Эксергетический анализ образования выбросов в процессе обжига фосфорита

Обжиг фосфоритов проводится с целью удаления влаги, летучих, разложения карбонатных составляющих исходного сырья. Но наи­больший интерес представляет изучение газовой фазы с целью выяс­нения вредных примесей - соединений фосфорита. Как указывают ав­торы, при агломерации фосфоритов найденные в газовой фазе концен­трация фосфорита и иентоксида фосфора не имеет практического зна­чения, так как в газовую фазу с ними при нормальных условиях спека­ния переходит не более чем 0,01% фосфора. Однако наличие этих соединений фосфора в отходящих газах даже в таких концентрациях представляем значительный интерес с точки зрения зашиты окружаю­щей среды. Исходя из этих предпосылок, нами были определены в отходящих газах элементарный фосфор, пентоксид фосфора и фосфин.

Лабораторные исследования декарбонширующего и упрочняю­щего обжига фосфоритов проведены в условиях газодинамики ста­бильного неподвижного слоя.

Для проверки возможности и определения условий декарбонишируемого и упрочняющего обжига в условиях непрерывности (само­произвольного движения материала по ремонту) была создана, укруп­нено - лабораторная шахтная установка производительностью 0,5т/сутки по кусковому материалу. Проведены укрупнено - лабора­торные испытания по декарбонизирующему обжигу кускового и ока­танного фосфоритов. Ниже приведены в общем, виде технические ха­рактеристики шахтной печи с наклонными газораспределительными решетками.

Конструктивные оптимальные размеры шахтной печи были оп­ределены на основании требований технологического режима: полнота протекания процессов дегидратации, декарбонизации, достижения приемлемой величины прочности окатышей и т.д. По данным основными условиями достижения высоких показателей при шахт­ном обжиге являются равномерное распределение газового потока в зоне обжига.

Конструкция данной шахтной печи рассчитана исходя для пересыпания сыпучих материалов. Зазор между наклонными решетка­ми для пересыпания кускового материала должен составлять L=5+10d (где d - диаметр куска или гранулы). Размер кускового фосфорита в среднем составлял 25 мм, поэтому зазор составил 150 мм. Согласно этому размеру максимальная высота слоя материала на решетке равно 150 мм. Исходя из размеров решетки 400x230 (мм) и продолжительно­сти обжига куска (в течение 1 часа) рассчитали производительность печи по куску, которая составила 0,5 т/сутки.

Поскольку испытания проводили с окатанным фосфоритам, ко­торый должен был находится в зоне обжига в течение 20 мин., то по окатышам производительность составит 1,5 т/сутки.

Шахта печи теплоизолирована огнеупорным кирпичом и разде­лена на 2 секции перегородкой, верхняя секция занимает 2/3 объема шахты. Для обеспечения подогрева и сушки окатышей укрепляется решетка - зона сушки и подогрева. Для проведения процесса де­ка рбонизирующего и упрочняющего обжига окатышей (любого куско­вого материала) монтируется решетка - зона обжига. Для охлаждения обожженного материала в нижней секции, занимающей 1/3 объема шахты укреплена решетка. Решетки расположены под углом есте­ственного откоса обжигаемого материала под действием собственной силы тяжести.

Обрабатываемый материал через загрузочный бункер по­ступает на решетку - зону подогрева и сушки - и самопроизвольно опускается по наклонной решетке.

Далее материал поступает на решетку зону обжига. На уровне зоны обжига установлен топливник, в которой сжигается мазутно -воздушная смесь и образуются топочные газы. Под решетку подает­ся теплоноситель - топочные газы через входной патрубок. Теплоно­ситель фильтруется через слой материала на решетке подогрева и сушки. Под решетку подается охлаждающий воздух через входной патрубок. Нагретый воздух выводится через хвостовой вентилятор.

Охлаждающий воздух подавали компрессором типа 00-7А (ра­бочее давление Р=4 кгс/см², расход Q=0,5m³/mhh).

Газораспределительные решетки установлены так, что направле­ние движения материала изменяется на 110° при переходе с одной ре­шетки на другую, происходит переворот и верхнего и нижнего слоя материала, что способствует более равномерному прогреву его по всей толщине слоя.

Для выравнивания скорости движения материала по решеткам -выгрузка предусмотрена по всей ширине решетки.

Контроль температуры по зонам печи осуществляли многоточеч­ной термопарой. На выходе печи материал разгружается с помощью тарельчатого питателя.

Испытания проведены с использованием как кускового, так и гранулированного фосфорита.

В результате испытаний выявлено преимущества печи: возмож­ность применения для различных кусковых, гранулированных мате­риалов различной крупности, от 5 до 50мм (фосфорит, кокс, кремни­стые материалы, гранулированный фосфорит и др.). Высокие техно­логические показатели, высокий коэффициент использования тепла -более 70%, обеспечение равномерной термической обработки слоя материала теплоносителем за счет большой площади контакта газа и материала на решетках, улучшение перемешивания материала при движении по решеткам и при пересыпании с решетки на решетку, воз­можность использования тепла газового потока из зоны обжига для подогрева и сушки сырого материала, возможность проведения обжига в благоприятных санитарных условиях без образования вредных выбросов.

Вопросы:

1. С какой целью проводится обжиг фосфоритов?

2. Что показали лабораторные исследования?

3. Как были определены размеры шахтной печи?

4. Как проходил процесс обработки сырья?

5. Что было выявлено в результате испытаний?

6. К какому выводу пришли авторы эксперимента?

2.1. Выпишите из текста термины и терминологические сочетания, дайте им развёрнутое определение, опираясь на информацию текста.

2.2. Разделите текст на смысловые части. Сформулируйте основную мысль каждой смысловой части в виде тезисов.

2.3. Проанализируйте и запишите содержание текста.

2.4. Сформулируйте вывод с позиций автора статьи и референта.

2.5. Составьте реферат-резюме текста.

Задание 3. Прочитайте текст. Определите его тему, проанализируйте содержание. Составьте реферат-конспект текста.

К числу основных мероприятий энергосбережения относится ис­пользование вторичных энергоресурсов (ВЭР), который позволяет снизить расходы топливно-энергетических ресурсов в народном хо­зяйстве.

Объем выхода вторичных энергоресурсов значителен в энергоем­ких отраслях промышленности, где топливно-энергетические ресурсы используются с довольно низкими КПД.

Анализ состояния вопроса свидетельствует о наличии значитель­ных резервов в этих отраслях. Так, коэффициент использования топ­лива на предприятиях черной металлургии не превышает 30%. Ис­пользование горючих ВЭР в топливо потреблении отрасли составляет в среднем 16%. тепловой энергии, выработанной в утилизационных ус­тановках, не более 28% общей выработки тепла и 32% собственного теплопотребления в целом по отрасли.

Коэффициент использования топлива в цветной металлургии в зависимости от технологических особенностей равен 10-40%. В сред­нем по технологическим агрегатам отрасли с уходящими газами теря­ется до 40% тепла, с охлаждающей водой-10-15, со шлаком-50. По­требность в тепловой энергии за счет использования вторичных энер­горесурсов в цветной металлургии страны удовлетворяется не более чемна7%[1].

Как видно, ВЭР в металлургической промышленности использу­ется совершенно недостаточно.

В металлургической отрасли Казахстана, этот вопрос особенно актуален, поскольку вместе с химической она потребляет более двух третей электроэнергии, одну треть тепла и половину топлива прямого использования от их суммарного потребления промышленностью рес­публики и располагает значительными количествами вторичных энер­гетических ресурсов.

На территории Восточного Казахстана действует ряд энергоем­ких предприятий, которые являются источниками основной доли ВЭР этого региона. Здесь нами рассмотрены ресурсы и уровни их исполь­зования на предприятиях цветной металлургии региона.

Цветная металлургия региона из года в год увеличивала масшта­бы использования вторичных энергоресурсов.

За период с 1У70г по 1990годы выработка тепла за счет утилиза­ции тепловых ВЭР только на УК СЦК возросла почти в 7, а на ЛПК -более чем в 5 раз, и достигла соотвстствснно435 и 200тыс.Гкал.

Использование вторичных энергоресурсов позволяет:

- снизить удельные расходы первичного технологического топли­ва на единицу выпускаемой продукции;

- уменьшить выбросы пыли в воздушный бассейн за счет осажде­ния се в утилизационных установках;

- повысить степень комплексного использования сырья за счет улавливания ценных компонентов.

Автором исследована эффективность использования энергоноси­телей на металлургических предприятиях цветной металлургии Казах­стана. В частности, составлен энергетический баланс предприятий с применением эксергетичсского метода термодинамического анализа [2], позволявший определить общий объем выхода тепловых ВЭР как по теплосодержанию ∆ig, так и по работоспособности - эксергии ∆Eg. Этот метод дает качественную оценку образующихся ВЭР, выделяя при этом безвозвратные потери, которые использовать невозможно. В результате выявлены величины вторичных энергоресурсов с учетом коэффициента качества тепловой энергии. Установлено, что их доля на предприятиях цветной металлургии рассматриваемого региона состав­ляет 40% от общего объема на металлургических предприятиях.

По структуре вторичные энергетические ресурсы комбината под­разделяются следующим образом: тепло отходящих газов 53,5%;.из­быточное тепло технологических процессов и тепло воды, охлаждаю­щей элементы металлургических агрегатов, 37,3%; тепло твердых про­дуктов (шлак, металл) 9,2%.

На комбинате ведутся промышленные испытания обжиговой пе­чи №3 в цехе №2 с охлаждением газов термосифонами.

Испытания показали, что печь кипящего слоя (КС), оборудован­ная термосифонами, имеет ряд преимуществ перед существующими конструкциями.

На комбинате сооружены большегрузные обжиговые печи с про­изводительностью вдвое превышающей производительность сущест­вующей конструкции. На комбинате ведется усовершенствование конфигурации печи и ее отдельных узлов. За основу принята печь с термосифонами охлаждения слоя, газов и огарка, что позволяет полу­чать до 40тн/ч (25Гкал/ч) пара промышленных параметров. Одновре­менная работа двух таких печей, установленных в обжиговом отделе­нии, позволяет сосредоточить весь обжиг в одном цехе, резко поднять производительность труда на переделе, полностью утилизировать мо­бильные вторичные энергоресурсы процесса обжига цинковых кон­центратов.

Максимальное использование ВЭР способствует снижению рас­хода природных ресурсов и загрязнения окружающей среды.

Задание 4. Прочитайте текст, составьте его тезисный план.