3. Моделирование процесса управления системой утилизации газов

Как уже отмечалось, система утилизации печных газов (СУПГ) является одним из важных достижений НДФЗ в части улучшения экологической обстановки в районе завода, а также экономии природного газа в агломерационном производстве, так как раньше содержащийся в печном газе СО дожигался в специальных свечах.

Алгоритм управления системой утилизации печных газов приведен ниже. Описание технологического процесса утилизации. Технологический процесс утилизации печного газа предусматривает использование печного газа с печей №5,6 в качестве топлива в смеси с природным газом на зажигательных горнах агломашины и, кроме того, способствует снижению вредных выбросов (РН3, Р2О5, SO2, и др) в атмосферу, материальный баланс.

Печной газ, образующийся в производстве желтого фосфора при восстановлении фосфоритов углеродом в руднотермических печах, после обеспыливания и конденсации фосфора содержит до 80% окиси углерода. 67

На электропечах очищенный газ, основными компонентами которого являются окись углерода и азот, поступает из верхней части холодного конденсатора на одну из свечей, независимо, работает одна или две системы, где сгорает в виде факела, розжиг факела осуществляется дистанционно с пульта управления с помощью высокомощного электрического запальника. Вторая свеча предназначена для аварийного сброса избыточного давления в системе через гидрозатворы низкого давления.

Глубина погружения входного патрубка в гидрозатвор составляет 0,05 м. Постоянный уровень воды в гидрозатворе поддерживается непрерывной ее подачей через перелив. Свеча снабжена главным факельным клапаном, который управляется дистанционно с пульта управления, имеет два положения: полностью открыто, полностью закрыто. На свече имеется также факельный клапан, который работает дистанционно с пульта управления в ручном или автоматическом режиме, устанавливается и поддерживается давление в пределах 30-500 Па (3-50 мм вод.ст.) в системе. Температура печного газа, отправляемого в цех агломера-ции, не должна быть более 30°С, содержание в нем элементарного фосфора не должно быть более 0,2 г/нм3 .

Содержание фосфора в печном газе зависит от температуры газа, поэтому проектом предусматривается блокировка работы газодувки В-2503 при температуре печного газа более 35°С, при температуре более 35°С газодувка автоматически отключается и печной газ сбрасывается на свечу. Для предотвращения аварий после остановки системы СУПГ предус-мотрена подача азота на продувку (газовой станции печного цеха, межцехового газопровода).

Пуск и безопасная эксплуатация «Системы утилизации печного газа» возможны только при условии одновременной эксплуатации «Системы захолаживания» конденсационной воды, обеспечивающей регламентное содержание фосфора в печном газе не более 0,2 г/м3 . Система утилизации печного газа (СУПГ) печей №5 и №6 состоит из: - газодувок с системой газоходов с гидpозатвоpами, клапанами высокого давления, сетевыми клапанами; - установок сжигания печного газа в цехе агломерации; - факельных систем; - межцехового газопровода печного газа (трасса газопровода) - станций сбора, перекачки фоссодержащих стоков №1, № 2, № 3. Возможны три ситуации работы печей №5 и №6: 1). Ситуация №1. Из печей №5,6 печной газ от конденсаторов II ступени через U образные гидрозатворы Г-1, Г-2, Г-3 на газоходах поступает на свечу печного цеха, где происходит его сгорание. При этом вода с этих U образных гидрозатворов слита, клапаны открыты, U образный гидрозатвор Г-4 перед газодувкой и после нее Г-6 заполнены водой, на гидрозатворы Г-1, Г-2, Г-4, Г-6 подается небольшой проток горячей воды и открыт слив, во избежание скопления конденсата воды и фосфора в нижней части гидрозатвора. Газодувка в этом случае стоит. При повышении давления газа 68 выше 50 мм.вод.ст. он сбрасывается через аварийный гидрозатвор на свечу. Уровень воды в гидрозатворах поддерживается постоянной циркуляцией нагретой воды, заглубление патрубков в воду – 50 мм.; 2). Ситуация №2. В случае кратковременной остановки аглоцеха, и отсутствия потребления печного газа, последний через клапан высокого давления сбрасывается на свечу. В этой ситуации на печах №5,6 вода из U образных гидрозатворов перед газодувкой Г-4 слита, газодувки в работе, клапана высокого давления открыты, а сетевые клапана закрыты. На гидрозатворы Г-4, Г-5, Г-6, Г-7 печи №5, (на гидрозатворы Г-4, Г-6, Г-7 печи №6) подается небольшой проток горячей воды и открыт слив, во избежание скопления конденсата воды и фосфора гидрозатворов [2]; 3). Ситуация №3. В этой ситуации печной газ с печей №5 или №6, либо с двух печей одновременно через U образные гидрозатворы Г-1, Г-2, Г-4 на газоходах 1 и 2 поступает на компремирование в газодувки печей №5 и №6 и далее в цех агломерации. Компремирование печного газа происходит до давления 5 кПа. Избыток давления автоматически сбрасывается через клапаны высокого давления на свечи печей №5 и №6. Порядок открытия сетевых клапанов: оператор ДПУ печного цеха, предварительно созвонившись по телефону или получив одобрение по селекторной связи с цехом агломерации, открывает сетевой клапан на печи №5 либо печи №6 (при условии, что печь работает не менее 25-30 мВт, температура печного газа после газодувки менее 30◦С, давление печного газа после газодувки до клапана давления не менее 5 кПа). При работе двух газодувок печного цеха давление в межцеховом газопроводе поддерживается 5 кПа, излишки печного газа сбрасываются через клапана высокого давления печей №5 и №6, в зависимости от работы печи (мощность, давление в системе печь-электрофильтр-конденсация, давления после газодувки, температуры). При снижении мощности менее 20 мВт, или снижении частоты газодувки менее 15Гц на одной из печей №5 или №6, либо аварийной остановке одной из печей, сетевой клапан на ней закрывается автоматически (с задержкой 30 секунд, при повышении мощности в течение 30 секунд сетевой клапан не закроется) и подача печного газа осуществляется с другой печи. Газопровод печного газа с U-образными гидрозатворами и насосными станциями №1, №2, №3. Газопровод от печного цеха №5 до цеха агломерации выполнен из труб диаметром 1220х11 с уклоном не менее 0,02. Всего по трассе газопровода созданы три низшие точки, где установлены насосные станции перекачки фосфоросодержащих стоков. Установленные по трассе газопровода у насосных станций U образные гидрозатворы являются отключающими устройствами и рассчитаны на 1,5 давления печного газа. Для отключения подачи печного газа необходимо заполнить гидрозатворы горячей водой с температурой 80°С от имеющихся сетей горячей воды. Гидрозатвор считается заполненным, если в смотровом фонаре на переливной линии фиксируется наличие воды. Горячая вода для промывки газопровода и пар для 69 пропарки подается через верхние точки. Также через верхние точки газопровода предусмотрены дополнительные штуцеры для подвода пара, азота, горячей воды, имеющие запорную арматуру с задвижками, для исключения возможности попадания воздуха в газопровод. На гидрозатворах также имеются штуцеры. Кроме того, имеются продувочные свечи с обеих сторон на каждом гидрозатворе, на которых установлены пробоотборники для контроля состава газа в газопроводе. Стоки от промывки газопровода поступают в сборники (баки) фосфоросодержащих стоков, установленные на насосных станциях №1,2,3 и затем перекачиваются в отделение нейтрализации. Трубопроводы фосфоросодержащих стоков промываются горячей водой. Станции сбора и перекачки конденсата (фосфоросодержащих стоков) №1,2,3 аналогичны друг другу и предназначены для сбора и удаления стоков.