книги из ГПНТБ / Розенберг Е.Х. Горючие, тепловые отходы и энерготехнологическое комбинирование в фосфорной промышленности

агрегат. Таким образом одновременно с производством фос­ фора в комплексном энерготехнологическом агрегате выраба­ тывается электроэнергия, которая возвращается в процесс.

Расчеты показывают, что производительности котлоагре­ гата по пару хватает для выработки 80%' электроэнергии, по­ требляемой электротермической печью.

Дымовые газы из котлоагрегата поступают на очистку от фтористых соединений, после чего выбрасываются в атмосфе­ ру. Фтористые соединения поступают иа дальнейшую перера­ ботку, технология которой может быть различной в зависи­ мости от выбора конечного продукта. Наиболее перспектив­ ным в этом направлении представляется разработка схемы получения концентрированной плавиковой кислоты, имеющей наибольший спрос, промышленности.

Следует отметить,'что обесфторенный расплав сам по себе является готовым продуктом и используется в сельском хо­ зяйстве в качестве удобрения и кормовых добавок для скота. В настоящее время на Джамбулском суперфосфатном заводе проходят всестороннюю проверку две опытно-промышленные установки по гидротермической переработке фосфатов произ­ водительностью по обесфторенному расплаву —■7 г/час и ко­ тельным агрегатом производительностью но пару — 25 т/час каждая (рис. 1 ).

Освоение данного процесса позволит выдать рекомендации по конструктивному оформлению энергетического котла и тех­ нологической нитки получения фтористых соединений в ком­ плексной схеме получения фосфора энерготехнологическим способом с выработкой электроэнергии.

Рассмотрим вторую технологическую нитку. Обесфторен­ ный расплав с ^=1500°С из плавильного циклона поступает в нижнюю камеру, и затем через гидравлический затвор, не­ посредственно в электротермическую печь. Одновременно в расплав дозируют кокс в необходимом соотношении. Вос­ становление трикальцийфосфата происходит по известной суммарной реакции.

Гидравлический затвор служит для разделения окисли­ тельной среды плавильного циклона и восстановительной сре­ ды печи. Электрическая мощность в этом случае расходуется на эндотермику реакции восстановления и восполнение теп­ ловых потерь. Шлак и феррофосфор выпускаются через соот­ ветствующие летки.

Печные газы, проходя через теплообменник специальной конструкции, охлаждаются до температуры 400—500°С и по­

55

ступают на конденсацию паров фосфора. Схема конденсации фосфора аналогична схеме конденсации, принятой для элек­ тротермического метода.

Сравним использование тепла в энерготехнологическом способе получения фосфора с выработкой электроэнергии с использованием тепла в электротермическом способе, для чего рассмотрим диаграммы тепловых потоков рассматриваемых способов.

На рис. 16 представлена диаграмма тепловых потоков

Рис. 16. Диаграмма тепловых потоков при получении желтого фосфора электротермическим способом:

при получении фосфора электротермическим способом. Учитывая, что коэффициент полезного действия современ­

ных электрических станций равен примерно 35%', полный КПД использования тепла (топлива) в электротермическом способе равен

56

где — КПД использования тепла (топлива) при электро­ термическом способе;

Qmh. — полезно используемое в процессе тепло; <?затр. — тепло затрачиваемое в процессе;

<2 д — тепло на удаление влаги и декарбонизацию фос­ форита;

фэн. — тепло эндотермической реакции восстановления фосфора;

Qt —-тепло для выработки электроэнергии;

Qt — тепло на термическую обработку фосфорита.

На рис. 17 показана диаграмма тепловых потоков при по­ лучении фосфора энерготехнологическим способом с выработ-

Рис. 17. Диаграмма тепловых потоков при получе­ нии желтого фосфора энерготехнологическим спо­ собом с выработкой электроэнергии:

кой электроэнергии. В этом случае, несмотря на то, что КПД по производству электроэнергии будет ниже, чем в электро­ термическом способе за счет увеличения потерь с уходящими из котла газами, полный КПД использования тепла (топлива) будет выше, чем в электротермическом способе и равен

57

QT — тепло вносимое с топливом.

Это значит, что предприятие, производящее фосфор по энерготехнологической схеме, будет экономить по сравнению с предприятием, вырабатывающим такое же количество фос­

фора электротермическим способом,— 100= 26% топлива.

гІт

Для энерготехиологического метода получения фосфора с выработкой электроэнергии в 1970 г. ЛЕННИИГИПРОХИМом по заданию ОКБ ЭТХИМ была выполнена технико­ экономическая оценка. Рассматривался завод мощностью 260000 т фосфора в год, оснащенный восемью печами мощ­ ностью 50 Мет с энергетическими котлами производитель­ ностью по пару каждый 230 т/час и давлением пара 100 ата. Пар направлялся в турбины заводской ТЭЦ, электрической мощностью 300 Мет. Вся выработанная в энерготехнологичес­ ком цикле электроэнергия использовалась в процессе произ­ водства фосфора, а дефицит электроэнергии покрывался за счет потребления из энергосистемы.

Фтор, улавливаемый из продуктов сгорания перерабаты­ вался в фтористый кальций.

Сравнение показателей энерготехнологического метода получения фосфора с выработкой электроэнергии, с электро­ термическим методом показывает как преимущества энерго­ технологии (снижение расхода электроэнергии, утилизации фтора), ведущие к снижению приведенных затрат на тонну фосфора, так и ее недостатки (повышение удельных капи­ таловложений) .

К положительным сторонам энерготехнологического спо­ соба с выработкой электроэнергии следует отнести:

1. Сокращение количества печей для производства фос­ фора.

Это объясняется тем, что при одинаковой вводимой в печь мощности, ввиду снижения удельного расхода печной электро­

58

энергии на тонну фосфора производительность печей по фос­ фору при энерготехнологическом способе увеличивается про­ порционально уменьшению удельного расхода печной элек­ троэнергии. Так, руднотермическая печь РКЗ-48Ф, при пере­ воде ее на энерготехнологпческий способ, будет иметь произ­ водительность, соответствующую производительности фосфор­ ной печи РКЗ-72Ф для электротермического метода, т. е. око­ ло 5 г фосфора в час. Таким образом, для завода мощностью 260000 т фосфора в год, работающего по энерготехнологиче­ ской схеме потребуется уже не 12 печей типа РКЗ-48Ф, как при электротермическом способе, а всего 8.

2- Сокращение удельного расхода электроэнергии н обес­ печение производства желтого фосфора в основном электро­ энергией от собственной ТЭЦ.

Уменьшение расхода электроэнергии и частичная замена ее электроэнергией от заводской ТЭЦ приводит к снижению приведенных затрат в электроэнергию по сравнению с ана­ логом на 54,0 руб.

3. Использование пара собственного производства.

При энерготехнологическом способе наличие производ­ ственного и теплофикационного отбора от турбин исключает необходимость строительства котельной или приобретение пара на нужды технологии со стороны.

4. Использование отходов производства (фтористого каль­ ция)/.

Использование фтористого кальция будет рентабельным лишь в том случае, если получаемый продукт будет высокого качества (95,9% CaF2), который наряду с флюоритовым кон­ центратом, содержащим 95% CaF2, может быть исполь­ зован пак сырье для получения фтористых солей и фтористого водорода. По имеющимся данным в настоящее время дефицит в флюоритовом концентрате составляет порядка 150 000 тонн в год и полностью обеспечить им промышленность в необхо­ димом количестве в ближайшем будущем не представляется возможным.

Использование фтористого кальция и пара собственного производства снижает приведенные затраты на 15,2 руб.

5. Использование некондиционного сырья.

При работе завода, производящего фосфор энерготехноло­ гическим способом, на фосфоритной муке, получаемой из ме­ лочи фосфорита фракции 0—10 мм, наблюдается снижение затрат в фосфоросодержащее сырье по сравнению с аналогом на 29 руб. или 37 %\ Уменьшение стоимости прочего сырья на

59

3,8 руб., что вызвано прежде всего снижением расхода каль­ цинированной соды, которая является дефицитным продуктом.

В таблице 9 показано сравнение приведенных затрат энерготехнологпческого метода производства желтого фосфора с электротермическим.

Т а б л и ц а 9

Сравнение приведенных затрат энерготехнологического метода производства желтого фосфора с выработкой элек­ троэнергии с электротермическим методом производства

60

Как видно из таблицы 9, основным недостатком энерготехнологического метода получения фосфо-ра с выработкой электроэнергии является высокая капиталоемкость процесса, что существенно увеличивает приведенные затраты на тонну получаемого фосфора. Капиталовложения при энерготехноло­ гическом методе на 41 млн. руб. или 21,4% выше, чем при электротермическом способе получения желтого фосфора. Ка­ питаловложения в производство желтого фосфора энерготех­ нологическим методом, с выработкой электроэнергии и элек­ тротермическим методом приведены в таблице 10.

Т а б л и ц а 10

Сравнение капитальных вложений в производство желтого фосфора энерготехнологнческим и электротермическим методом

Приведенное сравнение показывает, что организация про­ изводства желтого фосфора энерго-технологическим способом с выработкой электроэнергии потребует капитальных вложе­ ний в основное производство 100,4 млн. руб., с учетом выде­ ленных для сравнения объектов общезаводского хозяйства (ТЭЦ и котельной) 132,4 млн. руб., что превышает объем ка­ питальных вложений в аналогичное производство по электро­ термическому методу соответственно на 5,9 млн. руб. и на

35,0 млн. руб.

61

Указанное увеличение капитальных затрат при энерготех­ нологическом способе объясняется следующими причинами:

Строительством тепловой электростанции, что приводит к увеличению стоимости производства на 29,13 мл», руб.

Необходимостью улавливания фтора. Переработка фтора на фтористый кальций требует дополнительных капитальных вложений на сумму 28,11 млн. руб.

Увеличением капиталовложений в отделение дробления кремнистофосфатного сырья и кокса на сумму около трех миллионов руб.

Суммарное увеличение капиталовложений при энерготех­ нологическом способе-с выработкой электроэнергии составляет

63,17 млн. руб.

Сравнение капитальных вложений в производство по двум рассматриваемым методам показывает, что при энерготехя-ю- логичеоком методе получения желтого фосфора с выработкой электроэнергии наблюдается по ряду позиции снижение ка­ питаловложении.

Использование в э11ерготехиологичеоком процессе в каче­ стве сырья фосфоритной мелочи исключает стадию термиче­ ской подготовки фосфатного сырья (обжиг фосфорита и оком- ко-вание мелочи), значительно упрощает и, следовательно, уде­ шевляет шихтование фосфатного сырья, сокращает затраты по складу сырья.

Общее снижение капитальных вложений в энерготехноло­ гический способ получения желтого фосфора с выработкой электроэнергии составляет 28,17 млн. руб., из них около 27.0 млн руб. за счет исключения стадии термической подго­ товки фосфатного сырья.

Исходя из приведенного анализа, организация энерготех­ нологического производства желтого фосфора с выработкой электроэнергии приведет к увеличенню капитальных затрат

Основные технико-экономические показатели энерготехно­ логического метода получения желтого фосфора с выработкой электроэнергии и электротермического метода приведены в таблице 11.

Выполненная ЛЕННИИГИПРОХИМом технико-экономи­ ческая оценка позволила определить годовой экономический эффект от внедрения эяерготехнологичеокого способа с выра­ боткой электроэнегни

62

Т а б л и ц а 1.1

Технико-экономические показатели

63