Способ автоматического управления процессом обжига клинкера во вращающейся печи

 

СПОСОБ АБТОМАТИЧ8СКСЧ ГО УПРАВЛЕНИЯПРОЦЕССОМ ОБЖИГА КЛИНКЕРА ВО ВРАШАЮШЕЙСЯ ПЕЧИ, включающий измерение содержания кислорода в отхоцяшик газах, темпе ; ратуры воздуха в разгрузочной камере печи и регулирование расхода топлива и воздуха, о.тличаюшийся тем, что с цепью экономии топлива и повышу НИН качества получаемого продукта, Oi 11; i К TB :;;-; iEBJiFr полнительно и&меряЮт расстояние от точки воспламенения топлива до обреза форсунки, . разность температур охлаждаемого клинкера, определяемых на входе и выходе каждой из камер холодильника , определяют энтальпию воздуха, выбрасываемого из холодильника как избыточного , и по значениям температур, расстояния и энтальпии изменяют расход топлива и воздуха, подаваемого в печь вместе с топливом, а положение шибера дымососа изменяют в зависимости от энтапь- , ПИИ воздуха, выбрасываемого из холоди ль вика как избыточного, и содержания кислорода в отходящих газах, при этом i температуру клинкера на выходе из горячей и холодной камер холодильника регу (Л лируют по разности температур охлаждав мого материала на входе и выходе каждой из камер изменением скорости возвратно-поступательного движения КОЛОСНИ-; новой решетки и изм,енением положения щибера общего дутья. 4f СО 4 СП со

„„SU„„1043459

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д ) F 272 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;"а:., . --„„..

М

) с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 34507 18/22-02 (22) 01.03.82, (46) 23.09.83, Бюп. Мч 35 (72) В. К. Кпассен, П. В. Бесецин и Н. И. Храпов (71) Бепгороцский технопогический институт строитепьных материапов им. И. А. Гришманова (53) 666.3.041 (088.8). (56) 1. Авторское свицетепьство СССР № 503177, кп. G 01 М 33/38, 1974.

2. Авторское свицетельство СССР

14 476239, кл. F 27 9 19/00, 1972. (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧ®СКО.

ГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА. КЛИН KEPA BO BPA ША Ю ШЕЙСЯ

ПЕЧИ, вкпючающий измерение соцержания кислороца в отхоцящих газак, темпе4 ратуры возцуха в разгрузочной камере печи и регулирование расхоца топлива и возцука, о т и и ч а ю шийся тем, что с цепью экономии топлива и повышьния качества получаемого процукта, цсм попнительно измеряат расстояние от точки восппаменения топпива цо обреза форсунки, разность температур охпажцаемого кпинкера, опрецепяемых на вкоце и выхоце кажцой из камер хопоципьника; опрецепяют энтальпию возцуха, выбра« сываемого из холоцильника как избыточ« ного, и по значениям температур, расстоя. ния и энтапьпии изменяют раскоп топпива и возцуха, поцаваемого в печь вместе с топпивом, а попожение шибера цымо- соса изменяют в зависимости от энтапьпии возцуха, выбрасываемого из хопоципь .ника как избыточного, и соцержания киспороца в отхоцящих газах, при этом температуру кпинкера на. выкоце из горячей и хопоцной камер хопоципьника регупируют по разности температур охпажцае мого материала на вхоце и выкоце каж цой из камер изменением скорости возвратно-поступатепьного цвижения копосни-, ковой решетки и изменением попожения шибера общего цутья.

25

5 10

Изобретение относится к способам автоматического управпения и регулиро- вания процессом обжига кпинкера во вращающихся печах.

Известен способ регупирования обжига портпанццементного клинкера, в ко тором расхоц топлива и возцука осущесъ пяют в зависимости от мощности излучения, соответствующей оптимапьной степени обжига клинкера по всей зоне спекания (1) .

Наибопее близким к изобретению явпяется способ автоматического р гупирования процессом обжига кпинкера, основанный на изменении расхоца топпива и хопоцного возцуха в печи, регупировании поцачи сырьевой смеси на обжиг, изменении копичества отхоцяшик газов. Расхоц топпива корректируется по температуре откоцящих газов и по нагрузке гпавного привоца печи. Поцачу сырьевой смеси регупируют по температуре отхоцящик газов, а поцачу холоцного возцуха - по температуре первичного возцука (2)

Нецостатком известных способов является то, что они не в попной мере учитывают режим охпажцения кпинкера в колосниковом копоципьнике и не стабипиэируют попожение факела в зоне гореНия,не учитывают температуру I op eI возцуха, поцаваемого в зону горения из . колоцильника. Кроме того, указанные способы не позволяют непрерывно в авто матическом режиме учитывать КПД ра-, боты копоципьника.

Бепью изобретения является экономия топлива и повышение качества попучаемого процукта.

Поставпенная цель цостигается тем, что согпасно способу автоматического управпения процессом обжига кпинкера во вращающейся печи, включающему измерение соцержания киспороца в отхоцящих газах, температуры возцуха в разгру зочной камере печи и регупирование рас хоца топпива и воэцуха, цопопнитепьно измеряют расстояние от точки воспламенения топпива цо обреза форсунки, ра ность температур окпажцаемого кпинкера, опрецепяемых на вхоце и выкоце каж- цой из камер копоципьника, опрецепяют энтапьпию возцуха, выбрасываемого из копоцильника как избыточного, и по значениям температур, расстояния и энтапь- пии изменякт раскоц топлива и возцуха, поцаваемого в печь вместе с топпивом, а положение шибера цымососа изменяют в зависимости от энтапьпии возцуха, 43459 2 выбрасываемого иэ .копоципьника Kaw избыточного, и соцержания киспороца в отхоцяших газак, при этом температуру кпинкера íà выкоце из горячей и копоцной камер копоципьника регупи руют по разности температур охлажцаемь го материала на вхоце и выхоце кажцой из камер изменением скорости возврат но-поступатепьного цвижения колосниковой решетки и изменением попожения шибера общего цутья.

Способ поясняется на примере обжига клинкера во вращающикся печах, работаю щих по мокрому способу, Лпя таких пе чей эначитепьную экономию топпива мож но получить, повышением эффективности работы холоципьника, когца большая . часть тепла клинкера, выхоцящего из печи при 1100-1200 С, перецается, так называемому, вторичному возцуху. Этот возцух поцается в печь цля сжигания топлива. Причем, чем выше температура этого воэцуха и бопьше его объем, тем больше количество теппа возвращается в печь. За счет этого снижается расхоц топлива на обжиг клинкера.

При плохой работе хопоципьника, кот ца мапо поцается возцука на охпажцение кпинкера, увеличиваются все температущ0- ры, т. е. температура кпинкера t <> на выхоце из хопоципьника, температура и быточного возцука 4 > и температур изб горячего возцука, поцаваемого в печи (вторичного ф s . Несмотря на то, что

35 k.в воэроспа КПД хопоципьника о

В сянизким7аккакпотеритеппа @пса На 1, клинкера, опрецепяемые соотношением ( оказываются большими из-за высоких ператур клинкера и воэцуха:

40 изб етIII

1)1

Щ4

@п0т .8 0 + êë кл

I .где С V и36 и С Ф„, с оответс твенно BH TaJlbIIII II

«воздуха и клинкера, выходящих из золодильника;

СВ и C IeIIIIoem

С увепичением объема возцуха окпаж цения Ч8, поцвоцимого поц копосниковую решетку, поряцка 3 им на 1 кг клинкера, температура книппера + „на выкоце из хопоцильника и температуи з Ъ ра избыточного возцуха 4 > снижаются в 2-3 раза. На 5-10%> снижается и тем55 пература вторичного 4 + воэцука. Оцнавт ко возрастает его обьем в 1,5-2 рава.

В резупьтате этого снижаются потери . .тепла, а спецоватепьно, возрастает KI1Ll.

3 1043

Другим важным фактором в управ- ° ленин. процеСсом является формирование уцлиненного с прецельной . степенью теплонапряжения факела. Известно, что короткий, с высоким теплоналряжением, факел, не позволяет созцать прочную обмазку в зоне .спекания и поэтому приво цит к быстрому износу футеровки. Уцлиненный, менее теплонапряженный факел, способствует образованию .устойчивой 10 обмазки ло всей зоне слекания.

Скорость горения топлива зависит от температуры возцуха, с которым смешивается топливо, и от интенсивности смешения возцуха с топливом. Причем, чем ниже температура воэцуха, поцвоцимого в зону, горения, и чем выше интенсивность его смешения, тем выше скорость горения топлива, а слецовательно, выше теплонапряжение на котором участке. Для формирования факела требуемой цлины и необхоцимого теплонапряжения нужно выбирать оптимальные, соотноше-ния температуры и интенсивности сме шелия. Длину факела можно изменить g5 и количеством избыточного возцуха, поцвоцимого в зону горения. Объем избы. точного возцуха в зоне горения в свою очерець регулируется запечными цымососами. Ъ, Колебания объема и температуры возцуха, поцвоцимого в зону горения„ из за непрерывного изменения соотношения .холоцного воэцуха, поцаваемого с толли вом, холоцного возцуха, поцаваемого поц непоцвижные коперники холоцильника и нагретого клинкером (вторичного) возцуха, некоторые колебания .питания печи шламом, топливбм, изменение физико-химичео кого состава сырья требуют непрерывной корректировки места воспламенения топлива, формы и протяженности факела.

На чертеже изображено устройство цля осуществления прецлагаемого спосо- . ба.

Способ включает поцачу топлива от питателя 1, поцачу холоцного . первич- .; ного возцуха от вентилятора 2 вместе с топливом, поцачу горячего вторичного возцуха иэ разгрузочной камеры 3 колоо никового холоцильника 4, поцачу холоцного возцуха от вентилятора 5 поц непоц вижные колосники 6 холоцильника, поца чу от вентиляторов 7 и 8 возцуха охлаж цения клинкера поц поцвижные колоснико вые решетки 9 и 10 горячей и хопоп-. ной камер холоцильника 4, регулирование привоцами 11 и 12 скорости возвратив» поступательного цви женин колосниковых

459 4 решеток 9 и 10, регулирование хо: лиг.ства колоцного возцуха, поцвоцимого поц горячую и холоцную камеры шиберами 13 и 14, регулирование количества избыточного возцуха в зоне горения шибером 15 . залечного цымососа 16, измерение рас стояний 8 < .и

Мика, цатчиками 24 и 25, измерение кислороца в отхоцяпп х газах цатчиком 26, установленного в пылеосацнтельной каме ре 27, измерение температуры горячего воэцуха в разгрузочной камере 3 цатчиком 28.

Автоматическое управление процессом горения в печи, а также снижение тепло» потерь.a копосниковом холоцильнике 4 происхоцит с помощью цвух контуров регулирования.. Первый контур осуществляет непрерывное автоматическое регули- рование расхоца топлива от питателя 1 и первичного холоцного воэцуха от венти, лятора 2, поцаваемого вместе с толли вом. Кроме того, с помощью цатчиков 19 и 20, измеряющих расстояние от обреза форсунки 17 цо точки 18 воспламе; кения и шибера 15 цымососа 16, осу ществляется. непрерывная стабилизация формы факела. Управляющим сигналом в этом контуре служит сигнал, no es ный от датчика 28, измеряющего темпера туру горячего возцуха, поцаваемого из холоцильника 4 в зону горения. Если измеренная температура выше зацанной, то в печь поцается вМесте с «. горячим возцухом больше телла, чем это тре буется цля обжига. В этом случае сме щается точка воспламенения в сторону форсунки. В печи становится жарко, материал перегревается. Это способствует образованию сваров. вместо гранул 5-20 образуются свары 100-150 мм. Такой клинкер плохо охлажцается и температу ра клинкера на выхоце из холоцильника повышается. При атом снижается и ка чество клинкера.

Если температура горячего воэцуха ниже эацанной, в печь поцвоцится нецоо тотачное количество тепла, и если не увеличить поцачу топлива в зону горения, 3 тепловая мощность печи снижается, 459

5 1043 обжигается не полностью, ухупшается его гранупируемость. В потоке материала образуется много пьФевидной фракции. Такой клинкер также ппох,так как он охлаждается плохо из-за нйзкой

5 возпухопроницаемости. Снижается и качество клинкера. Таким образом, в печи необхопимо поддерживать оптимальный и стабилизированный тепповой режим обжига. 10

Дпя обеспечения устойчивости обмазки на запанном участке необхопимо попперживать постоянную протяженность зоны горения топлива. Добиться такого режима горения можно попперживанием 15 постоянной температуры горячего возпу ха, попвйпимого в зону горения, а также регупнрованием количества избыточного воэпуха,в зоне горения . Объем избыточного воздуха в печи регулируется запеч- 20 ными дым ососами. Причем, чем,большее разрежение созпают пымососы за о6ре зом хопопной части печи, тем бопьше возпуха просасывается в печь, тем выше .коэффициент избытка OL воздуха в зоне горения. При увеличении.коэффициента избытка возпуха возрастает сксм рость горения топлива, а факел смещается в.сторону хопопного конца печи.

Это привопит к образованию упапенно- з<

ro короткого теппонапряженного фвкс па, при этом изменение разрежения за обрезом печи осуществляется с помощью шибера 15 пымососа 16. Управляющим сигналом зпесь спужит сигнал, характ

35 риэующий энтапьпию возпуха, выбрасываемого из хопопипьника как избыточного.

Управпяющим этот сигнал выбран ппя того, чтобы испопьзовать весь горячий возпух хопопипьника. Как топько теплопотери с избыточным воэпухом превышают допустимые, система регулирования изменяет положение шибера 15 пымососа 16, увеличивая разрежение за обрезом холопкой части печи, а спеповатепьно, и на горячем конце печи. Корректируется этот сигнап по наличию киспоропа в от хопящих газах(характеристика полноты сгорания топлива).

Кроме указанных факторов, попожение

50 точки восппаменения топлива корректируется сигналами от патчиков 19 и 20 с помощью шибера 43 вентилятора 5 холопного возпуха. Увеличивая ипи уменьшая объем хопопного возпуха, по цаваемого поп непопвижные колосники 6 холопипьника 4, тем самым увепичивают ипи уменьшают его попю в общем объеме горячего возпуха. Спеповатепьно,снижается в большей или меньшей мере температура горячего возпуха в разгрузочной камере 3 и в зоне горения.

Это смещает точку восппаменения топпива в ту ипи пругую сторону от обреза форсунки.

Второй контур осуществляет непрерывное автоматическое снижение теппопотерь холопипьника 4. Достигается это за счет непрерывного регулирования температуры обожженного материала в кажпой из камер. Регупирование температуры осуществляется изменением толщины слоя материала на копосниках за счет возвратно-поступательного пви жения копосниковой решетки, а также изменением копичества возпуха, поцаваемого на охпажпение кпинкера.

Управпяющим сигналом изменения скорости пвижения копосниковой решетки и изменения количества возпуха, попаваемого на охпажпение кпинкера,. явпяется разность температур, опрепепяемых нв входе и выхопе ка жп ой нз камер охла жп ения.

Испи разность температур ниже заданного значения — скорость пвижения копосъниковой решетки увеличивается, снижается спой материала, увепичивается его возпухопроницаемость, и, наоборот, если выше запанного, скорость движения колосников уменьшается. Соответственно увепичивается ипи уменьшается объем воэпу» ха, поцвопимого поп копосниковую решетку от вентиляторов 7 и 8.

I ,Управление процессом обжига .лроиохопит в спепующей поспеповатепьности.

Горячий возпух иэ хопопипьника 4 поступает в разгрузочную камеру 3 и затем в зону горения печи 29., В разгрузочной камере установпен патчик 28, который контролирует температуру горячего возпу. ха, попвопимого в зону горения. Эпектри. ческий сигнал от патчика 28 попается на устройство 30 сравнения, гпе сравнивается с заданием 31 температуры, и палее резупьтирующий сигнап попается на устройства 32 и 33 сравнения. На устройство 32 сравнения лопается запа ние 34 регупятору 35 расхода хопопного возпуха. Регулятор 35 выдает корректирующий сигнап испопнитепьному механизму 36, который в свою очерець изменяет положение шибера "37 расхо иа хопоцного возпуха от вентипятора 2.

На устройство 33 сравнения попается за панне 38 регулятору 39 расхопа топпива. Регупятор 39 вырабатывает. корректирующий сигнап испопнитепьному меха1043459

Контур автоматического регулирования температуры клинкера на выхоце кажцой из камер холоципьника осуществляется в следующей поспецоватепьности. Иэ печи 29 обожженный клинкер поступае г на неподвижные колосники 6, а затем нв подвижные копосниковые решетки 9 и 10. датчики 21-23 температуры измеряют температуры на входе и выхоце горячей и хопоцной камер. Сигналы от этих цатчиков поцаются на форми роватепь 58 и устройства 59 и 60 срвв нения. Нв формирователь 58 поцается сигнал от цатчикв 22 температуры, иэмеряемой оцновременно на выхоце горя- чей и вхоце хопоцной камер. На.устрой ство 60 сравнения поцается сигнал от цатчикв 21 температуры, измеряемой нв входе в горячую камеру хопоципьникв и задание 61 разности температур на вхоце и выхоце горячей каморы. Реэуль низму 40, который изменяет положение рабочего органа 41 питатепя 1 топпивв. B скему также входит устройство 42 сравнения.

Схема работает сцецующим образом. 5

Если температура в камере 3 выше заданной, корректирующий сигнал снижает расхоц топлива и соответственно уменьшает, поцачу хопоцного воздуха, если ниже .зацанной, наоборот, увеличивает рвскоц топлива и возцука.

Регулирование формы факела осушеств ляется с помощью шибера 43 вентипято.: ра 5 хопоцного возцуха, исполнительного механизма 44, регулятора 45, шибера 15 15 цымососа 16, испопнительного механиз-. ма 46 и регулятора 47. Топливно-воэцушная смесь поцается в зону гор ния с установленной скоростью, а точка воспламенения определяется темпера- 20 турой горячего возцухв, поцвоцимого в зону горения. датчики 19 и 20 контролируют точку воспламенения. Если расстояние от форсунки меньше или больше требуемого, то сигнапы от цатчиков 19 и 20 через устройство 42 сравнения корректируют зацание 48 регупятору 45 pacxoga копоцного воэцу ха от вентилятора 5 поц непоцвижные колосники 6, .который изменяет положе- 30 ние шибера 43 с помощью испопнитепьно го механизма 44. Причем в том случае, когца температурв горячего воздуха вы% ше необхоцимой и точка воспламенения . смещается за пределы, контролируемые цвтчиком 19, в сторону форсунки (ран-, нее воспламенение), то на регуляторе 45 формируется сигнал увепичения подачи хопоцного возцука от вентилятора 5.

Если точка воспламенения смещается 4О в сторону хопоцного обреза печи 29 заI пределы 9g контролируемые цатчиком 20 (позцнее воспламенение), поцвча хопоцного возцухв от вентилятора 45 уменьшается. На схеме показаны также 45 отходящие из печи газы 49, преобразователь 50, устройство 51 сравнения, зацние 52.

Дополнительное корректирование фор мы факела осуществляется шибером 15 цымосо в 1á с помощью испопнитепьногс меканизма 46 и регупяторв 47. На ре гуляторе 47 через устройство 53 срав-, : нения поцается сигнал зацания 54 Hollo жения шибера цымососа. Задание 54 корректируется сигналом 55, характериг

55 зуюшим энтапьпию возпуха, выбрвсывае мого из . колоцильника как избыточного, Он.формируется преобрвэоватепем 50 от

8 цатчиков объема 24 и температуры 25 избыточного возцуха. Llanee сигнал с преобразователя 50 поступает на устрой- ство 51 сравнения, гце сравнивается с зацанием 52, затем поцается на устройство 53 сравнения, гце также cpaBmвается с сигнапом, прихоцяшим от цвтчика 26, определяющего соцержвние кислорода в откоцяшик газах через устройство 57 сравнения, куца поцвется заца ние 56 соцержания кислорода в откоцяшик газах

Схема регулирования этого контура осуществляется в спецующей поспецоватепьности. Если энтапьпия воздуха, выбрасываемого как избыточного, выше заданного значения, На устройство 53 сравнения формируется сигнал увепич ния разрежения в пыпеосацитепьной камере 27. Этот сигнал сравнивается с сигналом, карактеризуюшим соцержание киспороца в отхоцящик газах. Если знаки этих сигналов совпацают, регупятору 47 через устройство 53 сравнения с зацанием 54 выдается сигнал коррек-. ции. Далее. вырабатывается сигнал управпения исполнительному меканизму 46 цля изменения положения шибера 15 цымососа 16.

В том случае, если знаки сигналов, поступающих на устройство 53 сравнения, не совпадают, вырабатывается результирующий сигнал, который позвопяет изменить разрежение в пылеосацитепьной камере 27 и тем самым из менить форму факела и разрежение в разгрузочной камере 3.

459 10 пения, гце сравнивается с значением

° температуры от цатчика 23 на выхоце иэ холоципьника, и зацанием „69 раэ ности температур на выходе и вхоце холоцной камеры. С устройства 59, сравнения,сигнал подается на устройство 70 сравнения скорости возвратно поступательного цви жения копосниковой решетки 10 и .,устройство 71 положения шибера 14 венти пятора 8. На .устройство 70 сравнения подается эацание 72 скорости возвратнопоступательного цвижения копосниковой решетки 10, цалее после сравнения ре зультирующий сигнап поступает íà pery» пятор 73, который изменяет скорость . вращения цвигателя 12 привода колосниковой решетки 10. На устройство 71

cpaBHema поцается-зацание 74 положе ния шибера 14 вентилятора 8. Результи» рующий сигнал, после сравнения, подается на регулятор 75, который с помощью исполнительного механизма 76 изменяет положение шибера 14 вентилятора 8.

9 1043 тирующий сигнал рассогласования поцается. на устройства 62 и 63 сравнения, гце сравнивается с зацанием 64 положения шибера 13 и эацанием 65 скорости возвратно-поступательного цвижения колосниковой решетки 9, Если сигнал разности температур мень ше зацанного значения, устройство 63 сравнения ;выдает сигнал коррекции регулятору 66, который, . в свою очерець. 10 цает зацание на увеличение скорости вращения цвнгатепя. Скорость возвратнопоступатепьного цвижения копосниковой решетки увеличивается, и слой - в горячей камере уменьшается. Одновременно сиг- t5 нал, характеризующий разность температур в горячей камере, поцается на уст ройство 62 сравнения, гце сраВННВаеТ» ся с зацанием 64 положения шибера 13.

Если разность температур ниже зада »- 20 ной, регулятору 67 выдается сигнал На увеличение расхоца объема воэцуха. С регулятора 67 корректирующий сигнал поступает на исполнительный механии 68 который изменяет положение шибера 13 25 вентилятора 7 хопоцного возцуха. Если разность .температур выше зацанной, регулятору .67 корректируется задание на уменьшение объема холодного воздуха, подвоцимого под колосниковую решетку 30 горячей камеры.

Аналогично осуществляется регулирование температуры и толщины слоя клин кера на колосниковой. решетке в холодной камере. 35

С формирователя 58 электрический сигнал поцается в устройство 59 срав

Таким образом, с помощью прецпожен ного способа буцет обеспечено снижение расхода топлива и повышение -.качества получаемого процукта и качества регулы рования. процессом обжига. ПрецлагаЬ мый способ управления может быть иопольэован самостоятельно, а такжевсоче танин с другими способами регулирования и управления процессом обжига. Экономи ческий эффект от использования иэобрете . ния составляет 20. 40 тыс, руб. в год на оцной печи.

1043459

ВНИИПИ Заказ 7319/42 Тираж 615 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4