Способ регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике
Изобретение относится к области управления процессами при обжиге материалов во вращающихся печах с колосниковыми холодильниками и может найти применение в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение технологических и теплоэнергетических показателей работы. Способ включает измерение режимных параметров холодильника, определение отношения режимных параметров, регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника. При этом в качестве режимных параметров холодильника измеряют температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке. В качестве отношения режимных параметров определяют коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке. Регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника выполняют, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области управления процессами при обжиге материалов во вращающихся печах с колосниковыми холодильниками и может найти применение в промышленности строительных материалов.
Известен способ регулирования процесса охлаждения клинкера в холодильнике, включающий измерение температуры клинкера на входе и выходе холодильника, температуры, расхода и давления воздуха на входе и выходе холодильника, вычисление энергетических и эксергетических потерь процесса, определение их разности и изменение подачи воздуха в холодильник до получения минимальной разности потерь (см. авторское свидетельство СССР №1650628, кл. С04В 7/44, публ. 1991 г.).
Недостатком известного способа является недостаточный учет технологических параметров работы холодильника, что приводит к снижению качества продукта и надежности работы холодильника.
Известен также принятый за прототип способ автоматического регулирования теплового режима колосникового холодильника, включающий измерение режимных параметров холодильника, определение отношений режимных параметров, выявление зависимостей между режимными параметрами и отношениями, регулирование процесса в зависимости от величин отношений с оптимизацией температуры клинкера и других режимных параметров холодильника, причем определяют отношение давления на решетке к расходу общего воздуха, определяют разности между режимными параметрами и допустимыми значениями, определяют по статистическим зависимостям для разностей величину необходимого изменения числа ходов решетки и выбирают из полученных величин наибольшую, регулирование расхода общего воздуха до достижения температурой клинкера на выходе холодильника заданного значения (см. авторское свидетельство СССР №662790, кл. F27D 19/00, публ. 1979 г.).
Недостатком способа является его недостаточная эффективность ввиду неоптимальной передачи тепла клинкером воздуху при изменениях гранулометрического состава клинкера, поступающего в холодильник.
Задача изобретения - создание эффективного способа управления, обеспечивающего высокие технологические и теплоэнергетические показатели работы колосникового холодильника за счет поддержания максимальной теплопередачи клинкера воздуху.
Поставленная задача достигается тем, что в способе регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике, включающем измерение режимных параметров холодильника, определение отношения режимных параметров, регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника, в качестве режимных параметров холодильника измеряют температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке, в качестве отношения режимных параметров определяют коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке, а регулирование процесса, с оптимизацией режимных параметров холодильника, выполняют, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным.
Другим отличием является то, что в качестве режимных параметров дополнительно измеряют толщину слоя клинкера на горячей решетке, время двойного хода горячей решетки, ток двигателя горячей решетки, определяют производную коэффициента теплопередачи и регулирование режимных параметров осуществляют в зависимости от знака производной.
На фиг.1 изображена блок-схема системы автоматического регулирования процесса согласно предлагаемому способу; на фиг.2 представлены два вида графических зависимостей коэффициента теплопередачи А от режимных параметров Р процесса, используемых в способе.
Система содержит колосниковый холодильник 1, вращающуюся печь 2, вычислительный комплекс 3, блок технологической информации 4, датчики токовых нагрузок двигателей вентиляторов острого дутья 5, общего дутья 6, датчики температуры клинкера на входе 7, в средней части 8 и выходе 9 холодильника, вторичного воздуха 10, аспирационного воздуха 11, токовых нагрузок и времени двойного хода приводов горячей 12 и холодной 13 решеток, регуляторы острого 14 и холодного дутья 15, аспирационного воздуха 16. Примечания по схеме: ост.д. - острое дутье; общ. д. - общее дутье; к. г.- клинкер горячий; в. в. - вторичный воздух; а. в. -аспирационный воздух; к. о. - клинкер охлажденный.
Способ базируется на использовании существующих корреляционных связей между коэффициентом теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера и режимными параметрами процесса, к которым относятся: температуры аспирационного и вторичного воздуха, клинкера на входе и выходе холодильника, времени двойного хода горячей и холодной решеток, высоты слоя клинкера на горячей и холодной решетках, разрежение в шахте между холодильником и печью, положение шиберов острого дутья, общего дутья, дымососа аспирации, нагрузки двигателей вентиляторов, дымососа, хода тележек решетки и др. Коэффициенты теплопередачи определяются как отношение температуры воздуха над клинкером к температуре клинкера на горячей и холодной решетках. Управление выполняется с использованием нескольких контуров оптимизации: контур оптимизации температуры вторичного воздуха, возвращаемого из холодильника в печь, контур оптимизации температуры аспирационного воздуха, контур оптимизации температуры клинкера на выходе холодильника, контур защиты от перегрева неподвижных колосниковых решеток в горячей камере.
Способ осуществляется следующим образом.
Измеряют в режиме реального времени режимные параметры холодильника, в том числе температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке. Расчетным путем определяют отношения режимных параметров, в том числе коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера, как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке. Выявляют зависимости между режимными параметрами и коэффициентом теплопередачи. Определяют производные зависимостей коэффициента теплопередачи и режимных параметров. Регулируют процесс, с оптимизацией режимных параметров холодильника, в зависимости от знака производной коэффициента теплопередачи, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным.
В качестве примера приводится описание регулирования по контуру оптимизации температуры вторичного воздуха, возвращаемого из холодильника в печь.
Регулирование оптимальной температуры вторичного воздуха выполняют при условии минимально допустимой температуры аспирационного воздуха и минимальной температуре клинкера на выходе холодильника. Поиск зон оптимальной температуры вторичного воздуха осуществляется на основе нелинейных зависимостей: коэффициент теплопередачи - температура вторичного воздуха, коэффициент теплопередачи - толщина слоя клинкера на горячей решетке, коэффициент теплопередачи - время двойного хода горячей решетки, коэффициент теплопередачи - ток двигателя горячей решетки, температура вторичного воздуха - режимные параметры холодильника.
Вычислительное устройство 3 принимает сигналы датчиков:
острого дутья 5, общего дутья 6, температуры клинкера на входе 7, в средней части 8 и выходе 9 холодильника, вторичного воздуха 10, аспирационного воздуха 11, блока технологической информации 4 о высоте слоя клинкера, времени двойного хода решеток, приводов горячей 12 и холодной 13 решеток о нагрузке двигателей. Определяется коэффициент теплопередачи как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке и производные зависимостей. Регулирование температуры вторичного воздуха осуществляется через регуляторы острого 14 и общего 15 дутья, аспирационного воздуха 16, привод 12 горячей решетки, в зависимости от знаков производных зависимостей, поддерживая максимальный коэффициент теплопередачи от клинкера воздуху. Так, регулирование скорости горячей решетки в сторону увеличения выполняют: при отрицательном значении производной зависимости коэффициента теплопередачи от высоты слоя клинкера на горячей решетке, а в сторону уменьшения при положительном значении производной этой зависимости.
Способ обеспечивает высокие технологические и теплоэнергетические показатели работы колосникового холодильника.
1. Способ регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике, включающий измерение режимных параметров холодильника, определение отношения режимных параметров, регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника, отличающийся тем, что в качестве режимных параметров холодильника измеряют температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке, в качестве отношения режимных параметров определяют коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера, как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке, а регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника выполняют, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве режимных параметров дополнительно измеряют толщину слоя клинкера на горячей решетке, время двойного хода горячей решетки, ток двигателя горячей решетки, определяют производную коэффициента теплопередачи и регулирование режимных параметров осуществляют в зависимости от знака производной.
