Способ автоматического регулирования расхода топлива при обжиге карбонатсодержащей сырьевой смеси в печном агрегате из вращающейся обжиговой печи и декарбонизатора

 

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ПРИ ОБЖИГЕ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩЕЙ СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ В ПЕЧНОМ АГРЕГАТЕ ИЗ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ОБЖИГОВОЙ ПЕЧИ И ДЕКАРБОНИЗАТОРА , включакщий контроль за степенью декарбонизации сырьевой смеси в декарбонизаторе и изменение расхода топлива, в декарбонизаторе при отклонении фактической степени декарбонизации от заданной до восстановления заданной степени декарбонизации , отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования за счет предотвращения образования нежелательных нас.тыпей при. минимальном расходе топлива в печнок агрегате, дополнительно задают суммарный расход топлива в печном агрегате и изменяют расход топлива в обжиговой печи, причем осуществляют уменьшение расхода топлива в обжиговой печи при увеличеНИИ расхода топлива в декарбонизаторе и наоборот, сохраняя при этом суммарный расход топлива в печном агрегате постоянным. . 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и. с я тем, что изменение расхода топлива в обжиговой печи производят с задержкой относительно изменения расхода топлива в декарбонизаторе на время, за которое сырьевую смесь перемещают от выхода ее из декарбонизатора до конца зоны декарбонизации обжиговой печи.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬ4. :,ТВУ

Р, : 3 ц

ЙЙЬА Ы и Ж .,j

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2827850/29-33 (22) 30. 10. 79 (46) 15.05.87. Бюл. У 18

;(71) Всесоюзный научно-исследователь:ский и проектно-конструкторский институт по автоматизации предприятий промышленности строительных материалов (72) Я.Е.Гельфанд, А.Н.Калинин и В.В.Шутов (53) 66.046.4(088.8) (54)(57) 1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ПРИ

ОБЖИГЕ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩЕЙ СЫРЬЕВОЙ

СМЕСИ В ПЕЧНОМ АГРЕГАТЕ ИЗ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ОБЖИГОВОЙ ПЕЧИ И ДЕКАРБОНИЗАТОРА, включающий контроль за степенью декарбонизации сырьевой смеси

3 в декарбонизаторе и изменение расхода топлива, в декарбониэаторе при отклонении фактической степени декарбонизации от заданной до восстановления заданной степени декарбонизации, отличающийся бй с С 04 В 7/44 F 27 D 19/00 тем, что, с целью повышения точности регулирования sa счет предотвращения образования нежелательных настылей при минимальном расходе топлива в печном. агрегате, дополнитель-. но задают суммарный расход топлива в печном агрегате и изменяют расход топлива в обжиговой печи, причем осуществляют уменьшение расхода топлива в обжиговой печи при увеличении расхода топлива в декарбонизаторе и наоборот., сохраняя при этом суммарный расход топлива в печном агрегате постоянным. .

2. Способ по и. 1, о т л и ч а- . д ю щ и й. с я . тем, что изменение рас- хода топлива в обжиговой печи произ- водят с задержкой относительно изменения расхода топлива в декарбонизаторе на время, эа которое сырьевую смесь перемещают от выхода ее из декарбонизатора до конца зоны декарбонизации обжиговой печи.

1 93

Изобретение относится к технике обжига карбонатсодержащих материалов которая используется в промышленности строительных материалов для производства цементного клинкера и в металлургической промьппленности для получения рудного агломерата и, в частности, к способам регулирования расхода топлива в печном агрегате для обжига карбонатсодержащей сырьевой смеси.

Обжиг карбонатсодержащей сырьевой . смеси сопровождается передачей ей большого количества тепла, что обусловливает очень высокий расход топлива при производстве цементного клинкера или рудного агломерата.

Поэтому коэффициент использования тепла от сгорания топлива является одним из наиболее важных технико-экономических показателей печных агрегатов для обжига карбонатсодержащих сырьевых смесей.

Известен способ регулирования расхода топлива во вращающейся обжиговой печи, нри осуществлении которого измеряют температуру печи в зоне декарбонизации и, измеряя концентрации кислорода, углекислого газа и окиси углерода, определяют приведенное к нормальным условиям теоретическое содержание углекислого газа в потоке отходящих газов,по которым осуществляют контроль за процессом декарбониэации сырьевой смеси и с учетом изменения контролируемых параметров управляют расходом топлива в обжиговой печи.

При использовании этого способа регулирования горения топлива необходимо устанавливать завышенный расход топлива для обеспечения качественного обжига сырьевой смеси, так как осуществляется косвенный конт-. роль за процессом декарбонизации сырьевой смеси в зоне декарбонизации обжиговой печи, который очень грубо отражает интенсивность реакции разложения карбонатов сырьевой смеси в этой зоне.

Известен другой способ автоматического регулирования расхода топли-. ва при обжиге карбонатсодержащей сырьевой смеси в печном агрегате из вращающейся обжиговой печи и декарбонизатора включающий контроль за степенью декарбониэации сырьевой смеси в декарбониэаторе и изменение

Это достигается тем, что в способе автоматического регулирования расхода топлива при обжиге карбонатсодержащей сырьевой смеси в печном агрегате из вращающейся обжиговой печи и декарбонизатора, включающем контроль за степенью декарбонизации сырьевой смеси в декарбонизаторе и изменение расхода топлива в декарбонизаторе при отклонении фактической степени декарбонизации от заданной до восстановления заданной степени декарбонизации, дополнительно задают суммарный расход топлива в печном агрегате и изменяют расход топлива в обжиговой печи, причем осуществляют умейьшение расхода топлива в обжиговой печи при увеличении расхода топлива в декарбонизаторе и наоборот, сохраняя при этом суммарный расход топлива в печном агрегате постоянным, Кроме того, изменение расхода топлива в обжиговой печи производят

2774 расхода топлива в декарбонизаторе .при отклонении фактической степени декарбонизации сырьевой смеси от заданной до восстановления заданной степени декарбониэации. Этот способ ближе к описываемому изобретению.

Однако в нем не предусмбтрена корректировка расхода топлива в обжиговой печи при изменении расхода топлива в декарбонизаторе. Однако, если расход топлива в декарбонизаторе уменьшится, а расход топлива в обжиговой печи останется прежним, сырьевая смесь, выходя иэ декарбониэатора с заданной степенью декарбонизации, тем не менее, не получит надлежащей термообработки на заключительных стадиях обжига, так как общее количество тепла, переданного сырьевой

20 смеси . может оказаться недостаточным. Если же при постоянном расходе топлива в обжиговой печи расход топлива в декарбонизаторе увеличится, то сырьевой смеси будет передаваться черезмерное количество тепла, а это может привести к образованию нежелательных настылей в печном агрегате, кроме того, будет иметь место перерасход тепла.

Цель изобретения — повышение точt ности регулирования за счет предотвращения образования нежелательных настылей при минимальном расходе топлива в печном агрегате.

932774 с задержкой относительно изменения расхода топлива в декарбонизаторе на время, за которое сырьевая смесь перемещается от выхода ее иэ декарбонизатора до конца зоны декарбонизации обжиговой печи.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Печной агрегат содержит циклонный теплообменник с четырьмя цикло- 1О нами 1, 2, 3, 4, декарбонизатор 5, вращающуюся обжиговую печь 6 и колосниковый холодильник 7. Сырьевая смесь подается весовым доэатором 8 в газоход 9 между циклонами 1 и 2 15 и далее она последовательно проходит через циклоны 1,2,3, декарбонизатор 5, циклон 4, вращающуюся обжи-. говую печь 6 и колосниковый холодильник 7. 20

Для осуществления процесса обжига сырьевой смеси в декарбонизатор

5 и вращающуюся обжиговую печь 6 с помощью дозаторов 10 и 11 через

"горелки подается топливо. В качест- 25 ве дозаторов 10 и 11 может быть ис-.:. пользовано любое проходящее оборудование в зависимости от вида исполь. зуемого топлива.

Для обеспечения сжигания топлива 30 в подрешеточное пространство колосникового холодильника 7 с помощью. вентилятора !2 нагнетается атмосфер.ный воздух, который непосредственно через полость холодильника 7 поступа-35 ет во вращающуюся обжиговую печь 6, а через газоход 13 — в декарбонизатор 5. Для изменения соотношения расходов газов через вращающуюся обжиго-. вую печь 6 и декарбонизатор 5 на га-.. 40 зоходе 14 между вращающейся обжиговой печью 6 и циклоном 4 установлен управляемый шибер 15. Воздух,нагнетаемый вентилятором 12, вместе с газами, выделяющимися. в процессе об - 45 жига сырьевой смеси, двигается в направлении противоположном направлению перемещения сырьевой смеси и отсасывается из печного агрегата вентилятором 16 в пыпеосадительное уст- 50 ройство (на чертеже не показано).

Во время перемещения сырьевой смеси в печном агрегате она последовательно попадает в Различные темпера- 55 турные зоны, в которых и происходят физические и химические явления, обеспечивающие образование цементного клинкера.

Из весового дозатора 8 сырьевая смесь в виде муки поступает в газоо ход 9 при температуре 20-60 С; В гаэоходе 9 сырьевая мука увлекается потоком отходящих газов, проходящих через циклон 2, и попадает в циклон

1. В циклоне 1 происходит теплообмен между сырьевой мукой и отходящими газами, имеющими температуру о

500-600 С. В процессе теплообмена в циклоне 1 сырьевая мука нагревается до 280-350 С, в результате чего полностью удаляется механически связанная и адсорбированная влага и начинает выделяться кристаллизационная вода из алюмосиликатов.

Отходящие газы в процессе теплообмена в циклоне 1 охлаждаются до 300350 С. Одновременно с этим .в циклоне 1 происходит разделение частиц сырьевой муки и отходящего газа.Сырьевая мука при этом, осаждаясь,поступает в гаэоход 17 между циклонами

3 и 2, а отходящие газы, отсасываемые вентилятором 16, поступают в пылеосадительное устройство.

Сырьевая мука в газоходе 17 увлекается потоком газов, отходящих из циклона 3, и поступает в .циклон 2.В циклоне 2 происходит теплообмен сырьевой муки, имеющей температуру о

280-350 С, с отходящими газами,имеющими температуру 700-800 С. В результате теплообмена в циклоне 2 сырьевая мука нагревается до 500580 С, благодаря чему полностью зао вершается удаление из нее кристаллизационной влаги. Отходящие газы в процессе теплообмена в циклоне 2 о охлаждаются до 500-600 С и уходят в гаэоход 9. Осаждающаяся сырьевая мука поступает в газоход 18 и, увлекаемая потоком газов выходящих из циклона 4, поступает в циклон 3.

В циклоне 3 происходит теплообмен сырьевой муки, имеющей темперао туру 500-580 С, с потоком газов, выходящих из циклона 4 и имеющих температуру 790-850 С. В результате тепо лообмена в этом циклоне 3 сырьевая мука нагревается до 650-740 С, благодаря чему в ней начинается разложение карбонатов, сопровождающееся выделением углекислого газа. Отходящие газы в процессе теплообмена о в циклоне 3 охлаждаются до 700-800 С и уходят в газоход 17. В составе отходящих газов в газоходе 17 пол932774 ностью отсутствуют водяные пары, выделяющиеся из сырьевой муки, так как процесс дегидратации сырьевой муки завершается в циклоне 2.При этом концентрация углекислого газа в составе отходящих газов в газоходе

17 максимальная, так как в этих газах содержится углекислый газ, как поступающий вместе с атмосферным воздухом через вентилятор 12, так и образующийся при сжигании топлива в декарбонизаторе 5 и вращающейся обжиговой печи 6, а кроме того, выделившийся в процессе декарбонизации сырьевой муки.

Из циклона 3 осаждающаяся сырьевая мука поступает в декарбонизатор

5. В декарбонизаторе 5 в потоке воздуха, поступающего из колосникового холодильника 7 через газоход 13, сжигается топливо, подаваемое через горелку от топливного дозатора 10, а температура газообразных продуктов сгорания топлива при этом составляет 950-1200 С. Сырьевая мука, перео мещаясь в прямоточном направлении вместе с этими газообразными продуктами сгорания топлива, за счет теплообмена нагревается от 650-740 С до 800-840 С. В результате нагрева о сырьевой муки до этих температур происходит интенсивное разложение карбонатов, содержащихся в сырьевой муке, на окись кальция и магния с выделением углекислого газа. При этом степень декарбонизации сырьевой муки на выходе ее из декарбонизатора составляет 90-96Х.

Из декарбонизатора 5 поток сырьевой муки и газообразных продуктов, захватываемый потоком газов выходящих из вращающейся обжиговой печи б, через газоходы 19 и 14 поступает в циклон 4. Здесь происходит разделение сырьевой муки и газообразных продуктов. Одновременно с этим в результате теплообмена сырьевой муо ки, имеющей температуру 800-840 С, с газообразными продуктамг, выходящими из декарбонизатора 5 с температурой 900-1000 С и иэ вращающейся обжиговой печи 6 с температурой 9501100 С, сырьевая мука в циклоне 4 о дополнительно нагревается до 830850 С. При этом продолжается даль9 нейшая декарбонизация сырьевой муки.

Степень декарбониэации сырьевой муки на выходе ее из циклона 4 составляет 95-98 .

Иэ циклона 4 осаждающаяся сырьевая мука поступает во вращающуюся обжиговую печь 6, в которой в потоке газообразных продуктов сгорания топлива, подаваемого через горелку от топливного дозатора 11, обеспечиваются заключительные стадии обжига

t0 сырьевой муки и спекания ее в клин-, кер. При этом сырьевая мука последовательно проходит зону окончательной декарбонизации А с температурой 900-1000 С, зону В предваритель15 ной термообработки до начала спекания сырьевой смеси с температурой о

1000-1200 С и зону спекания С с температурой 1300-1500 С. Во время дви-. жения сырьевой муки во вращающейся

20 обжиговой печи 6 завершается декарбонизация сырьевой муки, происходит оплавление окислов железа, алюминия и других легкоплавких соединений . и осуществляется спекание клинкера.

Спеченный в гранулы материал,имеющий температуру 1000-1200 С, иэ вращающейся обжиговой лечи 6 поступает в колосниковый холодильник 7.

Здесь, обдуваемый потоком атмосферЗг ного воздуха, нагнетаемого вентилятором 12, материал охлаждается до о

150-50 С и выгружается. Воздух проходящий через слой охлаждаемого материала, нагревается лри этом до о

35 650-1000 С и поступает во вращающуюся обжиговую печь 6 и декарбонизатор 5.

В соответствии с изобретением для

10 обеспечения качественного обжига карбонатсодержащей сырьевой смеси при минимальном расходе топлива осуществляют регулирование расхода топлива в декарбонизаторе 5 и вращаюА5 щейся обжиговой печи 6. При этом в качестве контролируемого параметра используют степень декарбониэации сырьевой смеси в декарбонизаторе 5. Степень декарбонизации сырье0 вой смеси в декарбонизаторе 5 определяют путем анализа и сравнения составов газов в потоке газа, выходящего из декарбонизатора 5, и в потоке газа, прошедшего через

55 эоны декарбонизации сырьевой смеси в печном агрегате. Для этого в газоходах 17 и 19 установлены соответственно газозаборные устройства 20 и 21, через которые пробы газа пос-..

932774 (СОг + СО + НгО + SOz + 0 ) — (СОг + HzO + Ог ) г (СО +Но +О ) г г ле очистки их от пыли и охлаждения поступают в газоаналиэаторы 22 и 23.

При -декарбониэации происходит разложение карбонатов с вьделением углекислого газа. Поэтому, зная содержание углекислого газа, выделяющегося в процессе декарбонизации сырьевой смеси, можно определить степень ее декарбонизации. Содержание углекислого газа в потоке газа, проходящего через газоход 17,определяет максимальное количество углекислого газа, выделяющегося в результате полной декарбонизации сырьевой смеси, прошедшей через все зоны печ-. ного агрегата,в которых происходит декарбонизация сырьевой смеси, в трм числе и через зоны термообработки в циклонах 2-4 и во вращающейся обжиговой печи 6. Содержание же углекислого газа в потоке газа, где CO, СО, НгО, $0 и Ог — измеряемые концентрации в газовых потоках, соответственно углекислого газа,окиси, углерода, водяного пара, сернистого газа и кислорода, в объемных частях;

СОг, НгО и 0 — концентрация в е е в атмосферном воздухе, соответственно углекислого газа, водяных паров и кислорода в объемных частях, сумма которых является постоянной величиной.

Если в качестве топлива использу- . ется угольная пыль или мазут, в котором отсутствуют сернистые соединения, и их нет также в сырьевой смеси, устраняется необходимость измерения и учета концентрации сернистого газа

SOг в составах отходящих газов.

Если в топливе .отсутствуют углеводороды, то устраняется необходимость измерения и учета концентраций водяных паров в составах отходящих,® газов.

При обеспечении полного сгорания топлива отпадает необходимость и в измерении концентраций окиси углерода. Для обеспечения полного сгорания 55 топлива используют данные измерений концентрации кислорода в отходящих газах и. регулируют тягу вентилятора

16 таким образом, чтобы обеспечить проходящего через газоход 19, опреде - ляет количество углекислого газа, выделяющегося при декарбонизации сырьевой смеси только в декарбонизаторе 5. По отношению содержаний углекислого газа, выделяющегося в процессе декарбонизации, в газоходах 19 и 17 определяют степень декарбонизации сырьевой смеси в декарбонизаторе 5 печного агрегата.

Для определения содержания углекислого газа, вьделяющегося в процессе. декарбониэации сырьевой муки, с помощью газоанализаторов 22 и 23 измеряют объемные концентрации в соответствующих потоках газов ; углекислого газа, окиси углерода, сернистого газа, водяных паров и . кислорода, а содержание углекислого газа, выделяющегося в процессе декарбонизации,определяют по формуле избыток кислорода в печном агрегате и тем самым полное сгорание топлива.

Степень декарбонизации сырьевой муки в декарбониэаторе-5 печного агрегата, изображенного на чертеже и описанного выше, определяется в вычислительном блоке 24 ло отношению

СОт (D)

COD (О) г

Р где СО г (О) — содержание углекислого газа, выделяющегося в процессе декарбонизации сырьевой смеси в декарбонизаторе 5 и поступающего от газообразного устройства 21 в гаэоанализатор 23;

CO (О) — содержание углекисло27 г го газа, вьделяющегося в процессе декарбонизации сырьевой смеси во всем печном агрегате и поступающего от газообразного устройства, 20 и гаэоанализатор 22.

Выходной сигнал вычислительного устройства 24 сравнивается в блоке сравнения 25 с сигналом соответствующим заданной степени декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5.

Контролируя таким образрм степень декарбонизации сырьевой муки в декарбониэаторе 5, управляют расходом топl0

9 . 932774 лива в печном агрегате. При уменьшении фактической степени декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе

5 в нем увеличивают расход топлива, управляя топливным дозатором 1О, до восстановления заданной степени декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5. Вместе с этим производят уменьшение расхода топлива во врашающейся обжиговой печи 6. При 10 этом сигнал на изменение расхода топлива во вращающейся обжиговой печи, подаваемый на топливный дозатор 11, проходит через блок задержки 26.

Блок задержки 26 обеспечивает задер- 15 жку момента уменьшения расхода топлива во вращающейся обжиговой печи

6 относительно момента увеличения расхода топлива в декарбонизаторе 5 на время, за которое сырьевая мука 20 перемещается от выхода ее из декар онизатора 5 до конца зоны декарбонизации А вращающейся обжиговой печи 6. Эта задержка .времени обеспечивает передачу необходимого количест- .25 ва тепла той части сырьевой муки, которая имела заданную степень декарбониэации на выходе ее из декарбонизатора 5, но располагалась в циклоне

4, в соответствующих магистральных 30 каналах между декарбонизатором 5 и вращающейся обжиговой печью 6 и в самой этой печи, не пройдя еще заключительных стадий обжига. Задержка на указанное время является доста- 35 точной, учитывая большую тепловую инерционность вращающейся обжиговой печи 6 и тепло экзотермических реакций, сопровождающих процесс спекания сырьевой муки. 40

Расход топлива во вращающейся обжиговой печи 6 увеличивают на такую же величину, на которую уменьшили расход топлива в декарбониэаторе 5, сохраняя при этом суммарный расход 45 топлива в печном агрегате постоянным. Этот общий расход топлива в печном агрегате определяется из условий оптимального обжига сырьевой смеси, исходя из минералогического и химического состава сырьевой смеси и изготавливаемого продукта и необходимых свойств последнего. Кроме того, учитывают и степень декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5, которую можно задать в используемом печном агрегате для применяемой сырьевой смеси.

Если фактическая степень декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5 увеличивается по сравнению с заданной, расход топлива в декарбонизаторе 5 уменьшают и на такую же величину увеличивают расход топлива по вращающейся обжиговой печи 6. При этом также как и н рассмотренном выше случае, увеличение расхода топлива во вращающейся обжиговой печи осуществляют с задержкой во времени. Эта задержка позволяет устранить передачу черезмерного количества тепла той части сырьевой смеси, которая имела заданную степень декарбонизации на выходе ее из декарбонизатора 5, но не прошла еще заключительные стадии обжига. Благодаря этому в печном агрегате предотвращается образование нежелательных настылей.

В связи с изменением расхода топлива в декарбонизаторе 5 и во вращающейся обжиговой печи 6 в процессе регулирования расхода топлива, для обеспечения полного сгорания топли— ва, необходимо осуществлять корректировку соотношений расходов топлива через вращающуюся обжиговую печь

6 и газоход 13, подающий воздух к декарбонизатору 5. Это обеспечивается подачей соответствующего управляющего сигнала на шибер 15.

932774

Составитель О.Соловьева

Редактор Е.Месропова Техред Л.Сердюкова КорректорА.Тяско .Заказ 1909/2 Тираж 588 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная 4