Способ автоматического управления процессом обжига никелевого концентрата с оборотами в кипящем слое Советский патент 1993 года по МПК F27B15/18 C22B1/10 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при управлении процессом обжига в кипящем слое.

Цель изобретения - уменьшение пыле- выноса и повышение устойчивости псевдоожижения материала в слое за счет повышения точности управления процессом укрупнения материала.

Поставленная 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

Di

1

/& Ad

где DI - вычисленное значение эквивалентного диаметра огарка, мм;

fir весовая доля Ьой фракции;

dr средний размер частиц 1-ой фракции, мм;

п - количество фракций.

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

ДО О (-О3д,

где ДО - отклонение эквивалентного диаметра огарка от заданного значения, мм;

.03д - заданное значение эквивалентного диаметра огарка, мм .

Х|

О

ч о

00

W

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

dD Dt-D(i-i)

dr ri -r(i-r)

d D, где -г - - скорость изменения (производQ I- .

ная) эквивалентного диаметра огарка, мм/ч;

D(i-t) - предыдущее значение эквивалентного диаметра огарка, мм;

Г) - момент времени определения текущего значения, эквивалентного диаметра огарка, ч;

т( - 1) - момент времени определения 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:

ЛТ

-knAD-kdriLD

О Т

где ЛТ - требуемая коррекция величины задания по температуре в слое, °С;

kn, fed - настроечные коэффициенты.

Затем изменяют задание по температуре внутри печи 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 кипящего слоя 1, бункер е концентратом 2, тарельчатый питатель 3, ленточный транспортер 4 с веЬоизмёрителем 5, классификатор 6, термопару 7, установленную в кипящем сдое/ вычислительные устройства 8 и 9, управляющее вычислительное устройство 10.

Установка работает следующим образом.

В вычислительное устройство 8 вводят задание эквивалентного диаметра огарка О3д. Затем периодически (1 раз в час) на выходе печи КС отбирают пробу огарка и пропускают ее через классификатор 6. Долевые значения каждой фракции частиц вводят в вычислительное устройство 8, в котором рассчитывается эквивалентный диаметр огарка Di и новое значение задания по температуре по формуле:

ТзО) Тз(М) - п (°1 °эд)v: :Ь-ОО-Р

).- ;- -г(,-1) .; -у; ... -;

где T3(i) Задание по температуре в печи КС.

°с; .- .,., . ; ; ;

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Тз(и) - предыдущее задание по температуре в печи КС. UC;:

kn - коэффициент пропорциональности (150-250), °С/мм;.

kd - коэффициент пропорциональности перед производной гран, состава (550-650) °С-ч/мм;

Рассчитанное значение T3{t) передается из блока 8 в блок 9, в котором определяется задание по расходу концентрата для управляющего вычислительного устройства 10 по формуле;

ОздО) Сном -- ki (Tj - ТзО)} kax у (Tj-TQ-O)

(j-i) где G3)- задание по расходу концентрата в печь КС, т/ч; .

GHOM - номинальный расход концентрата в печь КС, т/ч;

. ki - коэффициент пропорциональности (0,1-0,2).т/°С;

TJ - текущая температура в печи, °С;

k2 - коэффициент.при производной тем- . пературы (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.

ГТ.-р и м е р 1 (по способу прототипа). Эксперимент проводили на промышленной печи КС обжига никелевого концентрата в рафинировочном цехе комбината Севере- никель с площадью пода 24 м2. Длительность контрольного периода составила 5 суток. Загрузку печи осуществляли непрерывно через свод форкамеры. Влажность концентрата составила 7,5-8,5%, Содержание серы в концентрате было 19-22%. 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 рчифались от пьгли в котлах, циклонах и электрофильтрах. Пыль со всех точек улавливания при помощи гидротранспорта подавали в сгуститель никелевого концентрата. В процессе обжига отмечен случай спонтанного укрупнения закиси никеля гри сбое в подаче оборотной пыли в сгуститель, что привело к повышению содержания серы в концентрате и. как следствие, повышению темгюратуры в слое с 1115 до 1170°С (содержание серы в слое в этот момент coctasHPO 0,5%). В результате интенсифицировался процесс конгломерации и спекания частиц. В течение 5,5ч печь ра ботала в аварийном режиме на грани залегания слоя. Положение с трудом спасли путем экстренной подачи пульпы концентрата плотностью 70% в слой, что привело к осложнению работы электрофильтров из-за конденсаций кислоты на электродах. Увели- .чилась 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,°С1121 Удельная производительность, т/(м-сут) 13,1 Содержание кислорода в дутье,% 26 Коэффициент избытка воздуха 1.3 Содержание серы в огарке, % . 0,14 Содержание в газах за печью КС, % 9,8 Эквивалентный диаметр огарка, мм 0,41 Выход мелочи (-0,16 мм) колебался от 1 до 12% Пылевынос 29% от загрузки, П.р и м е р 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 7,6- 8,7%. содержание серы 18,7-22.3%. Уравнения для расчета задания и автоматического регулирования температуры имели вид:

Тзй Т3(ы) - 210 (Dt - Озд) - 620 х DT-D(i-i)

у --------5-----с-

Т|-Г(|-1)

3зд|) Сном - 0,17(1} - Тз(о)- 1,5 х х (0-1(1-1))

.) .

Периодически один раз в час отбирали пробу огарка, просеивал на ротане. Долевые значения каждой фракции вводили в ЭВМ. Запаздывание в анализе составляло от20доЗОмин,

В ходе эксперимента средняя производительность печи КС 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

1080-1190°С. Эквивалентный диаметрогар- ка на выходе из печи был равен 0,52 мм. По материальному балансу определен средний пылевынос за наблюдаемый период 26% от

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

0 материала в слое. Так длительное время процесс шел на параметрах: Ь3д 0,5 мм, DI 0,51 мм, Ti 1130 °С. содержание серы в шахте 21,5-22 %, содержание кислорода в дутье 23,4%. Затем содержание серы в кон5 центрате начало резко падать, что объяснялось разбалансированием потоков пульпы концентрата из цеха разделения файнштей- на - отсюда была снижена перекачка ввиду выхода из строя одного из пульпонасосов.0 и пульпы пыли из газоочистки - перекачка работала в постоянном режиме (этот поток нельзя было снижать из-за предельного накопления пыли в бункерах электрофильтров и циклонов). В результате содержание серы

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

0 Di 0.48 мм.

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

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

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

5 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 уп0 равлением по прототипу. Это касается прежде всего повышения производительности обжига с 13 до 15.6 т/(м2- сут), уменьшения пылевыьгоса с 27 до 26%. увеличения средней крупности частйц.огарка с 0,42 до

5 0,52 мм. ;

Формула изобретения Способ автоматического управления

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

укрупнением огарка, включающий регулируемую лодачу воздуха и кислорода в печь, загрузку концентрата и оборотов, распределение кислорода между загрузочной зоной и примыкающей к ней рабочей зоной в зависимости от величины загрузки оборотов, изменение 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- ся teM, что, с целью уменьшения пылевыноса и повышения устойчивости псевдоожижения маУериала, дополнительно определяют экви- вэлентный диаметр огарка, определяют величину отклонения эквивалентного диаметра огарка от заданного значения по математическому выражению

: Др Ог-Озд, :- - : где О зд - задаййое значение эквивалентного диаметра огарка:

..- DI - значение эквивалентного диаметра огарка в 1-й момент времени, определяют производную эквивалентного дйаме ра огарка во времени по математическому выражению

d D Dr- D (i - 1) dr TI -r(i -1) где D(i-i) - предыдущее значение эквивалентного диаметра огарка;

Т)- момент времени определения текущего значения эквивалентного диаметра огарка;

т(|-1) - момент времени определения предыдущего значения эквивалентного диаметра огарка,

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 математическому выражению

AT

-IcnAD-V-,

где kn,kd - коэффициенты пропорциональности,

затем изменяют, задание по температуре внутри печи на величину вычисленной рекции.

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

Ґ

Д;

LZp

Ш

и

Г: