Способ управления процессом обжига гранулообразного материала, преимущественно керамического спека во вращающейся печи

-тен пескО П И С А"и"ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Сфаетскнк Сецнаанстйчесннк Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 040179 (2) 2710093/29-33 Г 27 В .19/00 с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий,9(088.8) Дата опубликования описания 30.10.80(54 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА ГРАНУЛООБРАЗНОГО МАТЕРИАЛА Изобретение относится к техникеуправления процессом обжига материалов во вращающихся печах и можетбыть использовано при проектированиии усовершенствовании процесса.термического синтеза керамическихспеков,Известен способ управления процессом обжига во вращающейся печи,включающий управления расходом сырья 10и топлива, подаваемых в печь, измерение амплитуды заданной полосыпериодических колебаний тока статора привода печи, а также поддержание заданного значения этой амплитуды с помощью регулятора расходатоплива, суммированием значения измеренной величины амплитуды с величиной, соответствующей заданному значенйю расхода сырья 1),20Однако такой способ применим вспециФичном производстве керамзитаи не может быть использован в спековом производстве, так как изменениеплотности спеха. на выходе печи не 25отражается на амплитуде полосыпериодических колебаний тока статора привода печи,Известен и другой близкий к,изобретению способ управления про- ЗО 2цесеом обжига гранулообразного материала, преимущественно керамического спека во вращающихся печах,включающий отбор пробы и изменение подачи топлива и воздуха в печь 2,По этому способу количество тепла, вводимого в печь, устанавливается с помощью математической моделив зависимости от изменения входныхконтролируемых параметров, С цельюувеличения производительности, подачу тепла в печь производят с учетом инерционности объекта, Полноеколичество тепла рассчитывают каксумму составляющих полезного тепла,вводимого в зоны максимального теплопотребления, При этом учитывают время запаздывания между моментами подачи сырья в печь и прихода его взону максимального теплопотребления,Недостатки данного способа вприменении к управлению процессомобжига керамического спека состоятв томчто в результате исследования гранулометрии клинкера получаютинформацию в гранулометрическомсоставе, которой достаточно для увеличения производительности цементнойпечи, йо недостаточно для улучшениябО 65 качества керамического материала,изготавливаемого в спековрй вращающейся печи. Кроме того, этим способом не учитывается временной сдвиг,заключающийся в опережении моментаподачи топлива относительно моментаизмерения выходного параметра иавыходе печи. Отсутствием такогоучета упускается воэможность улучшения качества керамического материала,изготавливаемого в спековой печи.Цель изобретения - повышение качества обожженного материала,Это достигается тем, что приспособе управления процессом обжигагранулообраэного материала, преимущественно керамического спеха вовращающихся печах, включающем отборпробы и изменение подачи топлива ивоздуха в печь, в процессе отборапробы выделяют иэ нее основную иопережающую фракции материала и устанавливают занисимость временного сдвига воздействия опережающей фракциина изменение подачи топлива и воздухаот часового выхода спека, далееизмеряют плотности основной и опережающей Фракций и часовой выход спека, вычисляют знак и значение отклонения относительно среднего значения плотности опережающей фракцииспека и по установленной зависимости нременной сдвиг воздействияопережающей Фракции, а изменениеподачи топлива и воздуха в печь осуществляют в зависимости от измеренной плотности основной Фракции сучетом поправки, определяемой нзависимости от вычисленных знака изначения отклонения относительно среднего значения плотности опережающейфракции и временного сдвига воздействия опережающей фракции.Способ основывается на некоторых.особенностях технологического процесса обжига керамического спека,Фракционный состав гранулообраэного спека формируется н основномна входе печи в зоне гранулообраэования. При перемещении материалавдоль печи происходит незначительноеперераспределение гранулометрического состава за счет термическогорасширения гранул, распушения в зонегазовыделения, сжатия при спекании,истирания и т.д.Перемещение материала вдоль печипроисходит за счет скатывания гранулн направлении наибольшей крутизныот гребня потока, поднимаемого вращением печи, Более крупные гранулыотрываются от гребня раньше, чеммелкие, и прокатываются дальше навстречу вращению печи, Наоборот,наиболее мелкие гранулы поднимаютсявместе с вращающейся стенкой печивыше, чем гранулы других Фракций,и падают с вершины гребня не дальшесередины потока, не достигая его нижнего края. Таким образом, в поперечном сечении потока происходитего расслоение на крупные и мелкиефракции.В цилиндрической части печи эа.крупных гранул, выскакивающих за пределы нижнего края потока, по уклонупечи крупные фракции гранул несколько опережают основной потокматериала, образуя несущественноевременное смещение фракций потокаматериала,В зоне спекания печи, выход которой выполнен в виде усеченногоконуса, происходит существенноевременное перераспределение фракцийпотока материала. Функциональноеназначение сужения таково, что засчет задержки материала в зоне спе- .кания, спек дополнительно усредняется, при воздействии тепла дозревает до заданного значения плотности.Тем не менее, пофракциоиное расслоение потока здесь также имеет место 9что приводит к пофракционному различию значения плотностей.Сужение йотока на выходе печи инакопление материала в начале конической части печи приводит к тому,что высота потока на входе в конус"ную часть значительно больше высоты других сечений потока, в томчисле на выходе конусной части.Здесь высота потока уменьшаетсяэа счет ускорения движения гранулперед выпадением их иэ печи, Разность высот потока в различных сечениях конусной части печи образует наклон его поверхности с возвращающейкрутизной, В связи с этим скорость,продольного движения крупных и средних фракций гранул в коническойчасти печи снижается, а скоростьпродольного передвижения мелкихФракций увеличивается,Мелкая Фракция спека, ранее принадлежавшая сечению потока, находя-щемуся н зоне спекания, с вершиныгребня по линии наибольшей крутизныскатывается к выходу печи. На выходепечи эта опережающая фракция входитн новое сечение потока, готовоепоступить н измерительную камеру,Опережающая фракция несет в себенекоторую информацию о состояниитех основных фракций спеха, с которыми она составляла сечение потокапри входе в зону спекания. Эта спо-.собность процесса обжига спека вовращающихся печах используется впредлагаемом способе для прогнозирования состояния основных фракций посостоянию опережающей фракции спеха,Таким образом, по результатам измерения плотности основной Фракцииспека возможно вести грубое управление процессом, а по информации осостоянии опережающей фракции выра 775595батывается поправка для более точного управления процессом, При введении поправки учитывают как скорость изменения плотности опережающей Фракции, так и время опережения,Размер временного перераспределения Фракций зависит в основном отдвух параметров. Один из нихскорость вращения печи. Этот параметр достаточно легко стабилизируют.Второй - наполнение печи материалом -стабилизировать трудно, Наполнениепечи зависит от таких параметров,как загрузка печи, плотйость сырьевой смеси, образование наслоений ма"териала на входе печи и т,д. Степеньнаполнения зоны спекания.печи можноопределить по выходу спекаСтатистическая связь между степенью наполнения и временем опережения определяется из опыта, проведенного заранее на холодной печи спомощью меченых гранул, например, окрашенных яркой краской,На чертеже представлена схемаустройства, реализующего предлагаемый способ.устройство содержит вращаюцуюсяпечь 1, блок 2 управления расходомтоплива и воздуха, датчик 3 плотности основной Фракции спека, датчик4 плотности опережающей Фракцииспека, датчик 5 выхода спека, счетное устройство б, блок 7 определения временного сдвига Фракции,блок 8 выработки сигнала поправки,Способ осуществляют следующим образом.Из потока материала на выходе печиотбирают представительную пробу спеха. Из пробы рассевом через ситавыделяют основную и опережающуюФракции, плотность которых измеряютс помощью плотномера,Сигнал, соответствующий значениюплотности основной Фракции спека,с выхода датчика 3 поступает напервый вход блока 2 управления расходом топлива и воздуха.По этой информации и с помощьюупомянутого известного устройствадля управления температурным режимом при заданном соотношении топлива и воздуха (на чертеже устройство не показано) производят изменение расхода топлива и воздуха навеличину, необходимую для полученияпродукта с точностью, приближающейсяк заданному значению точности (грубоеуправление),Сигнал, соответствуюцнй плотностиопережающей фракции спека, с выходадатчика 4 поступает на вход счетного устройства 6, которое вычисляеттекуцее среднее значение плотности,а также знак и значение измененияэтого параметра относительно средего. С выхода счетного устройства 6сигнал, соответствующий знаку изначению отклонения относительносреднего значения плотности опережающейФракции спека, поступает напервый вход блока 8 выработки сигнала поправки.Сигнал, соответствующий выходуматериала (кг/ч), с выхода датчика5 поступает на вход блока 7, Блок7 .преобразует этот сигнал в сигнал,соответствующий величине временногосдвига Фракций в потоке, который свыхода этого блока поступает навторой вход блока 8 выработки сигнала поправки.С выхода блока 8 на второй входблока 2 управления расходом топлива и воздуха поступает сигнал поправки, который усиливает,или ослабляет сигнал на расход топлива ивоздуха, осуществляя более точноуправление этими параметрами,Формула изобретения23Способ управления процессом обжига гранулообраэного материала, преимущественно керамического спека во вращающихся печах, включающий отбор пробы и изменение подачи топ- ЗО лина и воздуха в печь о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения качества обожженного материала, в процессе отбора пробы выделяют из нее основную и опережающую Фракции материала и устанавливают зависимость временногосдвига воздействия опережающейфракции на изменение псдачи топлива н воздуха от часового выхода спе ка, далее измеряют плотности основной и опережаюцей фракции и часовой выход спека, вычисляют знак и з.начение отклонения относительно среднего значения плотности, опере жающей фракции спека и по установленной зависимости временной сдвиг воздействия опережающей фракции, а изменение подачи топлива и воздухав печь осуществляют в зависимостиот измеренной плотности основной Фракции с учетом поправки, определяемой в зависимости от вычисленныхзнака и значения отклонения относительно среднего значения плотности,опережающей Фракции и временного сдвига воздействия опережающей ФракцииИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 537980, кл, С 04 В 23/32,. 19762, Авторское свидетельство СССР йъ 403939 . кл. Р 27 0 19/00,1973 (прототип).илиал ППП Пате Тираж 671дарственногоизобретенийа, Ж, РаушУ к перов Корректор Г, Решетни Поета СССРытийнаб д, 4