если он меньше преде тьно допустимого значени , увеличивают подачу тонкодисперсного материала или его рН.

Изобретение было реализовано на опытной установке, а в насто щее врем  внедрено на Карэтауском.химзаводе.

Использование изобретени  позвол ет .снизить капитально-эксплуатационные за- трзты, т.к. исключает стадию мокрой очистки , а также резко снизить содержание ки;лых компонентов в отход щих газах пере о. их выбросом в атмосферу за счет нейтрализации их тонкодисперсным фосфат- м материалом, имеющим рН суспензии

Claims (2)

1.

5

0

Экономический эффект от использовани  на Каратауском химзаводе составит не менее 100 тыс.руб.

Формула.и зоб ре гени  1. Способ управлени  процессом газо-. очистки при термообработке фосфоритных окатышей, включающий контроль остаточной влаги в сырых окатышах перед обжигом, .контроль содержани  фтора в отход щих га0 зах из зоны обжига, предварительную очистку отход щих газов из зон обжига и охлаждение от кислых соединений путем фильтрации их через слой сырых окатышей взоне сушки, контроль температуры отход щего газа из зоны сушки, очистку его в электрофильтре и контроль токсичности перед выбросом в атмосферу, отличающий- с   тем, что, с целью снижени  капитально- эксплуатационных затрат на очистку за счет

0 снижени  токсичности газов, измер ют рН конденсата отход щих газов из зоны сушки до входа в электрофильтр, при рН конденсата меньше 8,0 в газоход добавл ют тонкодисперсный фосфоритный материал с рН

5 9,0-11,0, затем измер ют рН конденсата газа на выходе из электрофильтра и при рН 7,0 увеличивают количество тонкодис- лерсного фосфоритного материала, вводимого в газоход до электрофильтра, или повышают его рН.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что количество вводимого тонкодисперсного фосфоритного материала составл ет 100-1000 мг/м3 в зависимости от фак5 тических величин р Н конденсата газа и добавл емого материала, причем рН вводимого материала измер ют в суспензии, приготов- ленной при соотношении Т:Ж 1:(2-3).

Продолжение таблицы

а

ТГ

-