Файл: Розенберг Е.Х. Горючие, тепловые отходы и энерготехнологическое комбинирование в фосфорной промышленности.pdf

-с учетом вспомога­

Э =[(С 1+0,15Кі) —(Са+ 0,І5К2)] - В= 12,0 млн. руб.,

где Сі + 0,15Кі — приведенные затраты на тонну желтого фос­ фора, полученного электротермическим ме­ тодом (500,85 груб.);

С2+0,15К2 — приведенные затраты на тонну желтого фос­ фора, полученного энерго-технологическим методом (454,23 руб.);

В — объем производства желтого фосфора

(260 000 т).

Исходя из приведенных технико-экономических показате­ лей дальнейшее совершенствование энерготехнологичеокого метода должно вестись в следующих направлениях:

1.Сокращение объема капитальных вложений в утилиза­ цию тепла, отходящих из циклона, продуктов сгорания газо­ образного топлива.

2.Выбор рациональной схемы утилизации'фтора с получе­

нием дефицитного продукта и с низкими капитальными вло­

жениями.

3. Создание энерготехнологических процессов получении желтого фосфора с комплексным использованием сырья,

64

то есть использование как фосфоритной мелочи, так и руды товарного класса без их предварительного передела.

Это позволит использовать в энерготехнологическом про­ цессе всю фосфоритную руду, добываемую на горно-химиче­ ских комбинатах. Если использовать в энерготехнологическом процессе одну добываемую мелочь, ее количества будет доста~ точно только для обеспечения сырьем двух фосфорных заво­ дов мощностью 260 000 т фосфора в год.

4.Сокращение количества отходящих из циклона фторо­ содержащих газов, что должно удешевить и упростить утили­ зацию тепла этих газов, а также их очистку от фтора.

5.Совершенствование аппаратурного оформления энерго­ технологииеокого процесса получения желтого фосфора.

Вэтой связи рассмотрим ряд энерготехнологических схем, отличительной особенностью которых является то, что тепло уходящих из циклона продуктов сгорания используется не на выработку пара энергетических параметров, а на термическую обработку, используемой в процессе, шихты.

4. Энерготехнологические схемы получения желтого фосфора с подогревом шихты

На рис. 18 представлена энерготехнологическая схема по­ лучения желтого фосфора с 'Использованием тепла отходящих из циклона газов на нагрев фосфоритно-кремнистой мелочи.

Существо процесса заключается в следующем: готовая шихта класса 0—0,2 мм из шихтового бункера питателем по­ дается во вторую по ходу газов ступень подогревателя шихты, где подогревается до температуры 600—700°С. Выделенный в пылеуловителе материал направляется в первую по ходу газов ступень подогревателя, где окончательно нагревается до температуры 900—1100°С. Материал, отселарировэнный в пылеуловителе, подается в плавильное устройство энерготех­ нологического агрегата. Энерготехнологичеокий агрегат со­ стоит из плавильного циклона и электротермической печи. Схе­ ма конденсации фосфора та же, что и при энерготехнологичееком способе получения желтого фосфора с выработкой элект­ роэнергии. Продукты сгорания после пылеуловителя первой

ступени подогревателя с температурой около 1000°С направля­

ются в пароперегреватель на перегрев, образовавшегося от охлаждения гарниссажных поверхностей циклона, пара. Полу­ ченный перегретый пар может быть использован для выра-

65

Шихта

Рис. 18. Энерготехнологическая схема получения желтого фос­ фора с подогревом шихты:

богки электроэнергии. Пройдя пароперегреватель, продукты сгорания попадают в воздухоподогреватель и оттуда с темпе­ ратурой 280—320°С направляются на очистку. Из воздухо­ подогревателя воздух, нагретый до температуры 600°с! по­ дается в циклон для сжигания топлива.

Следует отметить, что подобная схема утилизации тепла от­ ходящих газов, по сравнению со схемой с выработкой элек­ троэнергии, позволит уменьшить расход топлива на приготов­ ление расплава более чем в два раза.

Но общий коэффициент использования тепла (топлива) будет даже несколько ниже, чем при энерготехнологическом способе с выработкой электроэнергии из-за больших потерь тепла с уходящими газами. Это видно из представленной на рис. 19 диаграммы тепловых потоков энерготехнологического способа получения желтого фосфора с подогревом шихты;

66

Рис. 19. Диаграмма тепловых потоков при по­ лучении желтого фосфора энерготехнологическнм способом с подогревом шихты:

От — тепло, внесенное с топливом в ци к­

ло эндотерм ической реакции восстановле­

Преимуществом этого способа является простая схема утилизации тепла отходящих газов, значительное снижение расхода топлива на процесс плавления, при этом значительно снизятся затраты на очистку продуктов сгорания от фтора. К недостаткам можно отнести повышенную запыленность про­ дуктов сгорания и сложность использования образовавшегося пара для выработки электроэнергии на электрической стан­

67

ции, которая может быть расположена от фосфорного завода на значительном расстоянии.

Второй рассматриваемый энерготехнологический способ получения желтого фосфора отличен от предыдущего тем, что в качестве фосфоросодержащего сырья в нем используется 70% кусковой руды и 30%' мелочи. То есть полностью используется вся добываемая руда без ее предварительного измельчения.

На рис. 20 представлена схема рассматриваемого способа.

Рис. 20. Энерготехнологическая схема получения жел­ того фосфора с комплексным использованием сырья:

1 — плавильны й циклон; 2 — когш лы ш к расплава

Фосфоритная мелочь вводится в аппарат взвешенного слоя, где нагревается до температуры 600—700°С. После нагрева мелочь питателем направляется в плавильный циклон энерготехпологичес'кого агрегата, где обрабатывается до состояния расплава. Расплав іиз плавильного устройства через переток попадает в электротермическую печь, в которую загружается предварительно прошедшая термическую обработку кусковая руда, а также кварцит и кокс в необходимом количестве. Ме­ лочь кокса может вдуваться в печь инертным газом через специальные фурмы или полый электрод.

68

Восстановление фосфора в печи, таким образом, происхо­ дит под слоем шихты, что значительно облегчает условия работы свода печи и позволяет обойтись без охладителя печ­ ных газов. Схема конденсации фосфора такая же как и в электротермическом способе. Подогрев мелочи и термическая обработка куска осуществляется за счет использования тепла отходящих из циклона продуктов сгорания. Продукты сгора­ ния, покидая плавильное устройство, охлаждаются радиаци­ онными поверхностями форкамеры, входящей в контур цир­ куляции плавильного устройства, до температуры 1300 — 1400°С и попадают в радиационный рекуператор, где нагре­ вают воздух, идущий на горение в плавильный циклон, до температуры 500—600°С. Из рекуператора дымовые газы выходят с температурой 1000—1050°С и 70—75% их ндет в шахтную щелевую печь на обжиг кускового фосфорита, за­ гружаемого в последствии в шихтовой бункер. Остальная часть продуктов сгорания направляется в аппарат взвешен­ ного слоя на нагрев мелочи.

Уходящие из шахтной щелевой печи и аппарата взвешен­ ного слоя дымовые газы с температурой 250—300°С направ­ ляются на очистку от фторосодержащих газов перед выбросом- в атмосферу. Следует отметить, что при использовании в ка­ честве топлива в плавильном циклоне печного газа', продукты сгорания будут содержать незначительное количество фтори­ стых соединений. Это и то, что продуктов сгорания отходящих из циклона более чем в три раза меньше, чем при энерготех­ нологическом способе получения фосфора с выработкой элек­ троэнергии, позволит значительно сократить сооружения для очистки продуктов сгорания.

К отмеченным преимуществам можно отнести и то, что этот способ не требует проведения больших исследований и является наиболее подготовленным из всех энерготехнологи­ ческих способов к опытно-промышленному внедрению, ибо он максимально приближен к традиционному электротермиче­ скому способу, а такие аппараты, как циклон и рекуператор прошли стадию промышленного оовоения. На рис. 21 изобра­ жена диаграмма тепловых потоков энерготехнологичеекого способа получения желтого фосфора с комплексным исполь­ зованием сырья.

Как видно из диаграммы, с точки зрения тепловой эффек­ тивности, этот способ экономичнее электротермического и коэффициент использования тепла (топлива) равен:

69