способ управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии

Формула изобретения

Способ управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии, включающий контроль расхода воздуха, подаваемого в каждый конвертер для продувки штейна, разрежения в пылевых камерах и температуры газов на выходе из пылевых камер конвертеров, отличающийся тем, что расчетным путем определяют содержание диоксида серы в газах каждого конвертера как функцию контролируемых параметров и вычисляют оптимальное разрежение в газоходах каждого конвертера, максимизирующее содержание диоксида серы в газах при выполнении ограничений на выбросы газов в атмосферу через зазоры газового тракта и температуру газов перед дымососами, регулируют разрежение в газовых трактах конвертеров изменением частоты вращения дымососов и направляют наиболее богатые по диоксиду серы газы в цех производства серной кислоты, а остальные - в дымовую трубу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматического управления конвертерными процессами цветной металлургии и может быть использовано для оптимизации газового режима горизонтальных конвертеров при переработке медных, никелевых и медно-никелевых штейнов на предприятиях цветной металлургии.

В настоящее время на предприятиях цветной металлургии, перерабатывающих сульфидные никелевые, медные или медно-никелевые руды, штейны цветных металлов, получаемые при плавке руд, перерабатываются в горизонтальных конвертерах. При продувке штейнов воздухом образуется значительное количество конвертерных газов, содержащих диоксид серы. Конвертерные газы подаются на производство серной кислоты, при этом управление подачей газов осуществляется вручную оператором.

Оператор, управляя заслонками на газоходах конвертеров, направляет наиболее концентрированные по диоксиду серы газы в цех производства серной кислоты, а остальные - в дымовую трубу. При этом непосредственного контроля содержания диоксида серы в газах не ведется и оператор при работе ориентируется на косвенные показатели качества газов (их температуру, расход и др. ).

("Технологическая инструкция передела конвертирования медно-никелевого штейна" под редакцией нач. мет. отделения ЦЗЛ ГМК "Печенганикель" к.т.н. Я. Л. Серебряного).

Недостатком существующей системы является низкая концентрация диоксида серы в газах на входе в цех производства серной кислоты (2 - 3%, но нередко и ниже 2%) и крупные выбросы конвертерных газов в атмосферу цеха за счет частых ошибок оператора, который должен следить сразу за несколькими работающими конвертерами и может оценить производственную ситуацию лишь по показаниям приборов технологического контроля, установленных на пульте.

При существующей конструкции горизонтального конвертера напыльник, через который происходит удаление конвертерных газов, примыкает к горловине агрегата неплотно, то есть с некоторым зазором. Поэтому в зависимости от величины разрежения, поддерживаемого в пылевой камере конвертера, происходит либо выброс газов из-под напыльника в атмосферу цеха (при недостаточном разрежении), либо подсос окружающего воздуха под напыльник, разбавляющий газы и снижающий в них концентрацию диоксида серы. Поскольку оператор не имеет возможности визуального контроля промышленной ситуации, находясь в другом помещении, и должен управлять газовым режимом сразу нескольких работающих конвертеров, реальный газовый режим передела далек от оптимального. Газы одних конвертеров разбавляются подсосами, других - выбрасываются из-под напыльника в атмосферу цеха, при этом "бедные" по диоксиду серы газы могут подаваться на производство серной кислоты, в то время как более "богатые" газы выбрасываются в дымовую трубу.

(Анашкин А.С. "Система оптимального управления газовым режимом горизонтального конвертера" Сборник трудов молодых ученых СПГГИ, выпуск 5, 1999 г. ).

Известны попытки разработки способа управления газовыми потоками конвертерного передела с использованием газоанализаторов на SO₂ и стандартных технических средств автоматизации, однако данные работы не привели к положительным результатам.

("Исследование, разработка и внедрение мероприятий по совершенствованию работы металлургических агрегатов с целью улучшения снабжения сырьем СКЦ и снижения уровня загрязнения окружающей среды" - отчет по НИР х.д. 71/89, ЛГИ, 1991 г.).

Приняв описанный вначале способ ручного управления газовым режимом, используемый на производстве, за прототип, можно выделить следующие его недостатки.

Недостатками указанного способа являются: неоптимальное разрежение в газовом тракте конвертеров, влекущее как низкое содержание диоксида серы в газах, поступающих на сернокислотное производство, так и крупные газовые выбросы в атмосферу цеха; нерациональное распределение газовых потоков между сернокислотным производством и дымовой трубой; неэкономичность (в смысле энергозатрат) управления разрежением в газовом тракте конвертеров с помощью дросселирования.

Задача изобретения - разработка способа управления газовым режимом конвертерного передела, обеспечивающего поддержание оптимального разрежения в газовых трактах конвертеров, целесообразное распределение газовых потоков между сернокислотным производством и дымовой трубой и снижение энергопотребления дымососов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии, включающем контроль расхода воздуха, подаваемого в каждый конвертер для продувки штейна, разрежения в пылевых камерах и температуры газов на выходе из пылевых камер конвертеров, расчетным путем определяют содержание диоксида серы в газах каждого конвертера как функцию контролируемых параметров и вычисляют оптимальное разрежение в газоходах каждого конвертера, максимизирующее содержание диоксида серы в газах при выполнении ограничений на выбросы газов в атмосферу через зазоры газового тракта и температуру газов перед дымососами, регулируют разрежение в газовых трактах конвертеров изменением частоты вращения дымососов и направляют наиболее богатые по диоксиду серы газы в цех производства серной кислоты, а остальные - в дымовую трубу.

Способ реализуется следующим образом.

На каждом агрегате организуется непрерывный контроль расхода подаваемого дутья V, разрежения в пылевой камере Р и температуры газов на выходе из пылевой камеры t при помощи установки соответствующих датчиков (см. чертеж).

Сигналы с датчиков подаются в управляющую вычислительную машину (или микроконтроллер), которая осуществляет расчет содержания диоксида серы в газах каждого работающего конвертера. Расчет содержания диоксида серы в газах производится по математической модели, представляющей собой систему уравнений, описывающих разбавление и теплообмен конвертерных газов на их пути от горловины конвертера до выхода из пылевой камеры. Таким образом, содержание диоксида серы в газах определяется как функция трех контролируемых на агрегате параметров, то есть

[% SO₂] = f(V, P, t).

На основании вычисленного содержания диоксида серы и имеющейся информации о технологических параметрах объекта (V, P, t) по специальной базе правил логического вывода, разработанной с использованием теории нечеткой логики, автоматически делается заключение о характере газового режима каждого конвертера (выбрасываются ли газы в атмосферу цеха или происходит их разбавление подсасываемым в газовый тракт воздухом).

По полученной оценке газового режима и измеренным технологическим параметрам вычисляется оптимальное значение разрежения в газовом тракте каждого конвертера, обеспечивающее максимизацию содержания диоксида серы в газах при соблюдении наложенных ограничений.

Вычисленное оптимальное разрежение отрабатывается изменением частоты вращения дымососа каждого конвертера при помощи установленных на электродвигателях преобразователей частоты.

Путем сравнения содержаний диоксида серы в газах работающих конвертеров определяются агрегаты, дающие наиболее "богатые" газы, и их газовые тракты подсоединяются к сборному газоходу сернокислотного производства перемещением соответствующих заслонок. Газовые потоки конвертеров, дающих "бедные" по диоксиду серы газы, направляются в дымовую трубу.

Осуществление предложенного способа управления газовым режимом конвертерного передела цветной металлургии дает следующие эффекты:

- Технический - повышается содержание диоксида серы в газах, поступающих на производство серной кислоты с 1,5-2% до 3-5%.

- Экономический - на 30-40% снижается потребление электроэнергии электродвигателями дымососов вследствие замены дросселирования на регулирование частоты вращения дымососа.

- Экологический - значительно снижаются выбросы конвертерных газов в атмосферу цеха из-под напыльников конвертеров, сера наиболее концентрированных по диоксиду серы газов утилизируется в сернокислотном производстве.