Способ управления процессом мокрого гранулирования сажи

 

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в химической промышленности. В способе управления процессом мокрого гранулирования сажи путем регулирования расхода воды в гранулятор и подачи в трубопровод воды насосом-дозатором связующей добавки регулируют частоту питающего напряжения электродвигателя насоса-дозатора в соотношении с расходом воды в гранулятор. Способ позволяет повысить качество гранулирования за счет повышения точности регулирования стабилизации заданной концентрации связующей добавки в грануляционном растворе. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов и может быть использовано в химической промышленности, в процессах, где для гранулирования продуктов используются растворы каких-либо добавок, например в процессе мокрого гранулирования сажи.

Известен способ управления процессом мокрого гранулирования сажи путем регулирования расхода воды в гранулятор в зависимости от количества и качества сажи, поступающей в гранулятор, и регулирования расхода добавки в соотношении с расходом воды, подаваемой в гранулятор [1].

Недостаток данного способа заключается в том, что техническая сложность и ненадежность контроля и регулирования малых расходов вязких добавок (таких как меласса или лигносульфонаты технические, широко применяемые в настоящее время) не обеспечивает стабильной концентрации грануляционного раствора, что приводит к снижению качества гранулирования сажи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ [2], в котором заданная концентрация связующей добавки в растворе поддерживается путем регулирования расхода воды, подаваемой на вход насоса-дозатора подачи добавки, в определенном соотношении с расходом воды в гранулятор.

Основным недостатком данного способа является низкая точность поддержания заданной концентрации связующей добавки в растворе при существенных изменениях расхода воды в гранулятор, что приводит к снижению качества гранулирования. Это связано с тем, что при таких условиях не достигается точный контроль и регулирование изменяющихся малых расходов воды на вход насоса-дозатора. Применение двух емкостей с разной концентрацией добавки уменьшает указанный недостаток, но не устраняет его полностью. При этом значительно повышаются эксплуатационные затраты, связанные с использованием дополнительных емкостей и приготовлением в них раствора добавки двух различных концентраций.

Целью изобретения является повышение качества гранулирования за счет повышения точности стабилизации заданной концентрации связующей добавки в грануляционном растворе и снижения эксплуатационных затрат путем использования связующей добавки исходной концентрации без ее разбавления водой.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления процессом мокрого гранулирования сажи путем регулирования расхода воды в гранулятор и подачи в трубопровод воды насосом-дозатором связующей добавки, регулируют частоту питающего напряжения насоса-дозатора в соотношении с расходом воды в гранулятор в соответствии с выражением: где Y - частота питающего напряжения электродвигателя насоса-дозатора, Гц; Q_ВГР - расход воды в гранулятор, л/ч; П - установленная производительность насоса-дозатора, л/ч; C_Р - концентрация связующей добавки в грануляционном растворе, %; C_Д - исходная концентрация добавки, %.

Сущность способа заключается в следующем.

Производительность П плунжерного насоса-дозатора или расход связующей добавки Q_Д, что тоже самое, прямо пропорциональные частоте Y питающего напряжения его электродвигателя, поскольку число оборотов электродвигателя прямо пропорционально частоте. Определив производительность насоса-дозатора на любой частоте, мы получим коэффициент П/Y, отражающий расход добавки на единицу частоты, который сохраняется во всем диапазоне частот. Если производительность насоса определять при стандартной частоте 50 Гц, то получим коэффициент, равный П/50. Тогда расход добавки Q_Д при любой заданной частоте Y будет: Итоговая (заданная) концентрация грануляционного раствора C_Р равна количеству добавки, имеющей концентрацию C_Д, отнесенной к расходу воды в гранулятор:
Заменяя Q_Д в выражении (2) его значением по выражению (1) и преобразуя его, получим выражение для частоты Y:

Величины C_Р, C_Д, П являются в каждый момент времени заданными постоянными величинами, а их конкретные значения задаются технологическим режимом. Таким образом, для поддержания заданного значения концентрации добавки C_Р в грануляционном растворе необходимо при изменении расхода воды в гранулятор изменить частоту питающего напряжения (тока) электродвигателя насоса-дозатора в соответствии (3).

На чертеже представлен пример реализации данного способа.

Связующая добавка из емкости 1 насосом-дозатором 2 нагнетается в трубопровод воды 3 и далее образовавшийся раствор поступает в смеситель - гранулятор 4, куда также шлюзовым питателем 5 подается пылящая сажа. Расход воды в гранулятор контролируется расходомером 6 и автоматически изменяется путем воздействия на регулирующий клапан 7 командного сигнала с регулятора мощности 8, потребляемой электродвигателем 9 ротора смесителя - гранулятора 10. Сигнал с расходомера воды 6 поступает в контроллер 11, командный сигнал по частоте с которого подается на частотно-регулируемый привод 12, управляющий электродвигателем 13 насоса-дозатора 2.

Работа схемы осуществляется следующим образом:
Пусть, например, увеличился расход сажи в смеситель - гранулятор 4, что вызовет недоувлажнение сажи и соответственно понижение мощности, потребляемой электродвигателем 9 ротора 10. При этом регулятор мощности 8, воздействуя на регулирующий клапан 7, будет увеличивать расход воды, пока не восстановит заданное значение мощности электродвигателя ротора. Однако повышение расхода воды приводит к снижению концентрации добавки в грануляционном растворе. Увеличение расхода воды нарушает равновесие контроллера 11, поэтому в соответствии с выражением (3) он рассчитывает новое значение частоты и выдает командный сигнал частотно-регулируемому приводу 12, который установит новое значение частоты питающего напряжения электродвигателя 13, увеличив производительность насоса-дозатора 2 и, таким образом, восстановит заданное значение концентрации добавки.

Пример.

Способ управления испытывался в промышленных условиях ОАО "Ярославский технический углерод".

В качестве связующей добавки использовались лигносульфонаты технические (ЛСТ). Управление электродвигателем насоса-дозатора осуществлялось частотно-регулируемым приводом фирмы "Аллен-Бредли" (Бюллетень 1305), командный сигнал на который формировался контроллером "Ремиконт-130".

Производительность насоса-дозатора при частоте 50 Гц составляла 60 л/ч.

Концентрация добавки исходная и в растворе определялась лабораторным методом.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Как видно по результатам испытаний, заданная концентрация добавки в грануляционном растворе в режиме автоматического регулирования держалась с высокой степенью точности.

Технико-экономические преимущества данного способа управления связаны как с исключением непосредственного контроля и регулирования расхода добавки, так и контроля и регулирования расхода воды на вход насоса-дозатора.

Способ позволяет достаточно просто обеспечить точное поддержание заданной концентрации грануляционного раствора, поскольку современные частотно-регулируемые приводы позволяют изменять частоту питающего напряжения электродвигателей с точностью до 0,02 Гц, а значит, изменять и производительность насоса-дозатора с высокой точностью.

Литература
1. Патент США N 3277218, 1966 - аналог.

2. А.С. СССР N 1126582, кл. C 09 C 1/58, 1984.

Формула изобретения

Способ управления процессом мокрого гранулирования сажи путем регулирования расхода воды в гранулятор и подачи в трубопровод воды насосом-дозатором связующей добавки, отличающийся тем, что регулируют частоту питающего напряжения электродвигателя насоса-дозатора в соотношении с расходом воды в гранулятор в соответствии с выражением

где Y - частота питающего напряжения электродвигателя насоса-дозатора, Гц;
Q_вгр. - расход воды в гранулятор, л/ч;
П - установленная производительность насоса-дозатора, л/ч;
С_р - концентрация связующей добавки в грануляционном растворе, %;
C_д - исходная концентрация добавки, %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2