Способ управления процессом получения фосфора и устройство для его осуществления

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ъв 922066 Союз Советскик(5 )М. Кл. С О 1 В 25/00 6 05 О 27/00 еееударстюанй канетет СССР ав делан аэебретееей и аткрытвй(23)Приоритет Опубликовано 23.04.82бюллетень М 15 (53) УДК 66.01252 (088 е 8) Дата опубликования описания 23.04,82 В.Н,Белов, М.Д.Бескин, Г Л. П, Шля пинтох, Н; П. Ножни Ю.С.Шамшин, ТМ.АльжановЕ.С.Ишханов и В.И.Алв инградский государств нный вной) Заявители и проектный институт осн и Производственное объед ени) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРА И УСТРОЙСТВО ДХИ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретермии, вройству длфора в ружет быть и ение относится к электро- частности к способу и уст я управления получения фо нотермических печах и моспользовано в электрохиз 20мии.Известен способ управления электрическим режимом руднотериическихпечей путем перемещения электродови переключения ступеней напряженияпечных трансформаторов 111,Недостатком способа является недостаточная точность управления изналичия статизма, поскольку одномуи тому же значению регулируемого параметра может соответствовать различное положение управлякщего элемента - электрода, а это приводитк нарушению технологического режимаи увеличению удельного расхода электроэнергии,Известен способ управления руднотермической электропечью в которомодновременно с регулированием электрического режима корректируют состав шихты, путем формирования сигнала положения конца электрода в ванне печи, измерение длины электрода формирования сигнала качества продукта, выпускаемого из пепи, сравненияЪсигнала положенная конца электрода с сигналом качества и выдачи сигнала, управляющего загрузкой шихты в печь Р 1.Недостатком способа является то, что его невозможно реализовать при производстве фосфора. Такой способ можно реализовать только в открытых руднотермических печах (для получения карбида кальция, феррофосфора и т.п.), а для закрытых герметизированных печей оя неприменим, так как невозможно определить с .достаточной точностью положЕние конца электрода. Реализация такого способа возможна на печах с трубчатыми (полыми) электродами, но они не нашли применения на фосфорных печах. Качество карбида кальция определяют5055 во время слива расплава, при производстве фосфора расплав (шлак) является отходом производства, а феррофосфор. - побочным продуктом, а газообразный Фосфор подается на очистку в электрофильтр, конденсацию, отстаивание, после чего его транспортируют на склад, где и определяют качество готового фосфора, т.е. из-за длительности определения управление по данному параметру неприемлимо.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ управления процессом получения фосфора в руднотермической печи, включающий контроль дозировки и загрузки исходной шихты в ванну печи, регулирование электрического режима работы печи путем изменения положения электродов и переключения ступеней напряжения печных трансформаторов, измерение расхода электроэнергии, потребляемой печью, контроль за работой электрофильтров по напряжению его полей измерение температуры отходящих газов, содержание Р 05 в шлаке и контроль уровня ФосФора-сырца в ваннах конденсации.Известно устройство для управления процессом получения фосфора, содержащее регулятор дозировки исходной шихты и узел загрузки ее в печь, регулятор электрического режима, входы которого соединены с датчиками электрических параметров, а выходы - с блоками перемещения электродов и пере ключения ступеней напряжения трансФорматоров, измерители расхода электроэнергии, потребляемой печью, температуры отходящего газа, содержания РО 5 в шлаке и напряжения поля электрофильтра 133Недостатком данного способа и устройства является невозможность достижения оптимальных технико-экономических показателей процесса из-за низкого качества управления.ЬЦель изобретения - повышение качества управления, повышение выхода готового продукта и экономии электроэнергии.Поставленная цель достигается тем, что измеряют количество шлама и отслоенного Фосфора, образовавшегося в ваннах горячей конденсации за 1-6. ч, оптимально за 2-3 ч, измеряют содержание фосфора в шламе и определяют общее количество чистого 5 1 О 15 20 25 30 а 35 40 45 фосфата, полученного в ваннах конденсации за. выбранный отрезок времени,определяют Фактический удельный расход.электроэнергии, сравнивают егос заданным значением, определяют отношение количества шлама к количеству фосфора-сыр 1 ца и по величине этогоотношения, напряжению короны полейи температуре отходящего газа изменяют электрический режим работы печи и корректируют состав исходногосырья,Устройство, реализующее способ,содержащее регулятор дозировки исходной шихты и узел загрузки ее.впечь, регулятор электрического режима, входы которого соединены с датчиками электрических параметров, авыходы ; с блоками перемещения электродов и переключения ступеней напряжения трансформаторов, измерители расхода электроэнергии, потребляемой печью, температуры отходящего газа, содержания РО 5 в шлаке инапряжения поля электрофильтра, дополнительно содержит контур определения количества фосфора и шлама вваннах конденсации, делитель, блоксравнения, задатчик удельного расхода электроэнергии, измерители количества ФосФора-сырца, отслоенногоФосфора и шлама, сумматор, при этомпервый вход контура определенияколичества фосфора и шлама соединенс первым входом блока управления, авторой иход - с первым входом делителя, второй вход которого соединенРс выходом измерителя расхода электроэнергии, а выход - с первым входомблока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком удельногорасхода электроэнергии, выход блока.сравнения соединен со вторым входомблока управления, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами измерителейтемпературы отходящего газа и содержания Р О в шлаке, а выходы - сдополнительными вхоцами регулятораэлектрического режима и регулятором дозировки шихты.При этом контур определения фосфора и шлама в ваннах конденсации содержит кондуктометрический датчик, выходы которого соединены с первыми входами измерителей количества фосфора-сырца, отслоенного фос-, Фора и шлама, выходы измерителей ФосФора-сырца и шлама подключены к вхо5 92 дам делителя, выход измерителя отслоенного фосфора и второй выход измерителя количества фосфора-сырца в шламе подкпючены к входам сумматора, а выход сумматора и делителя соединены с соответствущцими входами блока управления.На фиг., 1 представлена принципиальная блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг.2- блок-схема контура определения количества фосфора.Устройство содержит руднотермическую печь 1 с самоспекающимися электродами 2, печные трансформаторы 3 (показаны .только по одному), трансформаторы тока 4, являющиеся датчиками тока электрода, загрузочную течку 5 (на каждой печи имеется десять, загрузочных течек, из них девять Периферийных и одна центральная) и четыре контура регулирования.Контур регулирования электрического режима включает собственно регулятор 6, блок 7 перемещения электрода, переключатель 8 ступеней напряжения.Контур контроля за технологическими параметрами включает измерители 9 температуры под сводом печи, и температуры отходящих газов, и блок 10 определения содержания РО 5 в шлаке, управляющий блок 11, в который кроме выходных сигналов блока 9 и 10 поступает сигнал О, пропорциональный величине. отклонения отношения количества шлама к количеству фосфора- сырца от заданного значения.Контур определения удельного расхода электроэнергии состоит нз счетчика 12 электроэнергии, потребляемой печью, блока 13 деления, в котором определяется текущее значение удельного расхода электроэнергии, блока 14 сравнения текущего и .заданного значения и усилителя 15.Контур определения количества фосфора (фиг. 2) состоит из ванны 16 горячей конденсации, отсечного стакана 17, блока 18 измерения отслоенного фосфора, блока 19.измерения количества шлама, блока 20 измерения количества фосфора в шламе, арифметического блока -21, в котором определяется общее- количество фосфора, блока 22 измерения общего количества фосФора-сырца, блока 23 деления, бло" ка 24 сравнения текущего значения отношения количества шлама: К количе. 2066ству фосфора-сырца с заданным значением. Выходные сигналы этого контурапоступают соответственно в блоки1 и 13.Ф5 Устройство работает следующим образом.Шихта (фосфорит, кварцит, кокс),прошедшая предварительную обработкуи анализ в цехе подготовки шихты, по0 конвейеру из дозаторного отделенияпоступает в печные бункеры, а затемпо загрузочным течкам 5 поступает вванну руднотермической печи 1, гдепод действием электрической энергии,5 поступающей в печь от печноготрансФорматора 3 через электрод 2, происходит расплавление шихчы, нагрев ивозгонка фосфора.Стабилизацию электрического режис20 ма осуществляет регулятор 6 путемперемещения электрода 2 блоком 7 ипереключением ступеней напряженияпечного трансформатора 3 через перекпючатель 8. Регулятор может рабо 25 тать в двух режимах: поддержания заданной мощности или поддержания оптимального тока электрода,При превышении температуры подсводом печи регламентного. значенияЗО измеритель 9 выдает сигнал Ф в регулятор 6 на уменьшение мощностипечи, т.е. на переключение ступенейнапряжения в сторону уменьшения напряжения, после того, как температура восстановится регулятор электрического режима автоматически вернется к заданной ступени напряжения.По мере работы печи из нее перио-дически (а если мощность близка к4 О номинальной, то и непрерывно) сливается шлак, и через определенноеколичествво потребленной электроэнергии и феррофосфор. Периодически, дляобеспечения нормальной работы печи,производят перепуск электрода и егонаращивание.Не реже двух раз в смену определяется содержание РП 05 в шлаке блоком О. Желательно определять его чаще, для более точной корректировки,50но экспресс-метод определения Р 05в шлаке еще не разработан.Выходные сигналы /К и ргизмерителя 9 и блока 10 поступают на вход управляющего блока 1, на один извходов которого поступает сигнал95, пропорциональный отклонению отношения количества шлама к количеству Фосфора-сырца от заданного зна",с выходом измерителя расхода электроэнергии, а выход - с первым входомблока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком удельного% расхода электроэнергии, выход блокасравнения соединен со вторым входомблока управленИя, третий и четвертыйвходы которого соединены соответственно с выходами измерителей темпе 10 ратуры отходящего газа и содержанияРО в шлаке, а выходы с дополнительными входами регулятора электрическогорежима и регулятора дозировки шихты.3Устройство по п. 2; о т л и -И ч а ю щ е е с я тем, что контур определения фосфора и шлама в ваннахконденсации содержит кондуктометрический датчик, выходы которого соединены с первыми входами:измерите 20 лей количества Фосфора-сырца, отслоенного фосфора и шлама, выходыизмерителей фосфора-сырца и шламаподключены к входам делителя, выходизмерителя отслоенного Фосфора и вто 25 рой выход измерителя количества фосфорасырца в шламе подключены к входаМ сумматора, а выход сумматора и .делителя соединены с соответствующими входами блока управления,30Источники информации," принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 464985, кл. С 01 В В 25/00, 977. 2. Патент Франции В 2110972, кл. С 01 В 25/00, 1972.3. Майзель Ю.А. и др. Автоматизация производства фосфора и фосфорсодержащих продуктов. М "Химия", 19731 с. 312-315. 11 922066ваннах горячей конденсации за 1-6 ч,преимущественно 2-3 ч, измеряют содержание фосфора в шламе и определяют общее количество чистого фосфора,полученного в ваннах конденсации завыбранный отрезок времени,опреде ляют Фактический удельный расход электроэнергии и сравнивают его с заданным значением, определяют отношениеколичества шлама к количеству Фосфора-сырца и по величине этого отношения, напряжению короны полей и температуре отходящего газа изменяют электрический режим работы печи и корректируют состав исходного сырья.2. Устройство для осуществленияспособа по п. 1, содержащее регулятор дозировки исходной шихты и узелзагрузки ее в печь, регулятор электрического режийа,. входы которого соединены с датчиками электрических пара.метров, а выходы - с блоками перемещения электродов и переключения ступеней напряжения трансформаторов,измерители расхода электроэнергии,потребляемой печью, температуры отходящего .газа, содержания РО вшлаке и напряжения поля электрофильтра, о т л и ч а ю щ е е с я темчто оно дополнительно содержит контуропределения количества Фосфора ишлама в ваннах конденсации, делитель,блок сравнения, задатчик удельногорасхода электроэнергии и измерителиколичества фосфора-сырца, отслоенного Фосфора и шлама, сумматор, приэтом первый вход контура определенияколичества фосфора и шлама соединенс первым входом блока управления, авторой выход - с первым входом делителя, второй вход которого соединен922066 для Составитель Р.КлейманГуньк о Техред М. Герг ель Корректор М. Коста о д, 4 Филиал П 11 П Патент , г. Ужгород, ул. Проектная,каз 2488/30 ВНИИПИ по д 113035ираж 514сударственногом иаобретений иМосква, Ж 35, Ра Подписномитета СССРткрытийская наб