Способ контроля состояния футеровки фосфорной рудно-термической печи Советский патент 1988 года по МПК C22B4/08 

1

Изобретение относится к способу контроля состояния футеровки рудно- термической печи, а именно к контролю за состоянием футеровки в зонах ее активного разрушения.

Цель изобретения - повьшение точности контроля износа футеровки печи в промьшшенньк условиях.

Способ контроля состояния футеровки фосфорной радиотермической печи включает определение расхода активной электроэнергии за определенный (выбранный) период ра боты печи.

Определяют среднюю величину рабочей мощности печи, по величине которой определяют оптимальное содержание пятиокиси фосфора в шлаковом расплаве по формуле

С КР,

где С - оптимальное содержание пятиокиси фосфора в шлаковом расплаве; Р - средняя величина рабочей

мощности печи, МВт/ч; Кип - эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера рудно-термической печи,

затем определяют: износ футеровки печи по графику функции U f(P,C), г/см футеровки.

Наблюдения за характером разрушения углеродистых блоков промьшшен- ных печных агрегатов показали что процесс разрушения определяется в . основном химическим взаимодействием пшаковьк расплавов с углеродом блоков.

Электрические параметры работы печи характеризуют энергетический (тепловой) режим плавки, а содержание пятиокиси фосфора в расплаве позволяет судить о химическом взаимодействии. Определение содержания осзтцествляют цсходя из конкретной реакции взаимодействия ог.не- упора с расплавом.

Так, в случае фосфатного расплава используют реакцию:

3CaO Pi05+6C ЗСаО + Р, + 5СО (1)

Исходя из этой реакций, контролируют фосфатньй расплав по содержанию PiO;. В реальных условиях рабо3665442

ты фосфорных рудно-термических печей рабочая мо1цность и содержание PjOj в шлаковом расплаве по различным причинам колеблются в широких пределах. Так, например, рабочая мощность фосфорной печи РКЗ-48ФМ2 колеблется в пределах 15-45 МВт, а печей РКЗ-72Ф и РКЗ-80ФИ в пределах Q 20-70 МВт. В зависимости от сложившегося электротехнологического режима содержание в шпаке составляет от 0,5 до 3,0%, а иногда и более.

If При моделировании процесса плавки с целью приближения к реальным условиям содержание j в пшаке прогнозируется, на основании зависимости, имеющей вид:

20

С К-Р

(2)

5

0

где С - прогнозируемое содержание

в сливаемом шлаке; Р - средняя рабочая мощность печи, МВт/ч за выбранный период работы печи; Кип - электрические коэффициенты, зависящие от типоразмера печи, так для печи РКЗ-48 ФМ2 К 0,09, п - 0,69; для печей РКЗ -.72Ф и РКЗ - 80ФИ К 0,3, п 0,39.

Далее известным способом на известной модели определяют удельный износ футеровки в зависимости от температуры сливаемого шлака и содержания в нем .

Q Для перехода к реальным условиям на известной модели отработали не только оптимальные параметры процесса при одной и той. же мощности, но и при различном содержании

5

в шлаке.

На фиг.1 показана схема лабораторной установки для моделирования процесса плавки в рудно-термической печи; на фиг.2 и 3 - зависимости расхода футеровки, выполненной соответственно из угольного блока н графита СГМ, от количества потребляемой электроэнергии при различном содержании шлаке.

Эта зависимость, построенная по

„

известной модели, позволяет определить фактический износ футеровки рудно-термической печи. График представляет собой функцию

и f (р, С) ,

где и - износ футеровки, г/см футеровки;Р - средняя величина рабочей

мощности печи, МВт/ч; С - прогнозируемое оптимальное содержание PjOj в сливаемом плаке расплава.

Графики, приведенные на фиг«2 и 3, являются достоверными для печей различной мощности, так как оптимальные значения содержания в шлаке укладьшаются в возможный диапазон отклонений, не снижая точности определения износа футеровки.

Дпя определения фактического износа футеровки за выбранный промежуток времени определяют потребление электроэнергии за это время (по счетчику активной электроэнергии) или среднечасовзто мощность печи за этот же промежуток времени (смена, сутки, месяц и т.д.). Усредняют анализы содержания сливаемом шлаке за этот промежуток или находят оптимальное содержание в шлаке за этот период по формуле (2).

Пусть, например, время работы печи - сутки. Содержание PjOs в шлаке быг10,7а: 1,2; 1,4; 2,0; 1,8; 1,1; 2,2; 2,5; 1,5, т.е. среднее значение 1 ,7% FjOy.

Потребление активной энергии можно определить по счетчику активной энергии по формуле

Р« РЙ,(3)

где Ра, и Р ц - соответственно предыдущая и последующие показания счетчика.

Потребление активной энергии можно определить и по формуле

р

а

(4)

где Рд - среднечасовая мощность печи за выбранньш период;

К- - коэффициент использования . времени работы печи.

Предположим, что Р- и С, соот-усредняют величину рабочей м ности печи;

-определяют по формуле (2) оп 5Q мальное остаточное содержание

в шлаке;

-известным способом на извест ной установке определяют удельный износ футеровки в зависимости от

ветственно составляют 173 МВт (где

1,7% PiOj в шлаке). По графику 2 для g температуры сливаемого шлака и со соответствую1чих значений определяем износ футеровки. В данном случае он равен 0,25 г/см футеровки. Ана держания в нем

- по результатам, полученным н известной установке строят график зависимости прогнозного удельного

логичным образом определить

66544

износ футеровки за неделю, месяц и т.д. В этом случае можно Использовать среднемесячные данные о рабоg те печи, приводимые в технических отсчетах. Так как толщина футеровки известна, то можно определить время безаварийной работы печи.

Пример. На основанрш стати10 ческих данных за длительный период работы фосфорных электропечей мощностью 48 МВт износ футеровки в наиболее нагруженном участке (зона выпуска шлакового расплава) сос15 тавляет 400 мм за 6 мес при регламентном содержании в шлаке 2%, в результате чего появляется необходимость остановки печи для заме- ны меточных блоков. Удельньй вес

20 угольного блока 1,85 г/см, вес изношенной части ленточного блока 36000 см.

Таким образом, износ составляет 205,5 г/см за 4380 ч, т.е. за

25 6 мес работы печи.

Из графиков (фиг.2 и З) следует, что износ футеровки при среднем содержании в расплаве 2% и средней рабочей мощности печи

26,6 МВт/ч составляет 0,048 г/см. За 6 мес, т.е. за 4380 рабочих часов износ футеровки составляет 210,24 г/см. Относительная погрешность предлагаемого способа составяет 2%, что подтверждает возможность использования изобретения для контроля износа футеровки рудно-тер- мических печей для вьтлавки фосфора. Таким образом, последовательность

осуществления предлагаемого способа следующая:

-за выбранный промежуток времени определяют электротехнические параметры работы печи (расход актив-

ной электроэнергии, температуру сливаемого шпака и т.д.);

-усредняют величину рабочей мощности печи;

-определяют по формуле (2) опти- мальное остаточное содержание

в шлаке;

-известным способом на известной установке определяют удельный износ футеровки в зависимости от

температуры сливаемого шлака и со

держания в нем

- по результатам, полученным на известной установке строят график зависимости прогнозного удельного

расхода футеровки в зависимости от рабочей мощности печи и содержания PjOy в сливаемом шлаковом расплаве, т.е. график функции;

-усредняют фактическую активн то мощность рудно-термической печи за выбранньй промежуток времени;

-усредняют фактическое содержание PjOj в сливаемом шлаке за этот же промежуток времени;

-по графику (фиг.2 и 3) находя фактический удельньй расход футеровки.

Далее можно определить фактический износ футеровки за выбранньй период времени и прогнозировать количество времени безаварийной работы печи.

При больших периодах прогнозирования (неделя, месяц и т.д) необходимо учитывать коэффициент рабочего времени печи, а для меньших периодов этого можно не делать.

Предлагаемый способ позволяет осупдествлять непрерывный контроль состояния футеровки печи и тем предотвратить аварийную ситуацию. Пользуясь результатами прогнозирования, можно наиболее достоверно составлять графики Ш1Р печей.

Формула изобретения

Способ контроля состояния футеровки фосфорной рудно-термической печи, включающий определение удель- ного износа футеровки по модели в зависимости от температуры сливаемого шлака и содержания в нем пятиоки- си фосфора, о т л и ч а ю щ и и с я

тем, что, с целью повышения точности контроля износа футеровки печи в промьшшенных условиях, определяют расход активной электроэнергии за определенньй период работы печи,

5 среднюю величину рабочей мощности печи, по величине которой определяют оптимальное содержание пятиокиси фосфора в шлаковом расплаве по формуле

20

С К Р

где С - оптимальное содержание пяти- окиси фосфора в вшаковом расплаве;

Р - средняя величина рабочей мощности печи, МВт/ч;

Кип- эмпирические коэффициенты, зависящие от типоразмера рудно-термической печи, затем определяют удельный износ фу- теровки по графику функции U

f(P, С) и с учетом выбранного периода определяют фактический износ футеровки печи.

Расход элэнер гаи, fiST/vac

Расход эл.знер- гии МВт/час

300

PlOffM5% p

200

100

,0%

EspsJ SflJo

Износ (рутеробки г/сн

4O.Z0.3

Фиг. 2

0,4

,

износ д)у те роб к и г/см