Способ автоматического управления процессом обжига клинкера во вращающейся печи

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (! !) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3711640/29-33 (22) 20 ° 03.84 (46) 15.02.86. Бюл. Р 6 (71) Белгородский технологический институт строительных материалов им. И.A.Ãðèmìàíoâà (72) В.К.Классен, П.В.Беседин, А.Н.Классен, В.И.Беляева, В.Ф.Хрущев и Н.И.Киреев (53) 66.041.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 581365, кл. F 27 D 19/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 668904, кл. С 04 В 7/44, 1978. (54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ ПРОДЕССОИ ОБЖИГА КЛИНКЕРА

ВО ВРАЩАКЩЕЙСЯ ПЕЧИ, включающий непрерывное измерение температуры корпуса печи вдоль зоны спекания,изменение расхода воздуха острого дутья на охлаждение клинкера и изменение положения шибера дымососа, о т л ич а ю щ и и с. я тем, что, с целью (5!)4 F 27 D 19/00 С 04 В 7/44 повышения точности управления, измеряют количество клинкера, поступающего в холодильник, температуру воздуха окружающей среды и избыточного воздуха, положение шиберов вентиляторов острого, общего и аспирационного дутья, содержание кислорода в отходящих газах и на основе этих параметров определяют энтальпию вторичного воздуха, подаваемого в печь на горение топлива, а также определяют расстояние от входа печи до точки с максимальным значением температуры корпуса печи, причем изменение расхода воздуха острого дутья на охлаждение клинкера осуществляют до достижения энтальпией вторичного воздуха значений 900

1050 кДж/кг, а изменение положения шибера дымососа осуществляют до достижения расстоянием от входа печи до точки с минимальным значением температуры корпуса печи значений 6

10% длины печи.

1211575

RT

С „— теллаемкасть вторичного

Изобретение относится к способам автоматического управления и процессом обжига клинкера во вращающихся печах и может быть использовано в цементной промышленности.

Целью изобретения является повышение точности управления.

Способ поясняется на.примере обжига клинкера ва вращающейся печи с калосниковым холодильником па мак- 10 рому способу производства. Суть описываемого способа можно пояснить

9следующим образом.

Для управления процессом обжига необходимо формирование оптимальной 15 структуры факела. Короткий и удаленный от выходного обреза печи факел приводит к снижению стойкости футеровки, при этом в связи с тем, что зона спекания удалена ат вьгход- 20 ного обреза печи, происходит передержка в печи уже готового клинкера.

Это приводит к клинкерному пылению, снижению качестваклинкера и ухудшеггггю работы калосниковогохолодильника. 25

\ саатHОшения

40 духа острого, общего дутья подаваемые в холодильник на ахлажУстановлено, что при обжиге клин50 кера точка с максимальным значением дение клинкера, и избытачнаго9 вы брасываемого из холодил ь ника, кг/ч; температура вторичного

0 воздуха, С;

8Т г-л

С другой стороны, формирование слишком длинного вялого факела приводит к обгоранию форсунки, выпадению на горячем конце печи огнеупорного кирпича и пороговых плит.

Важным фактором в управлении процессом обжига клинкера ва вращающихся печах с колосниковым холодильником является поддержание оптимального значения энтальпии вторичного воздуха, подаваемого из холодильника в зону горения топлива.

В общем случае энтальпию всего вторичного воздуха, подаваемого в печь, можно определить из соотношения

Q (С

Вг у ОС1 р ОБО (и qp Вт, RT

+С (1)

ОСТР ОГ Ц . ИЪ9 где G, С, Ь вЂ” соответственно массы возвоздуха, кДж/кг.

Величину энтальпии вторичного воздуха, подаваемого в печь, на

1 кг кггинкера можно определить из — О /G„, (2) где С„ - пр0изBîäèтелbHoсTü печи па клинкеру, т.е. количества клинкера, поступаю- щего в холодильник, кг/ч.

Оптимальное значение энта |ьпии воздуха, подаваемого из холодильника в зону горения, определяется и максимальным значением КПД холодильника (0,57 — 0985) и равна 9001050 кДж/кг. При этих значениях температуры формируется оптимальная структура факела, т.е. его форма, длина, теплонапряжение. Объясняется эта тем, чта при более низких значениях энтальпии общая температура воздуха, падвадимого в зону горео ния, снижается до 300-400 С, смещается при этом в сторону холодного обреза печи и точка воспламенения, Горен.ие топлива происходит на корот— кам теплонапряженном и удаленном ат горячего обреза печи участке.

Более высокое значение энтальпии (выше 1050 кДж/кг) на практике трудна осуществимо, при этом температура вторичного воздуха, подводимого в зону горения, поднимается до 5000

600 С, чта близко к точке воспламенения топлива. Это означает, чта воспламенение топлива происходит возле устья фарсунки, чта также недопустима. Положение точки с максимальным тепланапряжением можно изменить и количеством ггзбытсчнага воздуха, подводимого в зону горения. Объем избыточного воздуха в зоне горения можно регулировать запечными дымососами. температуры корпуса печи должна находиться на расстоянии б-10% длины печи от горячего ее обреза. Колебания температуры и объема воздуха, подаваемого в зону горения, изменения физика-химических параметров обжигаемого r.ûðüÿ и других параметров требуют непрерывной корректировки

1211 ) /с

20

55 формы и структуры факела, а следовательно, и температуры.

Схема осуществления способа автоматического управления представлена на чертеже.

Способ включает подачу и сжигание топлива в печи 1 через форсунку 2, подачу горячего вторичного воздуха из колосникового холодильника 3, подачу холодного воздуха острого дутья от вентилятора 4 под неподвижные колосники 5 холодильника, подачу от вентилятора 6 холодного воздуха общего дутья под подвижные колосники 7 холодильника, регулиро— вание шиберами 8 и 9 количества холодного воздуха, подаваемого в холодильник, регулирование шибером 10 дымососа 11 количества воздуха, выбрасываемого из холодильника как избыточного, регулирование избыточного воздуха в зоне горения шибиром 12 эапечного дымососа 13, измерение температуры корпуса печи 1 с помощью радиационного пирометра 14, смонтированного на передвижной тележке 15, измерение количества кислорода в отходящих газах датчиком 16, установленным в пылеосадительной камере 17, измерение температуры вторичного воздуха датчиком 18, установленным в шахте холодильника 3.

Автоматическое управление процессом обжига клинкера в печи осуществляется с помощью двух контуров регулирования. Первый контур осуществляет непрерывное автоматическое регулирование положения точки с максимальным значением температуры корпуса печи с помощью радиационного пирометра 14, шибера 12, дымососа 13 и формирователя 19. Управляющим сигналом в этом контуре служит сигнал 20, который поступает от формирователя 19. В формирователе 19 осуществляется дифференцирование сигнала, поступающего от радиационного пирометра 14, и определение расстояния от точки с максимальной температурой до горячего обреза печи.

Регулирование положения точки с максимальной температурой осуществляется следующим образом. Управляющий сигнал, поступающий от радиационного пирометра. 14, характеризующий значение температуры корпуса печи, поступает на формирователь 19.

Б ф.зрмироваzелc 19 nиpeдeлveтcя точка с максимальным значением температуры с помощью блока дифференцирования и расстояние от этой точки до выходного обреза печи, далее полученный сигнал 20 подается на устройство 21 сравнения, где сравнивается с сигналом, поступаюшим от задатчика 22 положения шибера дымососа, и сигналом, характеризующим содержание кислорода в отходящих газах.

В этот контур включены также регулятор 23, исполнительный механизм 24 и устройство 25 сравнения. На устройство 25 сравнения подается сигнал от датчика 16, измеряющего содержание кислорода в отходящих газах, и сигнал от задатчика 26, характеризующий задание содержания кислорода в отходящих газах.

Если точка с максимальным значением температуры находится на расстоянии, большем чем 10, то система регулирования изменяет положение шибера 12 дымососа 13, уменьшая при этом разрежение за обрезом холодной части печи. В результате точка с максимальным значением теплонапряжения смещается в сторону горячего обреза печи ° Если точка с максимальным значением температуры корпуса печи расположена ближе чем 61 длины печи, то система регулирования шибером 12 дьмососа 13 увеличивает разрежение за обрезом печи.

Второй контур осуществляет непрерывное автоматическое регулирование величины энтальпии горячего (вторичного) воздуха, подаваемого из холодильника в зону горения. Регулирование в этом контуре осуществляется следующим образом. В вычислительное устройство 27 подаются сигналы от исполнительных механизмов 28, 29 и 30, характеризующих соответственно положение шиберов 8, 9 и 10 вентиляторов 4, 6 и 11 острого, общего и аспирационного (избыточного) дутья. Эти сигналы характеризуют соответственно объемные расходы возВ устройство 27 подаются сигналы, характеризующие значения температур от термометра 31 сопротивления воздуха окружающей среды, от датчика 32 температуры избыточного воздуха, и сигнал от формирователя 33, характеризующий количество клинкера, по1211575 ступающего на колосниковую решетку.

or. è

ПО значениям объемных расходов

Чв 1 <7в т темперачур воздуха окружающей среды и избыточного

5 воздуха определяются соответственно ов+ kI 3 li массы общего G в, острого G и избыточного С Р воздуха. В резульв тате вычисления энтальпии вторичного воздуха из соотношений (1) и (2) !О вычислительное устройство 27 формирует управляющий сигнал, который подается на устройство 34 сравнения.

На устройство 34 сравнения подается также сигнал с блока 35 задания расхода воздуха острого дутья. Результирующий управляющий сигнал подается на регулятор 36 и далее на исполнительный механизм 28, который изменяет положение шибера 8 вентилятора 4 20 острого дутья. При этом, если значение энтальпии вторичного воздуха превышает максимально допустимое значение 1050 кДж/кг, на устройство 34 сравнения поступает корректирующий 25 сигнал <на увеличение количества воздуха острого дутья: если же энтальпия вторичного воздуха ниже

900 кДж/кг, то на устройство 34 сравнения подается корректирующий сигнал щ на уменьшение расхода воздуха острого дутья. Схема автоматического регулирования предусматривает стабилизированную подачу воздуха общего дутья, которая устанавливается задатчиком 37, регулятором 38 и исполнительным механизмом 29, и стабилизированный выброс избыточного воздуха вентилятором 11 с помощью задатчика 39, регулятора 40, исполнительного механизма 30 и шибера 10, Оптимальным положением точки с максимальной температурой корпуса печи является положение на расстоянии 6-107. длины печи от выход- 4-"> ного обреза, предпочтительно 9,1Х.

Для достижения указанного положения энтальпию вторичного воздуха необходимо поддерживать в пределах 9001050 кДж/кг, а содержание кислорода в отходящих газах — 0,8-2,07. Поддержание указанных пределов осуществляется следующим образом.

Сигнал от радиационного пирометра 14, характеризующий значение тем- 55 пературы корпуса печи, поступает на формирователь 19, где Определяется точка с максимальной температурой и расстояние от этой точки до выхоцного обреза печи, Полученный сигнал 20 подается на устройство 21 сравнения, куда поступают также сигналы от устройства 25 сравнения и задатчика 22 положения шибера дымо соса, Пример 1. Точка с максимальным значением температуры корпуса находится на расстоянии, большем чем 10/,длины печи оТ выходного Обреза. В этом случае с устройства 21 сравнения на регулятор 23 и исполнительный механизм 24 подается корректирующий сигнал на изменение попох<ения шибера 12 дымососа 13 для уменьшения разрежения за Обрезом холодного конца печи. Одновременно в вычислительном устройстве 27 второго контура регулирования производится вычисление значения энтальпии вторичногО воздуха кОтОрОе мо;кет либо находиться в оптимальных пределах,, либо, как в данном случае, быль ниж<. 900 кДж/кг. Устройство 27 формирует управляющий сигнал, который подается на устройство 34 сравнения. На устройс.тво 34 сравнения подается также сигнал с блока 35 задания расхода воздуха oc .òðîão дутья.

С устройства 34 сравнения передается управляющий сигнал на регулятор 36 и исполнительный механизм 28, который изменением положения шибера 8 вентилятора 4 уменьшает количество холодного воздуха острого дутья.

Пример 2. Точка с максимальным значением температуры корпуса находится на расстоянии, меньшем чем 6i. длины печи от выходного Обреза. В этом случае с устройства 21 сравнения на регулятор 23 и исполнительный механизм 24 подается корректирующий сигнал на изменение положения шибера 12 дымососа 13 для увеличения разрежения за обрезом холодного конца печи. Значение знтальпии вторичного воздуха, вычис— ленное в устройстве 27, может либо находиться в оптимальных пределах, либо, как в данном случае, быть выше

1050 кДж/кг. Если значение энтальпии вьвие 1050 кДж/кг, то устройство 27 формирует сигнал, который передается на устройство 34 сравнения, куда поступает также сигнал с блока 35

1211575

Составитель В,Алекперов

Редактор И,Рыбченко Техред N.Ïàðoöàé КорректоР В.Синицкая

Заказ 632/45 Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий t13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная, 4 задания расхода воздуха острого дутья, С устройства 34 сравнения передается управляющий сигнал на регулятор 36 и исполнительный механизм 28, который изменением положения шибера 8 вентилятора 4 увеличивает количество холодного воздуха острого дутья, Таким образом, поддержание положения точки с максимальным значением температуры корпуса на расстоянии 6-10 длины печи от выходного обреза осуществляется .обеспечением значения энтальпии вторичного воздуха в пределах 900-1050 кДж/кг и содержания кислорода в отходящих газах в пределах 0,8-2,0 . В том случае, когда точка с максимальным значением температуры корпуса распо" лагается за пределами 6-10 длины от выходного обреза печи, изменение положения ее достигается либо изменением энтальпии вторичного воздуха, либо изменением количества кислорода

1П в отходящих газах, либо одновременным изменением значений указанных параметров.

Таким образом, обеспечивается повышение эффектив ости и качества

1 управления, что создает оптимальные условия для гранулируемости клинкера при снижении расхода топлива.