Способ управления процессом газоочистки при термообработке фосфоритных окатышей

(г)оспатент сссР) НО г ее.,:32."МЙ йауу "еа ТЕН меньше 7, то ДиепЕРСногО димого в га повышают е тическим зн тонкодиспер ла составляе газа и добав мого матери готовленной 1 з,п,ф-лы, 3 увеличивают кол фосфоритного м зоход до элект го рН по сравне ачением, Количе сного Фосфорит т 100 - 1000 мг/м ляемого матери ала измеряют в с при соотношени ил., 1 табл. р ческой промышОСНОВНОЙ ХИ нос ти 5 еско енни Интенсификаци ктротермии, Сб рохим, 1987, с.1 Авторское свид 381182, кл. С 2 я процессов химинаучных трудов Л59-165,етельство СССРВ 1/20, 1988. ского кондиционирования И в таком стве, что их необходимо контроликак в процессе термообработки, чтозить коррозию оборудованию, так и ыбросом газов в атмосферу,естен способ интенсификации проермообработки фосфоритных окав котором термообработка осуяется на Обжиговых конвейерных ах типа ОК и ОЦ, Процесс термообраредставляет собой последователькл, состоящий из сушки, обжига и ения окатышей. Изобретение относится к подготовке фо фатного сырья к электровозгонке фосфо а, в частности к газоочистке при термооб аботке фосфоритных окатышей, по ученных из тонкоизмельченного фосфатного сырья,Производство фосфоритных окатышей вк ючает две стадии; получение сырых окатыше и их термообработку. Отходящие после те мообработки фосфоритных окатышей газа со ержат ряд токсичных компонентов, основны и из которых являются соединения фтора фосфора, серы и другие реагенты химиче количе ровать бы сни перед вИзв цесса т тышей ществл машин ботки и ный ци 792439 АЗ ичество тонкоатериала, вво- с рофильтрэ илинию с егоФакСТВО ВВОДИМОГО ного материам конденсата3ала, рН вводиуспензии,при=и Т;Ж; - 1:(2-3),1792439 5 10 20 25 30 40 45 50 Схема газопотоков обжиговой машины ОК-520 предусматривает наиболее экономичное использование тепла, что достигается путем 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 газо- потоков позволяет не только наиболее полна утилизировать тепло отходящих газов,снизить расход природного газа, но и 15 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, чта позволяет снизить их содержание в потоке газов из-под колпака зоны сушки, выбрасываемых в атмосферу,Для охлаждения отходящих газов предусмотрен подсос холодного воздуха, чтобы их температура находилась в заданных пределах, Далее газ. предназначенный для выброса в атмосферу, очищается от пыли в электрофильтре, а переточный газ из зонырекуперации перед вентилятором проходитодностадийную 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 соответ"твии с которым по величине остаточного влагосодержания в окатышах на выходе температурной зоны 300-600"С по зависимости между остаточным влагосодержанием и концентрацией фтора в отходящих газах прогнозируют ее величину, сравнивают с предельнодопусти- мым 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, 55Остаточное влагосодержанйе на выходе зоны с температурой 300 - 600 С определяется по косвенному параметру, например по 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 других кислых компонентов, но в пределах 15-40%, при остаточной влажности окатышей 1,50/О содержание фтора в отходящем газе из зоны обжига составит примерно 90 - 100 мг/нм, а на входе в злектрофильтр 40 -э50 мг/нм, что превышает допустимое значение, равное 22 мг/нм, Кроме тога,. знеобходимо учитывать и тот факт, что первоначально небольшие количества кислых газов в общем потоке теплоносителя постепенно в цикле накапливаются и могут достигать больших величин, поэтому такой способ управления решает задачу утилизации отходящих газов в качестве теплоносителя только частично уменьшает содержание кислых токсичных компонентов в отходящих газах, подлежащих последующей очистке,Целью изобретения является снижение капитально-эксплуатационных затрат на очистку за счет исключения мокрой очистки газов, путем снижения токсичности выбросов.Технический результат достигается за счет того, что в Способ управления процессом газоочистки ири термообработке фосфоритных окатышей, включающий использование отходящих газов из эоны об жига и охлаждения для сушки окатышей,контроль содержания фтора в отходящих газах зоны обжига, контроль температуры и расхода отходящего газа из зоны сушки, очистку его в электрафильтре и контроль токсичности газа, выбрасываемого в атмосферу, введены дополнительные операции, а 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 рК 9 - 11, причем количество его зависит 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, если она менее 7, то корректируют количество вводимого тонкодсперсного 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 тходящих газах, которые представляют из гребя пылегазовую смесь, К кислым относятя соединения фосфора (Р 205), фтора (НР и 4), серы (02 и Оз) и углекислый газ. На сновании исследований состава отходя-их газов после термообработки установлен, о, что при рН конденсата менее 8 дляоведения выбросов до ПДВ необходима окрая очистка газов.Добавление же в пылегазовый поток отодящих газов тонкодисперсного фосфат-ого материала, обладающего щелочными войствами, нейтрализует кислые соединеия и позволяет довести их содеркание в ыбросах в атмосферу до значений ПДВ. На сновании экспериментов была установена зависимость между величиной рН онденсата отходящего газа и количестом добавляемой тонкодисперсной пыли осфатного материала в зависимости от ее рН,В качестве тонкодисперсного фосфатного материала можно использовать пыль из электрофильтра, рН которой при соотнои ении Т:Ж = 1:(2 - 3) составляет 9-10,5, а т кже возврат обожженных окатышей, рН к торого при том же соотношении Т:Ж сос авляет 10-12, Добавка тонкодисперсного фосфатного материала в количестве мен е 100 мг/нм при рН конденсата газазменее 8,0 не позволяетснизить содержаие т ксичных компонентов в отходящих газахвыходе из электрофильтра, так как недос аточна для полной нейтрализации этих к мпонентов, Увеличение количества введ нного тонкодисперсного фосфатного м териала до 1000 мг/нм позволяет дозс ичь на выходе электрофильтра ПДВ токс чных компонентов, т.е. достигается цель. В едение в поток тонкодисперсного фосф тного материала в количестве 1000 мг/нм, и иводит к сникению эффективности элект офильтра из-за повышения нагрузки на н го,В этом случае для достижения цели нео ходимо повысить величину рН суспензии тонкодисперсного Фосфатного материала, вводимого в поток до 11-12; в этом случаев качестве такой добавки более целесообр, зно использовать возврат обожженных ок тыщей, который после измельчения ввод тся на смешение с исходной фосфоритн й мукой.Величина рН конденсата газа на выходе из электрофильтра менее 7,0 указывает на то что газовые выбросы в атмосферу являю ся кислыми, т.е. содержание кислых токси ных компонентов превышает ПДВ, Кр ме того, дымосос, газоходы, запорнаяарматура и пр. в этом случае подвергаютсясильномукоррозионному воздействию, следовательно, требуется более глубокая нейтрализация кислых токсичных компонентов5 отходящих газов до входа в электрофильтр.На фиг.1-3 показаны схемы осуществления предлагаемого способа.Рассмотрим осуществление предлагаемого способа на следующих примерах;10 На схеме (фиг.3) гаэопотоков обжиговоймашины конвейерного типа ОК 3-520/536 фс аппаратурой контроля и очистными устройствами показана обжиговая машина 1 инаправление газовых потоков из соответст 15 вующих зон - сушки, обжига и охлаждения,дымососы 2, электрофильтр 3, дымовая труба 4, рН-метры 5 и 10, блоки сравнения б и11, усилители 7 и 12, эадатчик 8, исполнительный клапан 9.20 Реализация способа происходит следующим образом.Сырые окатыши поступают на паллетыобжиговой машины и последовательно проходят зоны сушки, подогрева, обжига, реку 25 перации и охлаждения обжиговой машины1. Режим сушки контролируется известнымспособом, то есть в каждой подзоне контролируется температура и при ее отклоненииот регламентной изменяют расход теплоно-30 сителя в сторону устранения возмущейия. Вподзоне 300-600 С по перепаду влажноститеплоносителя прогнозирут остаточное влагосодержание в окатышках, пусть оно со-ставляет 1,2%, По графику зависимости35 между остаточным влагосодержанием в окатышах и концентрацией фтора в отходящихгазах определяем прогнозное значение ее,которое при температуре обжига 1160 Сдолжно соответствовать 42 мг/нм Фтора в40 отходящих газах,На выходе из зоны обжигаотбираемпробу газа и определяем фактическое содержание фтора в отходящих газах зоныобжига, которое было равно 39 мг/нмз. От 45 ходящие из зоны обжига и охлаждения газыдымососом 2 подаются в зону сушки (направление указано стрелками), где они используются в качестве теплоносителя, Навыходе из зоны сушки измеряют рН конден 50 сата отходящего газа рН-метром 5 и одновременно температуру отходящего газа спомощью термопары 13. Измерения значения рН и температуры сравнивают с заданными значениями соответственно в55 блоках сравнения 6 и 14, Заданные значения рН составляют 3, так как это значениепри нормальной работе электрофильтрагарантирует отсутствие превышения ПДВпо токсичным компонентам в отходящих га-зах, 1792439Заданная температура отходящих газов выбирается из условия, чтобы на входе в электрафильтр была температура примерно 90 С; то есть с учетом протяженности газо- хода 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 сигнало рассогласовании Т, который поступает на 10регулирующий клапан 15, который открыва-ется на определенное время, и в газоходпоступает холодный воздух, который сме шивается с отходящими газами, понижая их температуру до допустимой величины,Измеренное значение рН конденсата отходящих газов равно 7,5, то есть на выходе блока сравнения б появится сигнал - рН=0,5, усилитель 7 настроен так, что срабатывает только в том случае, если - рН 0,1. Иззависимости, приведенной на фиг.2 видно, что количество добавляемого тонкодисперсного фосфатного материала зависит от егощелочности, то есть от величины рН егосуспензии, В качестве тонкодисперсной фосфатной пыли применяют пыль с осади- тельных электродов электрофильтра 3, которая подается в бункер Дна рисунке не показан). Для определения количества добавляемого тонкодисперсного фосфатногоматериала определяют рН его суспензии, для чего отбирают пробу и приготавливаютиз нее суспензию в дистиллированной воде при соотношении Т;Ж = 1:Д 2 - 3). Пусть рНэтой суспензии равна 9,5, тогда по графикуфиг.2 определяют количество тонкодисперсного фосфатного материала, которое необходимо ввести в поток газа, в данном случае 300 мг/нмз, Этот сигнал поступает через задатчик 3 на соответствующий регулируемый клапан 9, через который пыль дО) попадает в газоход до входа в электрофильтр 3.На выходе электрофильтра снова измеряют рН конденсата отходящего газа Дможно тем же прибором 5 или в случае автоматического регулирования дополнительным прибором рН-метром 10).Если рН более 7;О, 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. средакислая, то это указывается на недостаточную нейтрализацию отходящих газов и, со ответственно, необходимо увеличитьколичество вводимого в поток тонкодисперсного фосфатного материала,2025303540 4550 При этом возможны различные варианты определить примерно величинукорректировки по фиг.2 или откорректировать на определенню величину, например, на 200 мг,/нм, а затем, если рНконденсата увеличится на 7, то корректировку прекращают; если же он все еще менее 7,то снова увеличивают дозировку вводимойпыли на 200 мг/нм; возможно в этом случаез,использовать тонкодисперсную пыль, рНкоторой выше 10, т.е, возврат обожженныхокатышей, имеющий рН 10-11,5 после измельчения.Зависимость между количеством добавляемого тон кодисперсного фосфатного. материала и величиной рН конденсатаотходящего 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 достаточноподробно освещен процесс термообработки и поддержание оптимального содержания соединений фтора в отходящих газахзоны обжига, поэтому возможные вариантыотработки возмущающих воздействий зависят от значений контролируемых параметров,В таблице приведены значения контролируемых параметров и характер регулируемых воздействий при конкретных случаяхреализации способа,На основании исследований авторов установлено, что максимальная запыленностьотходящих газов при применении известных способов термообработки и очистки отходящих газов составляет 10-1,2 г/нмз,поэтому естественно увеличивать ее в 2 раза нецелесообразно, поэтому в некоторых .из приведенных примеров для снижения общей запыленностью газового потока рацио.нально добавлять тонкодисперснуюфосфоритную пыль с рН более 10, кэк показано в примере 4,Большое содержание кислых соединений.в отходящих газах после сушки впримере объясняется несоблюдением технологических параметров в зоне обжига,а также недостаточной высотой слоя сырыхокатышей на паллетах обжиговой машины.Иногда, учитывая рециркуляцию отходящих газов из зоны обжига рекуперации иохлаждения и перетоки, кислые соединенияв отходящих газах из-под колпака зоны сушки могут после несколькИх циклов накопиться. Исходя из рассмотренных примеровалгоритм управления следующий; контролируют остаточное содержание влаги в окаты10 1792439 М и Выходект о ильт а ереход входолект о ильт Температура отходящих газовСодержание соединений фтора в отходящих газах зоны обжига, мг/нмз рНкон-.денрН кон- ден- сэта воэ- дей- твие ткло- ение воз- действие, мг/нм отклоне рН до- бавяем. тон- коисп, мате . регу- лирующее воз- дей- ствие отклона вь ходе зонь осуш ки,ни ие Н сата Подсовозд х 7,2 7,6 40 7,6 8,3 100 120 120 50=0 +2 шах в зоне с температурой 300-600 С (ф г,1); по полученному результату задают ре им обжига; на выходе зоны обжига опре еляют фактическоесодержание фтора в от одящих газах; осуществляют предварите ьную очистку отходящих газов из зон обжи а и охлаждения путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки; измеряют температуру отходящих газов из эоны сушки; в случае отклонения ее от зада ной в большую сторону, охлаждают путе .смешения с холодным воздухом; из еряют рН конденсата отходящих газовдо входа в электрофильтр и сравнивают с пр дельно допустимым значением; если он меньше предельно допустимого, то в га оход подают тонкодисперсный фосфори ный материал, рН которого 9-11. причем ко ичество его зависит от величины отклоне ия рН и рН добавляемого тонкодисперсн го материала (по графику на фиг.2), И меряют рН конденсатана выходе электро ильтра, и в случае, если он меньше преде ьно допустимого значения, увеличивают и ачу тонкодисперсного материала или ег рН,Изобретение было реализовано на оп тной установке, а в настоящее время вн дрено на Каратауском химзаводе,Использование изобретения позволяет ,сн зить капитально-эксплуатационные затр ты, т,к, исключает стадию мокрой очистки, а также резко снизить содержание ки лых компонентов в отходящих газах пере их выбросом в атмосферу за счет нейтра изации их тонкодисперсным фосфатн м материалом. имеющим рН суспензии 9 11,Экономический эффект от использования на Каратауском химзаводе составит не менее 100 тыс.руб.Формула изобретения 5 1. Способ управления процессом газо-.очистки при термообработке фосфоритных окатышей, включающий контроль остаточной влаги в сырых окатышах перед обжигом, . контроль содержания фтора в отходящих га зах иэ зоны обжига, предварительную очистку отходящих газов из зон обжига и охлаждение от кислых соединений путем фильтрации их через слой сырых окатышей в зоне сушки, контроль температуры отходя щего газа иэ зоны сушки, очистку его в электрофильтре и контроль токсичности перед выбросом в атмосферу. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения капитально- эксплуатационных затрат на очистку эа счет 20 снижения токсичности газов, измеряют рНконденсата отходящих газов из зоны сушки до входа в электрофильтр, при рН конденсата меньше 8,0 в газоход добавляют тонкодисперсный фосфоритный материал с рН 25 9,0 - 11,0, затем измеряют рН конденсата.газа на выходе из электрофильтра и при рН7,0 увеличивают количество тонкодисперсного фосфоритного материала, вводимого в газоход до электрофильтра, или 30 повышают его рН.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щи й с ятем, что количество вводимого тонкодисперсного фосфоритного материала составляет 100 - 1000 мг/м в зависимости от факз35 тических величин рН конденсата газа и добавляемого материала, причем рН вводимого материала измерякг в суспензии, приготов-ленной при соотношении Т:Ж = 1:(2 - 3),1792439 12 Продолжение таблицы ММпп Выходэлект о ильт к воз- дейткл откло нени н еи- вие зоны о га, мг/ ние рН ствие, мг/нм здеи- твие сп. 5УФ Содержаниесоединений фтора в от дящих га Температура тходящих газов регу- лиру- кощее рН кон- ден- сэта Переход входом элект о ильт а рН до бавяем. тонрН кон- ден- сата Добавка тон Добавка возврата1792439 Составитель М, Лиф Техред М, ,1 оргентал Корректор С. Патруше Тираж Подписное ного комитета по изобретениям и открытиям и ри 35, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ТС ельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101