Способ управления процессом газоочистки при термообработке фосфоритных окатышей Советский патент 1993 года по МПК C22B1/20 

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

Производство фосфоритных окатышей вк/ючает две стадии: получение сырых окатыше in их термообработку. Отходящие после тер мообработки фосфоритных окатышей газа со/ ержат ряд токсичных компонентов, основ- ны ли из которых являются соединения фтора, фосфора, серы и другие реагенты

химического кондиционирования 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 осуществляется на обжиговых конвейерных машинах типа ОК и ОЦ, Процесс термообработки представляет собой последовательный цикл, состоящий из сушки, обжига и охлаждения окатышей.

Схема газопотоков обжиговой машины ОК-5-520 предусматривает наиболее экономичное использование тепла, что достигается путём 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 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 мх 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 стоимость газоочистки.

Наиболее близким техническим решением по достигаемому результату является способ, в соответствии с которым по величине остаточного влагосодержания в окаты- шах на выходе температурной зоны 300-600°С по заьисимости между остаточным влагосодержанием и концентрацией фторэ в отходящих газах прогнозируют ее величину, сравнивают с предельно допустимым 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.

Остаточное влагосодержанйе на выходе зоны с температурой 300-600°С определяется по косвенному параметру, например rio 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 дру0 гих кислых компонентов, но в пределах 15-40%, при остаточной влажности окатышей 1,5% содержание фтора в отходящем 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 теплоносителя по0 степенно в цикле накапливаются и могут достигать больших величин, поэтому такой способ управления решает задачу утилизации отходящих газов в качестве теплоносителя только частично уменьшает

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

Целью изобретения является снижение капитально-эксплуатационных затрат на

0 очистку за счет исключения мокрой очистки газов, путем снижения токсичности выбросов.

Технический результат достигается за счет того, что в Способ управления процес5 сом газоочистки п ри термообработке фосфоритных окатышей, включающий использование отходящих газов из зоны об жига и охлаждения для сушки окатышей, контроль содержания фтора в отходящих

0 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

5 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 за0 висит 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, ес5 ли она менее 7, то корректируют количество вводимого тонкод 1Сперсного 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 сумМарной концентрации кислых соединений в Отходящих газах, которые представляют из Јебя пылегазовую смесь. К кислым относят- ёя соединения фосфора (РзОб), фтора (HF и м), серы (02 и Оз) и углекислый газ. На Основании исследований состава отходя- газов после термообработки установлено, что при рН конденсата менее 8 для доведения выбросов до ПДВ необходима покрал очистка газов.

Добавление же в пылегазовый поток от- одящих газов тонкодисперсного фосфатного материала, обладающего щелочными свойствами, нейтрализует кислые соединена и позволяет довести их содержание в Е ыбросах в атмосферу до значений ПДВ. На с сновании экспериментов была установлена зависимость между величиной рН конденсата отходящего газа и количеством добавляемой 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) составляет 9-10,5, а кже возврат обожженных окатышей, рН торого при том же соотношении Т:Ж со- авляет 10-12. Добавка тонкодисперсного осфатного материала в количестве ме- :е 100 мг/нм при рН конденсата газа енее 8,0 не позволяетснизить содержание кс ичных компонентов в отходящих газах выходе из электрофильтра, так как недо- аточна для полной нейтрализации этих мпонентов. Увеличение количества вве- нного тонкодисперсного фосфатного

4 н м

Ti

II с к

д

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

В этом случае для достижения 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 измельчения вводится 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 являются кислыми, т.е. содержание кислых токсичных компонентов превышает ПДВ.

Кр

оме того, дымосос, газоходы, запорная

5 0

5 0

5 0

5

0 5

0

5

арматура и пр. в этом случае подвергаются сильному коррозионному воздействию, следовательно, требуется более глубокая нейтрализация кислых токсичных компонентов отходящих газов до входа в электрофильтр.

На фиг. 1-3 показаны схемы осуществления 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 контроля и очистнымм устройствами показана обжиговая машина 1 и направление газовых потоков из соответствующих 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, задатчик 8, исполнительный клапан 9.

Реализация способа происходит следующим образом.

Сырые окатыши поступают на паллеты обжиговой машины и последовательно проходят зоны сушки, подогрева, обжига, рекуперации 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 теплоносителя в сторону устранения возмущения. В подзоне 300-600°С по перепаду влажности теплоносителя прогнозирут остаточное вла- госодержание в окатышках, пусть оно составляет 1,2%, По графику зависимости 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 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/нм . Отходящие из зоны обжига и охлаждения газы дымососом 2 подаются в зону сушки (направление указано стрелками), где они используются в качестве теплоносителя. На выходе из зоны сушки измеряют рН конденсата 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 блоках сравнения б 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.

Заданная температура отходящих газов выбирается из условия, чтобы на входе в электрофильтр была температура примерно 90°С; то есть с учетом протяженности газохода, на выходе из зоны сушки газы должны. иметь-температуру 100-110°С. 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 регулирующий клапан 15, который открывается на определенное время, и в газоход поступает холодный воздух, который смешивается с отходящими газами, понижая их температуру до допустимой величины.

Измеренное значение рН конденсата отходящих газов равно 7,5, то есть на выходе блока сравнения 6 появится 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 добавляемого тонкодисперсного фосфатного материала зависит от его щелочности, то есть от величины рН. его суспензии. В качестве тонкодисперсной фосфатной пыли применяют пыль с осади- тельных 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 неё 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/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 измеряют рН конденсата отходящего газа (можно тем же прибором 5 или в случае автоматичёско- го регулирования дополнительным прибором рН-метром 10). ....

Если рН более 7:0, 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, 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 увеличится 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 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/км3, 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 сы- рых 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 окатышах в зоне с температурой 300-600°С (ф1/г.1); по полученному результату задают рехим обжига; на выходе зоны обжига определяют фактическое содержание фтора в от одящих газах; осуществляют предварительную очистку отходящих газов из зон обжига и охлаждения путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки; измеряют температуру отходящих газов из зоны сушки; в случае отклонения ее от замой в большую сторону, охлаждают пудате из до пр он) меньше предельно допустимого, то в

и смешения с холодным воздухом; меряют рН конденсата отходящих 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 отклонения рН и рН добавляемого тонкодиспер- снэго материала (по графику на фиг.2). Измеряют рН конденсата на выходе элект- ро фильтра, и в случае, если он меньше преде тьно допустимого значения, увеличивают подачу тонкодисперсного материала или его рН.

Изобретение было реализовано на опытной установке, а в настоящее время внедрено на Карэтауском.химзаводе.

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

1.

5

0

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

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

0 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

5 9,0-11,0, затем измеряют 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 я тем, что количество вводимого тонкодисперсного фосфоритного материала составляет 100-1000 мг/м3 в зависимости от фак5 тических величин р Н конденсата газа и добавляемого материала, причем рН вводимого материала измеряют в суспензии, приготов- ленной при соотношении Т:Ж 1:(2-3).

Продолжение таблицы

а

ТГ

-

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