Способ автоматического управления процессом обжига материалов в трубчатых вращающихся печах

. М. Бендик Всесоюзного науч- конструкторского атика и Пикае объединение льство СССРО, 1975.ство СССР9/00, 1980 (пр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛ(71) Запорожский филиално-исследовательского иинститута Цветметавтомлевское производственноГлинозем(54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА МАТЕРИАЛОВ В ТРУБЧАТЫХ ВРАШАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ, включающий измерение ,электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напряжения в зоне спекания, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления, измеряют термоэлектродвижущую силу, вызываемую температурным градиентом между горячим и холодным слоями футеровки, и осуществляют уменьшение теплового напряжения в зоне спекания в случае понижения величины электропроводности и одновременного повышения термоэлектродвижущей силы и увеличения теплового напряжения в зоне спекания в случае понижения Я величины электропроводности и одновременного понижения термоэлектродвижущей силы.чем больше жидкой фазы в материале.При окомковании эта зависимость нарушается, так как изменяется площадь контакта между частицами материала, а элект ропроводность в основном зависит от площади контакта, т. е. от размеров кусков обжигаемого материала.При увеличении кусков материала площадь контакта уменьшается, что влечет за собой понижение величины измеряемой электропроводности. При управлении тепловым режимом переработки материала это изменение воспринимается системой автоматического регулирования как недогрев материала и, следовательно, вырабатывается сигнал на увеличение теплового напряжения в зоне контроля. Очевидно, что этот излишек тепла приведет к 1Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процесслми и может быть использовано при регулировании процесса обжига глинозем- содержащих дисперсных материалов во вращающихся печах глиноземного производства а также в печах обжига цементного клинкера шамотной массы и др.Сложность задачи управления температурной напряженностью в зоне обжига вращающейся печи заключается в выборе такого теплового режима, при котором перерабатываемый материал поддерживается на грани плавления, т. е, с небольшим количеством расплава. Это позволяет ускорить химические превращения в печи, повышать активную площадь спека, что необходимо при дальнейшей обработке, например, раствором щелочи.Известен способ автоматического управления процессом обжига в трубчатых вращающихся печах, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напряжения в зоне спекания в зависимости от скорости изменения рассогласования между электропроводностью материала в начале зоны спекания и заданной электропроводностью, определяемой по статистической связи с составом материала и температурой обжига 111.Установлено, что при переходе обжигаемого материала из твердого состояния в жидкое с появлением жидкой фазы.гранулы материала начинают склеиваться и происходит окомкование материала. При дальнейшем нагреве размеры этих кусков увеличиваются, принимая форму шара, и при некоторой критической температуре начинается расплавление материала в полном объеме.При получении клинкера недопустимо расплавление кусков материала, Электропроводность глиноземсодержащих материалов при их расплавлении непрерывно повышается, при этом изменение абсолютнойвеличины электропроводности тем больше,5 10 15 20 25 30 35 40 2перегреву материала, а следовательно, к браку продукции или даже аварийному состоянию печи, а также к потерям затраченного на перегрев топлива.Наиболее близким к изобретению является способ автоматического управления процессом обжига материалов в трубчатых вращаю цихся печах, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напряжения в зоне спекания 2.В этом способе дополнительно измеряют элек-ропроводность чувствительного элемента в газовом потоке печи, определяют разность между измеренными электропроводностями и в зависимости от направления изменения этой разности корректируют тепловое напряжение.Использование характера изменения разности электропроводностей чувствительного элемента в газовом потоке и под материалом позволяет разделить такие режимы работы печи как охлаждение спекаемого материала и его окомкование (перегрев) и тем самым предотвратить появление брака, повысить качество управления процессом.Однако если чувствительный элемент установлен вне зоны действия факела, то он обдувается холодным воздухом, подсасываемым извне печи, и его электропроводность в газовом потоке не будет характеризовать тепловую напряженность газовой среды. При установке чувствительного элемента в зоне действия факела возможно подплавление частиц спекаемого материала, Подплавленные частицы могут прилипать к футеровке печи и контактам чувствительного элемента, Тем самым возможно периодическое появление нароста на чувствительном элементе. Поэтому его электропроводность не будет характеризовать состояние спекаемого материала, а лишь прогрев нароста, нестабильногс по толщине. Выбор точки установки чувствительного элемента в зоне действия факела, но вне зоны нароста, усложнен нестабильностью границы этой зоны. Гр, ница зоны нароста для каждой печи различна. В то же время устанавливать чувствительный элемент в любой точке горячего конца печи невозможно из-за ее конструктивных особенностей (бандаж печи).Указанные недостаткимогут снизить качество ведения процесса из-за неточного определения характера его изменения.Целью изобретения является повышение качества управления,Цель достигается тем, что согласно способу автоматического управления процессом обжига материалов в трубчатых вращающихся печах, включающему измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напряжения в зоне спекания, измеряют термоэлектро3движущую силу, вызываемую температурным градиентом между горячим и холодным слоями футеровки, и осуществляют уменьшение теплового напряжения в зоне спека-. ния в случае понижения величины электропроводности и одновременного повышения термоэлектродвижушей силы и увеличение теплового напряжения в зоне спекания в случае понижения величины электропроводности и одновременного понижения гермоэлектродвижушей силы.Сущность способа заключается в следующем.Установлено, что на контактах чувствительного элемента, служащего для измерения электропроводности спекаемого материала, возникает ЭДС, Появление ЭДС объясняется большим температурным градиентом, возникающим между материалом плюс верхним прогретым слоем футеровки и холодным конусом футеровки, обращенным к броне печи. За счет этого, а также за счет наличия в материале футеровки примесей в ее объеме появляются свободные электроны. Количество свободных электронов, а отсюда и величина термо-ЭДС тем больше, чем выше температурный градиент. Установлено также, что можно получить термо-ЭДС на контактах чувствительного элемента при прохождении его под материалом, величина которой прямо пропорциональна температуре спекаемого материала. Используя данные о температуре спекаемого материала, можно определить напряжение процесса. Естественно, что возрастание термо-ЭДС и уменьшение электропровод- ности говорит о появлении шаров. В этом случае тепловую напряженность нужно снижать.Уменьшение электропроводности и термо- ЭДС говорит об охлаждении материала и о необходимости увеличения тепловой напряженности.Качество управления повышается за счет более надежного определения характера процесса.Таким образом, способ включает следующие операции, Измеряют электропровод- ность спекаемого материала при наивысшем его качестве и считают эту величину заданной. Сравнивают текушее значение электропроводности спекаемого материала с заданной величиной. Определяют направление изменения электропроводности спекаемого материала и направление изменения термо- ЭДС (увеличение, уменьшение) путем сравнения текущего и предыдущего измеренного значения. Тепловое напряжение в зоне спекания изменяют в зависимости от результата сравнения текуц 1 его значения электропроводности с заданной величиной, а направление изменения теплового напряжения определяют по направлению изменения электро 4проводности спекаемого материалаи термоЭДС. При этом, если электропроводностьуменьшается, а термо-ЭДС растет - тепловое напряжение уменьшают, если электропроводность уменьшается, а термо-ЭДС5 тоже уменьшается - тепловое напряжениеу велич ивают,При увеличении электропроводности спекаемого материала тепловое напряжениеизменяют лишь от разности между текущими заданным значениями.На чертеже представлена структурнаясхема системы автоматического управлениятепловым напряжением зоны спекания врашаюшейся печи, реализующая предлагаемый способ.15 Чувствительный элемент 1 установленв печи 2 и представляет собой два стальныхэлектрода; один из которых прикреплен кброне печи, а второй изолирован керамической трубкой. Чувствительный элемент 120соединен с преобразователем 3, которыйвырабатывает сигнал 0 - 50 гпВ постоянноготока, пропорциональный электропроводностиспекаемого материала на выходе 1. На выходе 2 присутствует сигнал 0 - 50 гпВ постоянного тока, пропорциональный термо 25 ЭДС. Выходы преобразователя соединеныс входами автоматических потенциометров 4и 5, сочлененные с преобразователями 6 и 7.Выходы преобразователей 6 и 7 соединеныс УВМ 8. Система автоматического управления включается в тот момент, когда печьвведена в номинальный режим работы, соответствующий высокому качеству спекаемогоматериала. В этот момент запоминаетсязначение электропроводности спекаемогоматериала (при прохождении чувствительного элемента) под материалом и считаетсязаданием х . Значение электропроводностиспекаемого материала, термо-ЭДС измеряютза каждый оборот печи и усредняют текущим сглаживанием по трем точкам. УВМ 8вычисляет разность между сглаженным40 текущим и заданным значением электропроводности спекаемого материала, а такжезапоминает текущее значение электропроводности и термо-ЭДС и значенйя, соответствующие предыдущему обороту печи.В зависимости от величины разности,текугцего значения электропроводности изадания вырабатывается сигнал коррекциина подачу оборотной пыли в печь. Направление изменения подачи пыли в печь определяется по направлению изменения электро 50 проводности и термо-ЭДС. Сигнал коррекции с УВМ 8 поступает на регулятор 9и далее на тиристорный преобразовательчастоты 10; управляющий скоростью щнекового питателя 11. Изменение электропроводности спекаемого материала относитель- .55 но задания на 10См вызывает коррекциюподачи технологической пыли на одну скорость шнекового питателя.1145231 Составитель В. Алекперов Техред И Верес Корректор В. Бутяга Тираж 570 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб,д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор А. ГулькоЗаказ 1156/30 5Алгоритм изменения подачи технологической пыли в печь осуществляется следующим образом.Текущие значения электропроводности х и термо-ЭДС Е сглаживается по трем точкам Затем сравнивается текущее сглаженное значение х, электропроводности и предыдущее сглаженное значение х; ,В случае возрастания электропроводности (х 1 эх 1,) подачу пыли и. изменяют в зависимости от разности х; - хЕсли электропроводность уменьшается (х 1 х 1,), то начинают следить за характером изменения термо-ЭДС. Если термо-ЭДС растет (Е 1 а Е;,), то подачу технологической пыли ф.увеличивают. Если Е;Е 1, то подачу технологической пыли уменьшают. ЬСпособ управления позволяет своевременно отреагировать на появление окомкования спекаемого материала и перевести систему в ручной режим управления для интенсивного охлаждения печи.Коэффициент использования системы возрос до 0,8 вместо 0,54 по известному способу.Коэффициент использования системы рассчитывается по формуле где Т -общее время испытаний;Та - работа системы в автоматическомрежиме.Предлагаемый способ позволяет повы 15. сить качество управления.