Устройство управления процессом восстановления алунитовой руды в печи кипящего слоя

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Со 1 оэ СоветскикСоциалистическихРеспублик оц 932170по делам нзооретеннй н открытий(72) Авторы изобретения инс исс) Заявители 4) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССО ВОССТАНОВЛЕНИЯ АЛУНИТОВОЙ РУДЫ В ПЕЧИ КИПЯЩЕГО СЛОЯ те мИзоЬретение относится к автоматизации процессов цветной металлургии и предназначено для управления процессом восстановления алунитовой оуды в аппарате кипящего слоя в условиях переменной производительности аппарата,Известно устройство для управления процессом обжига рудных материалов в псевдоожиженном слое, используемое в металлургии. Устройство изменяет10 расход догружаемой руды в Функции температуры и изменения содержания сернистого газа в отходящих газах 1 .Это устройство не может быть ис. 15 пользовано для управления процессом восстановления алунитовой руды, предусматривающим применение в качестве восстановителя элементарной серы, поскольку концентрация сернистого газа в отходящих газах не характеризует качество процесса восстановления. Происходит это вследствие того, что сернистый газ выделяется как при восстановлении руды, так и ии восстановителя (серы) киодержащемся в дутье.Известно также устройство для управления процессом обжига цинковых концентратов в кипящем слое, которое стабилизирует расход дутья, содержащего кислород и подаваемого в слой руды.При этом расход загружаемого ма риала изменяют в зависимости от те пературы 2 ,Такое устройство не может использоваться для управления процессом восстановления алунитовой руды, так как температура, отрегулированная изменением подачи руды, не характеризует условия протекания процесса восстановления. Это объясняется тем, что в слой руды подается как дутье так и восстановитель и тепловые потери компенсируются выделением тепла при частичном окислении восстановителя (серы) кислородом дутья. При этомвозможны режимы, для которых при заданной температуре весь восстановитель окислен и руда не восстанавливается.Наиболее близким к изобретению является устройство управления процессом восстановления сурьмы в кипящем слое, предусматривающее контроль расхода топлива и дутья, поступающего в кипящий слой, контроль температуры в надслоевом пространстве аппарата, регулирование температуры вслое руды изменением расхода загружаемой руды. Регулирование расхода топлива происходит в зависимости от 15 концентрации окиси углерода в отходящих газах, и осуществляется стабилизация расхода кислородосодержащего дутья, подаваемого в слой руды.При этом окись углерода образуется в результате окисления топлива кислородом дутья и является восстановителем,Известный способ управления позволяет поддерживать такую концентрацию 25 восстановителя и такую температурув слое руды, при которых достигается требуемая степень восстановления руды 31,Однако при восстановлении алунитовой руды элементарной серой выносимую из слоя серу окисляют в надслоевом пространстве аппарата, подавая в Цель изобретения - повышение выхода сернистого ангидрида и окиси алюминия, что позволяет улучшить техни 40 ко-экономические показатели производства. Поставленная цель достигается тем,что устройство содержит датчик температуры слоя руды, датчик расхода дутья, датчик расхода восстановителя, датчик количества руды в слое, регулятор температуры в слое руды, регулятор расхода дутья, регулятор количества руды в аппарате, регулятор расхода восстановителя и исполнительные устройства, установленные на трубопроводах подачи руды, дутья и восстановителя в аппарат, регулятор температуры в надслоевом пространстве, датчик концентрации кислорода в дутье, подаваемом в слой руды, блок умножения и функциональный 45 5 О верхнюю часть аппарата дополнительное дутье, Поэтому концентрация восстано 35 вителя в отходящих газах ранна нулю, цто не позволяет использовать известный способ для этого процесса. 0 фблок,. Причем блок умножения соединен входными каналами с датчиком концентрации кислорода в дутье и с датчиком расхода дутья и выходным каналом с входным каналом Функционального блока. Функциональный блок выходным каналом соединен с каналом задания регулятора температуры надслоевого пространства, а регулятор температуры надслоевого пространства выходным каналом соединен с каналом задания регулятора расхода восстановителя.На чертеже представлена принципиальная схема устройства.Устройство состоит из датчика 1 температуры кипящего слоя, регулятора 2 температуры кипящего слоя, органа 3, регулирующего подацу руды, датчика ч температуры надслоевого пространства, регулятора 5 температуры надслоевого пространства, датчика 6 расхода восстановителя (жидкой серы), регуля-ора 7 расхода жидкой серы, органа 8, регулирующего подачу восстановления, датчика 9 расхода дутья, регулятора 10 расхода дутья, органа 11 регулирующего расход дутья, датчика 12 концентрации кислорода в дутье, блока 13 умножения, Функционального блока 11, датчика дифманометра, регулятора и регулирующего органа (не показаны) . Кроме того, на чертеже обозначены аппарат А и транспортные линии Б, В, Г, Д, Б и Н подачи руды, подачи восстановителя, выгрузки восстановленной руды, подачи дутья, выхода газообразных продуктов реакции и подачи кислородсодержащего дутья в отстойную зону.Взаимодействие отдельных частей устройства происходит следующим образом.Сигнал от датчика 1 температуры кипящего слоя поступает на вход регулятора 2 температуры, который в зависимости от изменения температуры в слое относительно заданной величины формирует командный сигнал на регулирующий орган 3, управляющий подачей руды в аппарат.Сигнал от датчика Й температуры отстойной зоны поступает на вход регулятора 5 температуры, который формирует и направляет сигнал на программный вход регулятора 7 расхода серы. На вход регулятора 7 поступает сигнал от датчика б расхода серы, и, в зависимости от рассогласования переменной из задания, регулятор 75 9321формирует сигнал регулирующему органу8 на подаче элементарной серы.Сигнал датчика 9 расхода дутьяпоступает на вход регулятора 10 и,в зависимости от рассогласования рас- Бхода дутья и заданной величины, формирует команду для регулирующего органа 11, управляющего подачей дутьяв аппарат.На блок 13 умножения поступают . 1 осигналы датчика 9 и датчика 12 концентрации кислорода в дутье, сигналблока 13 поступает в функциональныйблок 14, выходной канал которого соединен с программным входом регулятора 15, Регулятор 5 формирует управляющеевоздействие в форме команды на регулятор 7 в зависимости от температуры отстойной зоны и количества кислорода,поступающего в аппарат с дутьем,Устройство функционирует следующимобразом.Контур стабилизации расхода дутьяв надслоевом пространстве, состоящийиэ датчика 9 расхода дутья, регулято- дра 10 и регулирующего органа 11, обес-.печивает постоянство расхода дутьяс тем, чтобы сделать независимой отодного параметра температуру в отстойной зоне.30Контур стабилизации количества материала в аппарате, состоящий из/датчика дифманометра, регулятораи регулирующего органа, обеспечиваетпостоянство объема слоя и баланс35между подачей и выгрузкой руды,При изменении, например уменьшении,содержания кислорода и дутье температура в слое руды и, следовательно,сигнал от датчика 1 уменьшится, Ре Огулятор 2, воздействуя на регулирующий орган 3, уменьшит подачу руды ваппарат с тем, чтобы восстановить равенство температуры, измеренной термопарой 1 и заданной задатчиком регу 45лятора 2, При этом в слое руды устанавливается баланс между подачей тепла в слой и его расходом. Расход подаваемой руды в аппарат соответствуетрасходу кислорода, подаваемого в слой50с дутьем, в силу того, что подача тепла в слой осуществляется за счетокисления восстановителя ( серы) кислородом дутья и расход тепла пропорционален подаче руды в аппарат (теплорасходуется на нагрев руды и компенсацию потерь тепла в реакции восстановления, которые в установившемсярежиме также пропорциональны. подаче 70 6руды, и прочие потери, которые в ус" тановившемся режиме можно считать постоянными)В свою очередь, при уменьшении подачи руды и кислорода уменьшится использование восстановителя как эа счет уменьшения окисления, так и эа счет уменьшения его расхода на восстановление руды, Это приводит к повышению концентрации восстановителя в надслоевом пространстве, где он окисляется, и к повышению температуры, измеряемой датчиком 4. Сигнал от датчика 4 поступает на регулятор 5, который уменьшает свой выходной сигнал до тех пор, пока не установится равенство измеренной датчиком 4 и заданной, поступающей из функционального блока 14 температуры. Сигнал от регулятора 5 поступает в камеру задания регулятора 7 который, воздействуя на регулирующий орган 8, уменьшает подачу восстановителя в слой, обеспечивая равенство измеренного датчиком 6 и заданного расхода, Уменьшение концентрации кислорода в дутье также приводит к снижению сигнала датчика 12 концентрации кислорода и уменьшению выходного сигнала блока 13 умножения, в который поступает также и сигнал от датчика 9 расхода дутья, установленного в контуре стабилизации расхода дутья (регулятор 10, регулирующий орган 11) снижение выходного сигнала блока 13 умножения приводит к уменьшению выходного сигнала функционального блока 14, поступающего в камеру задания регулятора 5 температуры в отстойной зоне.Характеристика функционального блока 14 соответствует зависимости между производительностью, расходом кислорода с дутьем и температурой в отстойной зоне,Связь между указанными параметрами обусловлена тем, что для осуществления химической реакции с определенной степенью превращения веществ необходимо обеспечить подачу исходных компонентов в соотношении, близком к стехиометрическому.В соответствии с вышесказанным для достижения одной и той же степени восстановления руды при уменьшении подачи исходной руды в слой ограниченного объема необходимо уменьшить концентрацию восстановителя (определяемую температурой в отстойнойформула изобретения ВНИИПИ ЗакТираж 642 7 9321 ,зоне) и, следовательно, расход восстановителя, подаваемого в слой. Поскольку существует зависимость между расходами руды и кислорода, подаваемыми в слой, можно воспользоваться з этой зависимостью для установления связи между производительностью, степенью восстановления руды и темпе. ратурой в отстойной зоне.Таким образом, предлагаемое уст ройство обеспечивает интенсификацию процесса и оптимизирует производительность аппарата.Экономический эффект от использования изобретения составляет 150 тыс. 15 руб, в год. 20Устройство управления процессом восстановления алунитовой руды в печи кипящего слоя, содержащее датчик температуры слоя руды, датчик расхода дутья, датчик расхода восстанови- г 5 теля, датчик количества руды в слое, регулятор температуры в слое руды, регулятор расхода дутья, регулятор количества руды в аппарате, регулятор расхода восстановителя и исполни- зо тельные устройства, установленные на трубопроводах подачи руды, дутья и илиал ППП "ПатентУжгород, ул. Проектная, 4 70 8восстановителя в аппарат, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения выхода сернистого ангидрида и окиси алюминия,оно дополнительносодержит регулятор температуры в надслоевом пространстве, датчик концентрации кислорода в дутье, подаваемом в слой руды, блок умножения и функциональный блок, причемблок умножения соединен входнымиканалами с датчиком концентрации кислорода в дутье и с датчиком расходадутья и выходным каналом с входнымканалом функционального блока, функциональный блок выходным каналомсоединен с каналом задания регуляторатемпературы надслоевого пространства, регулятор темгературы надслоевогопространства выходным каналом соединен с каналом задания регулятора расхода восстановителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРН 302382 кл. Е 27 В 15/18, 19692. Буровой И,А. Автоматическоеуправление процессами в кипящем слое,М., "Металлургия", 1969, с.353-354,Буровой И.А, Автоматическоеуправление процессами в кипящемслое. М., фМеталлургияф, 1969, с.406408.