Способ контроля за работой руднотермической электропечи Советский патент 1983 года по МПК F27D19/00 

Изобретение относится к закрытым руднотермическим электропечам, например -фосфорным, карбидныК, ферросплавт ным, и может .быть использовано для управления работой электропечью.

Надежность и работоспособность закрытой руднотермической электропечи в значительной мере зависит от надежности и работрспособности загрузочных патрубков.

Известен способ контроля за работой закрытой руДно -ермической электропечи, согласно которому с помощью датчиков контролируется на-; личие шихты на определенном уровне в зонах между загрузочным патрубком и ближайшим к этому патрубку элек.троду.

Способ позволяет судить о выходе загрузочного патрубка из строя и своевременно остановить печь на замену загрузочных патрубков C lОднако конструктивное решение датчика и его установка сложны. Датчики со стандартными блоками гаммареле излучения не имеют необходимой мощности для просвечивания ванны мощных фосфорных печей, а сближение излучателя и приемника значительно усложняет конструкцию печи, и требует значительных дополнительных затрат. При авариях на печи, что имеет место на практике, не исклю-. чается возможность радиоактивного заражения материалов, находящихся в ванне, что опасно для обслуживающего персонала. .

Наиболее близким по технической

10 сущности к изобретению является спо соб контроля за работой закрытой руднотермической печи, включающий постоянную подачу шихты в ванну печи и определение наличия шихты в тракте, состоящим из печного бунке15ра, течек и загрузочного патрубка, измерение расхода шихты по каждому тракту, измерение и поддержание избыточного давления печных газов в ванне печи. Состояние загрузочны

20 патрубков определяется путем вскрытия ванны и визуального осмотра загрузочных патрубков 2}.

Однако известный способ не обеспечивает необходимый контроль эа

25 работоспособностью загрузочных патрубков: по показаниям наличия шихты в тракте, измерение расхода шихты по каждому тракту, измерение и поддержание давления газов в ванне

30 не обеспечивает ни стойкости эагру зочных патрубков на период межкапитального пробега печи, ни контроль за состоянием загрузочного патрубка Вскрытие печи производится при капитальном ремонте печи, вызванном потерей ее работоспособности по при чине, чаще всего выхода из строя электрододержателя. Отсутствие контроля за состояние загрузочных патрубков в процессе эксплуатации печи не позволяет определить время потери работоспособности загрузочного патрубка, что приводит к выходу из строя электрододержателя и длительной остановке печи для выполнения большого объема ремонтных работ по замене электродо держателя и загрузочных патрубков. Длительные простои, связанные с выполнением ремонтных работ, снижают годовую производительность печи. Выход из строя электрододержателей сопровождается попаданием воды в ванну печи, что чревато взрывом. Уменьшение количества вышедших из строя электрододержателей. снижает возможность аварийных ситуаций и по вышает безопасность эксплуатации пе чи. Целью изобретения является увеличение производительности печи за счет своевременной остановки печи На ремонт сразу же по выходе из строя загрузочных патрубков и повышение безопасности эксплуатации печи. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему постоянную подачу шихты вванну печи и определение наличия шихты в тракте, состоящем из печного бункера, течек и загрузочного патрубка, измерение расхода шихты по каждому тракту, измерение и поддержание избыточного давления печных газов в ванне печи, измеряют давление газов в двух точках над крышкой печи на участке, тракта шихты с пос тоянным по длине этого участка потоком газа, истекающим из ванны пе чи,в период времени, в течение ко торого по каждому тракту сработан объем шихты не менее трех объемов течки и загрузочного патрубка, определяют за этот период средние величины давления газов в ванне пе чи Pvi) и в двух точках тракта ших ты Р, и Р, после чего определяют длину разрушенного участка каждого загрузочного патрубка по формуле .,vE. PI-PC. где 6 , В-i - первоначальные длины тракта шихты от торца (выпускного отверстия) загрузочного патрубка до первой и второй точек замера да ления газов в тракте шихты; t длина, эквивалентная местнымсопротивлениям тракта шихты, и при , где С - первоначальная величина зазора между уровнем шихты в ванне и торцом электрододержателя, производят замену загрузочного патрубка. Кроме того, при прохождении по тракту шихты постоянного потока газа, истекающего из ванны печи, измеряют давление газа в одной точке над крышкой печи в период времени, в течение которого по каждому тракту сработан объем шихты не менее трех объемов течек .и загрузочного патрубка, определяют за этот период средние величины давления газа в ванне печи Р,1 и тракте шихты Р , после чего определяют длину разрушенного участка каждого загрузочного патрубка по формуле , - р Р, где С-) - первоначальная длина тракта шихты от торца загрузочного патрубка до точки замера давления газов в тракте шихты, Р - первоначальная длина загрузочного патрубка и течки; 6i - длина, эквивалентная местным сопротивлениям тракта шихты, и при Л Р 7/ с, где С - первоначальная величина зазора между уровнем шихты в ванне и торцом электрододержателя, производят замену загрузочного патрубка. За счет избыточного давления в ванне печи часть печных газов просачивается через шихту, находящуюся в тракте шихты, теряя давление по длине этого тракта. Загрузочный патрубок и. течка имеют постоянное сечение по длине, расположены вертикально или с малым отклонением от вертикального. Формулы, рекомендованные литературой для расчета потерь давления газов в шахтных печах и трубах, заполненных шихтой или другим кусковым материалом, невозможно непосредственно использовать для определения разрушенного участка загрузочного патрубка. Для загрузочного па.трубка и течки при постоянном составе шихты и с учетом местных сопротивлений предлагаем зависимость: V -lilil , i-j и P-i - давление газа в ванне и точках тракта шихты; Р, длина тракта шихты от торца загрузоч ного патрубка до точек замера давления газов в тракте; л длина, эквивалентная местным сопротивлени.ям. . Величина местных сопротивлений в основном определяется температурой

и составом печных хазов, которая определяется регламентом и не имеет значительных колебаний, и геометрией тракта шихты. Обгорание загрузочного патрубка практически не сказывается на величине местных сопротивлений и поэтому эта величина может 1быть определена экспериментально в «ачальнцй период эксплуатации печи

Обгорание загрузочного -патрубка на величину &В , хотя и меняет величины давлений газа в точках тракта шихты, но пропорциональность в . потере, давления газов и длин оставшихся участков тракта выполняется

VP, е -&е+ц;

VPi Еа-,е+ец

Эта зависимость позволяет по результатам замера давления газа в ванне-печи и точках тракта определить длину разрушенного участка загрузочного патрубка.

Для снижения загазованности в цехе на фосфорных печах производят подачу инертного газа в верхнюю . часть тракта ших.ты, однако количество инертного газа относительно мало и просачивание печных газов через тракт шихты имеет место. На других печах, например ферросплавных, для снижения загазованности в цехе используе.тся отбор газа из верхней части тракта.

Если точки зал({еров давления взяты между печью и местом отбора газа или подачи инертного газа, наличие отбора или подачи газа не сказывается на расчет длины разрушенного участка загрузочного . Если точка замера давления находится :выше места отбора или подачи газа, расчет значительно усложняется, так как вводятся «овыё параметры (объем отобранного или поданного газа, сопротивление участков, тракта и т.д.). К тому же использование системы отбора; газа из тракта или подачи инертного газа несовершенны, и замер объема газа производится с малой точностью.

Точки замеров давления газа в тракте шихты выбраны над крышкой печи, исходя из удобства подсоединения датчиков давления, так как выше крышки печи к тракту шихты имеется свободный подход.

Шихта, в среднем, имеет постоянный фракционный состав и гидравли.ческое сопротивление, однако вследствие различных.процессов сегрегации отдельные объемы шихты могут иметь колебания во фракционном состве и гидравлическом сопротивлении. Поэтому для получения надежных результатов необходимы.измерения при многократной, не менее 3 раз, смене шихты в измеряемом отрезке тракта, т. е. в загрузочном патрубке и течке. Так как давление печных газов в ванне сохранить постоянным не. представляется возможным, то используем статистическую обработку результатов замера давления в ванне и в тракте шихты за период времени, в течение которого по тракту пройдет объем шихты не. MeHiee-3-объемов течек и

О

загрузочного патрубка. I

На практике наиболее р.ациочально принять отрезок времени, за который определяют среднюю величину давления газов в ванне и тракте, равный

5 одной смене. При таком отрезке-времени удобно осуществить ответственность . персонала за состоянием загрузочного патрубка. За одну смену (б ч) при выполнении регламентных

0 показателей работы и проектной производительности по каждому тракту, например фосфорной печи РКЗ-72Ф, будет сработан объем шихты не менее 12 м при объеме шихты, запол5няющей течку и загрузочный патру. бок 2, б гл.

: Разрушение .загрузочного патрубка: йа определенную величину ЛЕ приводит к местному подъему уровня шихты

0 на ту же величину. Между электро- , додержатерем и поверхностью шихты имеется определенный минимальный зазор С. Колебание уровня шихты в пределах этого зазора не представля

5 ёт опасности для работы электрододержателя. Подъем шихты сверх вели-, чины С приводит к контакту электрододержателя с шихтой, к вых:оду из строя электрододержателя.

0

Точность расчета разрушенного участка загрузочного патрубка увели чивается с уменьшением g и увеличением 2. Поэтому при использовании тракта шихты с постоянным потоком газа-, т.е. когда отсутствует по5дача или отбор газа из тракта, вторую точку замера давления газа в тракте желательно вынести на верх течки. Учитывая, что гидравлическое сопротивление печного бункера мало

0 в сравнении с загрузочным патрубком и течкамн, в качестве второй точки замера давления газов в тракте может быть принято давление газов в печном бункере, которое рав5но атмосферному (Рд О) .

Использование предлагаемого способа контроля за работой печи позволяет определить длину разрушенного участка каждого загрузочного чатруб0ка и своевременно, до выхода нз строя электрододержателя, остановить

.печь на замену вышедших из ст:оя загрузочных патрубков, тем са.ым уменьшить, по сравнению с сущгствую5щим положением объем ремонтныь работ, длительность простоя печи на ремонт и увеличить годовую производительность печи эа счет сокращения длительности простоя печи на ремонт а также повысить безопасность эксплуата 1ии .печи за счет снижения числа аварийных ситуаций, связанных свыходом из строя электррдбдержателёй..

На чертеже изображено устройство для осуществления способа контроля за работой трехэлектродной фосфорно печи. Устройство включает ванну .1 печи с крышкой 2, три электрода 3 с элекрододержателями 4, расположенными в в-анне, печные бункера 5, течки 6с системой подачи инертного газа.7 и десять загрузочных патрубков 8, используемых для подачи шихты 9 в ванну и постоянно -з.аполненные шихтой. Положение-торца. загрузочного патрубка 10 определяет уровни шихты 11 в Ванне. .

Давление газов в ванне и тракте измеряется с помощью приборов 12, подсоединенных к ванне и точках .трата шихты. Устройство имеет также шибера для поддержания давления печных газов в ванне.печи, систему загрузки и измерения -расхода шихты по каждому тракту шихты. Шихта имеет угол естественного откоса ci 42 (tg oL- . 0,9). Торцы загрузочных патрубков расположены таким образом что первоначальная величина мини.мального зазора между электрододержателем и шихтой С / 0,20. м. В качестве приборов 12 использован тягонаноромер типа ТИС-П1 с вторичным самопишущим прибором типа ПВ.4.2&.

Диаметр течки и загрузочного патрубка -.0,4 м, общая длина течки и sarpysoiHoro патрубка - 20 м, объем шихты, заполняющей течку и загрузочный патрубок - 2,6 м На-сыпной вес шихты 1500 кг/м. Приборы, для замера давления газов в тракте подсоединены к тракту в точках В;) г 2,4м и е,2 12м Инертный газ подается в точке, расположенной выше второй точки замера давления газа. Замеры в начальный период эксплуатации печи показали, что Ct, 0,12 м. Т Пример осуществления способа.

На печи, работающей в регламентном режиме, шихта подается в ванну печи по течкам и загрузочным пат-, рубкам, урове.нь шихты в печном.бункере непрерывно контролируется, так что гарантировано заполнение шихтой загрузочного патрубка и течки, измеряем расход шихты, поступающей в печь по каждому тракту, производится непрерывная запись давления газов в ванне и двух точках

тракта, поддерживается давление газов в ванне в пределах 20-30 кгс/м Обработаны записанные за смену величины давления газов в ванне и двух точках тракта (расход шихты по каждому тракту за смену значително превышает троекратный об.ъем течки и загрузочного патрубка); получены следующие средние величины давлений газов:

р 26,00 кгс/м, Р 23,56 и 14 ,35 кгс/м. Расчет по формуле дал значение: Р 26,00 - 14,35 о и Д - 2.4

. 12 о + О 12 . -23,56 .-14,35- /

0,024 м . (предел возможной ошибки измерений превышает- получен.ную малую величину) , что указывает на целостность загрузочного патрубка.

Экономический эффект от .внедрения изобретения .составляет

,74 тыс. руб. на ОДНУ печь.

/ .

Формула изобретения

.1. Способ контроля за работой руднотермической электропечи, при постоянной подаче шихты в ванну печи из печного бункера по течкам и загрузочному патрубку, включающий определение наличия шихты в тракте измере.ние расхода шихты по каждому тракту, измерение и поддержание избыточного давления печных газов в ванне печи,; отличающийся

тем, .что, с целью увеличения производительности печи за счет своевременной остановки ее на ремонт и повышения безопасности эксплуатации печи, дополнительно измеряют давление газов в двух точках над крышкой печи на участке тракта шихты с постоянным по длине этого участка потоком газа, истекающимиз ванны печи, в период времени, в течение которого по каждому тракту сработан объем шихты не менее трех объемов течек и загрузочного патрубка, определяют За этот периЬд средние ве.личины давления газов в ванне печи (р) и в двух точках тракта шихты 1 и Р, после чего определяют длину разрушенного участка каждого загрузочного патрубка по-формуле

,.--Рп-Ра n-Pi

.-Ра где 8/) и В 2 - первоначальные длины тракта шихты от торца загрузочного патрубка до первой и второй точек замера давления газов в тракте шихты; |ь - длина, эквивалентная местным сопротивлениям тракта шихты. и при Д 7/С , где С - первоначаль ная величина зазора Между уровнем шихты в ванне и торном электрододёр жателя, производят замену загрузочного патрубка. 2. Способ по п. 1, отличаю щ и и с я тем, что в тракте шихты с постоянным потоком газа, истекающим из ванны печи, измеряют давлени газа в одной точке над крышкой печи в период времени, в течение кото рого по каждому тракту сработан объем шихты не менее трех объемов течек и загрузочного патрубка, опре ляют за этбт период средние вели; чины давления газа в ванне печи и тракте шихты Т, после чего определяют Длину разрушенного участка каждого загрузочного патрубка по формуле Ъ-f - .Pn-pf , Р, Р. где E-f первоначальная длина тракта шихты от торца загруеочного патрубка до точки замера давления газов в тракте шихты; f- первоначальная длина загрузочного патрубка и течки/ ЕЬ - длина, эквивалентная местным сопротивлениям тракта шихты, и при дt 7/ С , где С - первоначальная величина зазора между уровнем шихты в ванне и торцом электрододержат ля, производят згшену загрузочного патрубка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2886891/24-07, кл. F 27 D 19/00, 1980. 2.Временный технологический per ламент производства желтого фосфора. Печной цех 1, Ново-Джамбульский фосфорный завод Джамбул, 1972