Система автоматического регулирования процесса обжига во вращающейся печи

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5}) F 27 D 19 00: С 04 В 7/44

F.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3516175/29-33 (22) 01 ° 12. 82 (46) 30.06.84. Бюл. 9 24 (72) Я.Е. Гельфанд,, В.В.Шутов, И.Н.Красенькова„ Л.В.Кузьмин, A.E.Маслов и Н.Э.Степанов (71) Всесоюзный научно-исследователь.ский и проектно-конструкторский институт по автоматизации предприятий промышленности строительных материалов (53) 66.041.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 630512, кл. F 27 В 19/00, 1978.

-2. Авторское свидЕтельство СССР

9 567061, кл. F 27 .В 15/18, 1977 (прототип)..(54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА ВО

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ, оснащенной колос-..: никовым холодильником, включающая датчик и .задатчик вращающего момента, привода печи и датчик и задатчик среднего размера гранул клинкера, т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества регулирования, она снабжена датчиком и задатчиком среднего размера кристаллов алита в клинкере, датчиком и задатчиком содержания алита в клинкере, датчиком и задатчиком содержания свОбодной окиси кальция в клинкере, датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, задатчиком плотности клинкера, задат-. чиком скорости вращения печи, датчиком расхода воздуха общего дутья, блоком деления, четырьмя блоками суммирования, шестью блоками вычитания, компаратором и селектором, GpH чем датчик и задатчик среднего размера кристаллов алита в клинкере соединены с первым и вторым входами первого блока вычитания, выход первого блока вычитания соединен с.первым входом первого блока суммиро

„„SU„„4 2 А вания, второй вход первого блока суммирования соединен с выходом задатчика содержания алита в клинкере, выход первого блока суммирования соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком содержания алита в клинкере, выход второго блока вычитания соединен с первым входом селектора, первый и второй входы третьего блока вычитания соединены с датчиком и задатчиком содержания свободной окиси кальция в клинкере, выход третьего блока вычитания подключен к входу компаратора и к второму входу селектора, выхо) компаратора соединен с третьим 9 входом селектора, выход которого подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика Lace среднего размера гранул клинкера выход второго блока суммирования соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком среднего размера гранул клинкера, выход четвертого блока вычитания подключен к первому входу третьего блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика плотности клинкера, выход третьего блока суммирования соединен с первым входом пятого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход блока деления соединен с датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, второй вход блока деления соединен с датчиком расхода воздуха общего дутья, выход пятого. блока вычитания подключен к первому входу четвертого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика вращающего момента привода печи, выход четвертого блока суммирования соединен с первым

1100482

ЗО

40 входом шестого блока вычитания, второй вход которого соединен с дат- чиком вращающего момента привода

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано в цементной промышленности, а точнее для регулирования процесса сырьевой смеси во вра щающейся печи, оснащенной колоснико- 5 вым холодильником.

Известно устройство для автоматического управления процессом обжига во вращающейся печи, включающее датчик среднего размера гранул 10 клинкера, который подключен через преобразователь к регулятору геометрического размера факела (1 3.

Недостатком данного устройства является низкая точность управления, поскольку оно учитывает только количество передаваемого материалу тепла, которое зависит от разности температур материала и газа, и не учитывает тепла от поверхности контакта газа с материалом и материала с футеровкой, а также скорости продвижения материала вдоль печи.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система автоматического регулирова- 25 ния процессом обжига во вращающейся печи, оснащенной колосниковым холодильником, включающая датчик и за" датчик вращающего момента привода печи, датчик и эадатчик среднего размера гранул клинкера (2g, Недостатком данной системы является то, что она измеряет только вращающий момент привода печи и средний размер гранул клинкера и не учитывает изменение в клинкере свободной окиси кальция и содержания алита, от которых зависит качество клинкера, так как зти величины наи-более близко связаны с активностью (качеством). клинкера. . Цель изобретения — повышение ка- . чества регулирования.

Цель достигается тем, что система автоматического регулирования процессом обжига во вращающейся печи, 45 оснащенной колосниковым холодильником, включающая датчик и эадатчик момента привода печи, датчик и задатчик среднего размера гранул клинкера, снабжена датчиком и задатиком среднего размера кристаллов чик талита в клинкере, датчиком и зада чиком содержания алита в клинкере, печи, выход шестого блока вычитания соединен с эадатчиком скорости вращения печи ° датчиком и задатчиком содержания свободной окиси кальция в клинкере, датчик давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, задатчиком плотности клинкера, задатчиком скорости вращения печи, датчиком расхода воздуха общего дутья, блоком деления, четырьмя блоками суммирования, шестью блоками вычитания, компаратором и селектором, причем датчик и задатчик среднего размера кристаллов алита в клинкере соединены с первым и вторым входами первого блока вычитания, выход первого блока вычитания соединен с первым входом первого блока суммирования, второй вход первого блока суммирования соединен с выходом задатчика содержания алита в клинкере, выход первого блока суммирования соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком содержания алита в клинкере, выход второго блока вычитания соединен с первым входом селектора, первый и второй входы третьего блока вычитания соединены с датчиком и задатчиком содержания свободной окиси кальция в клинкере, выход третьего блока вычитания подключен к входу компаратора и к второму входу селектора, выход компаратора соединен с третьим входом селектора, выход которого подключен к первому входу второго блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика среднего размера гранул клинкера, выход второго блока суммирования соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком среднего размера гранул клинкера, выход четвертого блока вычитания подключен к первому входу третьего блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика плотности клинкера, выход третьего блока суммирования соединен с первым входом пятого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый вход блока деления соединен с датчиком давления воздуха под решеткой колосникового холодильника, второй вход блока делений соединен с датчиком расхода воздуха общего дутья, выход

1100482 пятого блока вычитания подключен к первому входу четвертого блока суммирования, второй вход которого соединен с выходом задатчика вращающего момента привода печи, выход четвертого блока суммирования соеди-. нен с первым входом шестого блока вычитания, второй вход которого соединен с датчиком вращающего момента привода печи, выход шестого блока вычитания соединен с задатчиком скорости вращения печи.

Сущность изобретения состоит в применении каскадного регулирования .процесса обжига клинкера по влияющим на качество клинкера промежуточным: параметрам; среднему размеру кристаллов алита, содержанию алита в клинкере, содержанию свободной окиси кальция в клинкере, размеру гранул клинкера, насыпной плотности клинкера и вращающийся момент привода печи, причем первый иэ них наиболее тесно связан с качеством (активностью) клинкера. однако для его измерения требуется больше времени, чем для измерения остальных перечисленных параметров, иэ которых каждый

-.последующий меньше предыдущего влияет на качество клинкера, но имеет меньшее запаздывание в ° канале измерения, а именно: средний размер кристаллов алита 5-6 ч, содержание . алита в клинкере 2-3 ч, содержание свободной окиси кальция в клинкере

2-3 ч, размер гранул клинкера 4060 .мин, насыпная плотность клинкера

20-30 мин, вращающий момент привода печи — секунды.

С учетом этого система построена . таким образом, чтобы управлять процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи с помощью самого быстродействующего параметра, корректируя .задание на него менее быстродей-. ствующим, но имеющим более тесную связь..с качеством (активностью) клин. кера, в свою очередь задание каждого последующего промежуточного параметра корректируется по тому же принципу.

На чертеже изображена система регулирования процесса обжига во вращающейся печи, оснащенной колосниковым холодильником.

Система содержит вращающуюся печь 1, колосниковый холодильник 2, датчик содержания свободной окиси кальция в клинкере 3, датчик среднего размера кристаллов алита в клин-.

icepe 4, датчик содержания алита в клинкере 5, датчик среднего размера гранул в клинкере 6, датчик давления воздуха под решеткой 7 колосникового холодильника 2, датчик расхода воздуха общего дутья 8, блок деления 9, датчик вращающего момента

10 привода печи 1, задатчик 11 скорости вращения печи 1, блоки вычитания 12 — 17, блоки суммирования

18 — 21, селектор 22, компаратор 23, .задатчик 24 содержания свободной окиси кальция в клинкере, эадатчик

5 25 среднего размера кристаллов, алита в клинкере, задатчик 26 содержания алита в .клинкере, задатчик .27 среднего размера гранул, эадатчик 28 плотности клинкера и задатчик

29 вращающего момента привода печи.

Датчик среднего размера кристаллов алита в клинкере 4 соединен с

"вычитаемым" входом первого блока вычитания 12. "Уменьшаемый" вход первого блока вычитания 12 соединен с эадатчиком 25. Выход первого блока вычитания 12 соединен с первым входом первого блока суммирования

18. Второй вход первого блока сум2О мирования 18 соединен со входом эадатчика 26. Выход первого блока суммирования 18 соединен с "уменьшаемым" входом второго блока вычитания 13. "Вычитаемый" вход второго

75, блока вычитания 13 соединен с датчиком содержания алита в клинкере 5. „Выход второго блока вычитания

13 соединен с первым входом селектора 22. "Уменьшемый" вход третьего блока вычитания 14 соединен с датчи-. ком содержания свободной окиси кальция в клинкере 3. "Вычитаемый" вход третьего блока вычитания 14 соединен с выходом задатчика 24. Выход третьего блока вычитания 14 соединен со входом компаратора 23 и с вторым входом селектора 22. Выход компаратора 23 соединен с третьим входом селектора 22.Выход селектора 22 соединен с первым входом второго

40 блока суммирования 19. Второй вход второго блока суммирования 19 соединен с выходом эадатчика 27. Выход. второго блока суммирования 19 соединен с "вычитаемым" входом. четвертого

45 блока вычитания 15. "Уменьшаемый" вход четвертого блока вычитания 15 соединен с датчиком среднего размера гранул клинкера 6. Выход четвертого блока вычитания 15 соединен с первым входом третьего блока суммирования

20.. Второй вход третьего, блока суммирования 20 соединен с выходом пятого задатчика 28 ° Выход третьего блока суммирования 20 соединен с

"вычитаемым" входом пятого блока вычитания 16. "Уменьшаемый" вход пятого блока вычитания 16 соединен с выходом блока деления 9. "Делимый" вход блока деления 9 соединен с датчиком давления воздуха под решеткой

7 колосникового холодильника 2.

Вход "делителя" блока деления 9 соединен с датчиком расхода воздуха общего дутья 8. Выход пятого блока вычитания 16 соединен с первым входом

65 четвертого блока суммирования 21.

1100 482

Разность измеренного и заданного значений среднего размера кристаллов алита в клинкере подается на первый вход первого блока суммирования 18, где алгебраически суммируется с сигналом, подаваемым на второй вход первого блока суммирования 18 от задатчика 26. На задатчике 26 выставляется задание на содержание алита в клинкере. Таким образом, на первом блоке суммирования 18 происходит корректирование задания на содержание алита в клинкере по среднему размеру кристаллов алита в клинкере, так как средний размер кристаллов .4S алита в клинкере прямо пропорционально зависит от количества жидкой фазы в зоне спекания вращающейся печи, как и содержание алита в клинкере..Однако средний размер кристаллов алита в клинкере является наиболее точным параметром для .управления качеством клинкера, по сравнению с содержанием алита a клинкере, кроме того, время, требуе .мое для измерения среднего размера кристаллов алита в клинкере, больше времени, требуемого для измерения содержания алита в клинкере, и сост тавляет 5-6 ч, тогда как время, требуемое для измерения содержания алита в клинкере., составляет 2-3 ч.

Вследствие этого задание на содержание алита в клин кере корректируется по среднему размеру кристаллов алита в клинкере. 65 Второй вход четвертого блока сумми1

I рования 21 соединен с выходом задатчика 29. Выход четвертого блока суммирования соединен с "вычитае" мым" входом шестого блока вычитания 17. "Уменьшаемый" вход шестого блока вычитания 17 соединен с датчиком вращающего момента 10 привода печи 1. Выход шестого блока вычитания 17 соединен с задатчиком 11 скорости вращения печи 1.

Система работает следующим образом.

Сигнал с датчика среднего размера кристаллов алита в клинкере 4 поступает на "вычитаемый" вход первого блока вычитания 12, на "умень- шаемый" вход которого подается сигнал с задатчика 25, где выставляется задание на средний размер кристаллов алита в клинкере, соответствующее максимуму активности клинкера, так как зависимость активности клинкера от среднегд размера кристаллов алита в клинкере имеет экстремальный характер и, следовательно, всякое отклонение измерен-. ного среднего размера кристаллов алита в клинкере от заданного значения ведет к уменьшению активности, т.е.качества клинкера.

Сигнал с выхода первого блока суммирования 18 подается на "уменьшаемый" вход второго блока вычитания 13, на "вычитаемый" вход которого подается сигнал с датчика содержания алита в клинкере 5. Сигнал, соответствующий разности измеренного и заданного значений содержания алита в клинкере, подается на первый вход селектора 22.

Сигнал с датчика содержания свободной окиси кальция в клинкере по— дается на "уменьшаемый" вход третьего блока вычитания 14, на "ьычитаемый" вход которого подается сигнал с задатчика 24, где выставляется задание на верхний предел содержания свободной окиси кальция в клинкере.

Сигнал, соответствующий разности измеренного и допустимого значений содержания свободной окиси кальция в клинкере, падается с выхОда третьего блока вычитания 14 на второй вход селектора 22 и на вход компаратора 23.

Сигнал с компаратора 23 подается на третий вход селектора 22.На компараторе 23 входной сигнал анализируется и, если входной сигнал положительный, то на селектор 22 сигнал не подается и с выхода селектора 22 снимается сигнал, равный сигналу, который подается на второй вход селектора 22. Если входной сигнал на компараторе 23, отрицательный, т.е. содержание свободной окиси кальция в клинкере меньше верхнего предела, то на селектор. 22 поступает сигнал с выхода компаратора 23, в ре- зультате чего с выхода селектора 22 снимается сигнал, равный сигналу на перьом входе селектора 22..

В системе содержания свободной. окиси кальция в клинкере имеет приоритет, так как от содержания ее в клинкере зависит прочность клинкера и поэтому на ее верхний предел на кладываются жесткие ограничения.

Время, требуемое для измерения содержания свободной окиси кальция в клинкере, составляет. около 2-3 ч.

С выхода селектора 22 сигнал подается на первый вход второго блока суммирования 19, где он алгебраически суммируется с сигналом, который. поступает на второй вход этого же блока суммирования 19 с задатчика

27, где выставляется задание на размер гранул клинкера.

Таким образом, .на втором блоке суммирования 19 происходит коррек.— тирование задания на, размер гранул клинкера либо по содержанию свободной окиси кальция в клинкере, либо по содержанию алита в клинкере.

Содержание алита в клинкере, содержание свободной окиси кальция в клинкере и размер гранул клинкера

1100482 зависят от количества жидкой фазы в зоне спекания вращающейся печи, но размер гранул клинкера является более оперативным параметром (время, требуемое для измерения размера гранул клинкера составляет около 1 ч).

Поэтому задание на размер гранул клинкера корректируется либо по содержанию свободной окиси кальция в клинкере, либо по содержанию алита в клинкере. 10

Сигнал с выхода второго сумматора

19 подается на "вычи таемый" вхбд четвертого блока вычитания .15, на

"уменьшаемый" вход которого подается сигнал с датчика размера гранул 15 клинкера 6 Сигнал, соответствующий разности измеренного .и заданного значений размера гранул клинкера подается на первый,.вход третьего блока суммирования 20, где он алгебраически суммируется с сигналом, подаваемым с эадатчика 28 на второй вход третьего блока суммирования

20. На задатчике 28 выставляется задание на насыпную плотность клинкера. Таким образом, на третьем блоке суммирования 20 происходит корректирование задания на насыпную плотность клинкера по размеру гранул клинкера. Время, требуемое для измерения насыпной плотности клинкера, составляет 20-30 мин. Сигнал с третьего блока суммирования 20 подается на "вычитаемый" вход пятого блока вычитания 16, на "уменьшаемый" вход которого подается сигнал с бло - 35 ка деления 9. На "делимый" вход блока деления 9 подается сигнал с датчика давления воздуха под решеткой 7 колосникового холодильника 2.

На вход "делителя" блока деления 9 40 подается сигнал с датчика расхода воздуха общего дутья 8. Сигнал, снимаемый с блока деления 9, соответствует значению насыгной плотности клинкера.

С выхода пятого вычитания 16 сигнал соответствующий разности между измеренными и допустимыми значениями насыпной плотности, подается на первый вход четвертого бло" ка суммирования 21, где он алгебраически суммируется с сигналом, поступающим с шестого задатчика 29 на второй вход. блока суммирования 21.

На шестом задатчике 29 выставляется задание на вращающий момент привода печи 1. Таким образом, на четвертом блоке суммирования происходит корректирование задания на вращающий момент привода печи 1 по насыпной плотности клинкера.

Сигнал с выхода четвертого блока суммирования 21 подается на "вычитаемый" вход шестого блока вычитания 17, на "уменьшаемый" вход которого подается сигнал с датчика вращающего момента 10 привода печи 1.

Сигнал, соответствующий разности между измеренным и.допустимым значениями вращающего момента привода печи 1, снимается с выхода шестого блока вычитания 17 и подается на задатчик 11 скорости вращения печи 1.

За счет использования в качестве стабилизируемого параметра размера кристаллов алита, непосредственно связанного с качеством (активностью) клинкера, и применения каскадного регулирования с использованием промежуточных параметров, каждый из которых лучше предыдущего связан с качеством клинкера, но имеет большее запаздывание в канале из- мерения, система позволяет повысить активность клинкера на З,.кг/см (для цемента марки 400).

11004S2

Составитель В. Алекперов

Редактор N. Недолуженко ТехредМ. Надь Корректор Ю.макаренко.

Заказ 4547/32 Тираж 578 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 ч

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