Способ управления процессом обжигасырьевой смеси bo вращающейся печи

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1796635(51)М. Кл.27 В 19/00 Гасударственный комитет СССР до делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ВО ВРАШАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ 1Изобретение относится к управлению технологическими процессами и может быть использовано при разработке и усовершенствовании технологических линий производства керамических спеков, осуществляемого с использованием врашаюшихся печей.Известен способ автоматического управления обжигом цементного клинкера во вращающейся печи, предусматриваюшей определение положения точки критической влажности, регулирования тяги. и топлива и определение состояния эоны спекания 11 . При этом для повышения эффективности работы печи стабилизируют температуру зоны спекания и положение точки критической влажности материала во вращающейся печи.Однако такой способ не стабилизирует наполнение печи материалом по зонам и не учитывает периодическое изменение степени нвполнения печи из за нвслоений материала в зоне сушки и грануляции. 2Известен также другой способ управления процессом обжига сырьевой смеси во врвшвюшейся печи, включвюший измерение плотности сырьевой смеси и изменение скорости вытяжки отходяшчх газов з и подачи сырьевой смеси 21. В нем осуществляется управление расходом топлива в печи и управление расходом отходяших газов в зависимости от влажности материала на выходе иэ эоны сушки печи. тй Стабилизация влажности приводит к стабилизации грвнсоствва наполнения печи и стабилизации температуры обжига сырьевой смеси. Однако способ не стабилизирует процесс в случае, если возникают периодические наслоения сырьевой смеси на выходе зоны сушки при обжиге керамическихспеков нарушающие стабилизацию гран-состава. Периодическое нарушение грансостава снижает точность контроля плотности грвнулообрвзного материала.Цель - обеспечение стабилизации гранулометрического состава готового продукта, Поставленная цель достигается тем, что в способе управления процессом обжига сырьевой смеси во вращающейся печи, включающем измерение плотности сырьевой смеси и измерение скорости 5 вытяжки отходящих газов и подачи сырьевой смеси, дополнительно измеряют весовой выход готовой продухции, скорость вращения печи, расход сырьевой смеси и плотность спека и на основе измеренных плотности сырьевой смеси, скорости вращения печи и расхода сырьевой смеси вычисляют ожидаемый весовой выход готового продукте, а измерение скорости вытяжки отходящих газов осуществ 15 ляют в зависимости от разности между измеренным и ожидаемым весовыми выхо дами готового продукта и от измереннои плотности спека до наступления наслоения в зоне сушки печи. Измерение подачи сырьевой смеси осуществлятот в обратнопропорциональной зависимости от измеренной плотности срека.На фиг. 1 показана схема связи элементов устройства, реализующего предлагаемый способ; не фиг. 2 - зоне сушки и гранулообрезования печи, поперечный и продольный разрезы.Схема устройстве включает вращающуюся печь 1, датчик 2 плотности со схемой усреднения и выработки звена отклонения от среднего значения, датчих 3 весового выхода со схемой усреднения и времязада;ющим устройством, блок 4 сравнения измеренного и ожидаемого выходе спека, 35 блок 5 выработки управляющего воздействия, блок 6 расчета выхода спека, тахогенератор 7, датчик 8 плотности сырьевой смеси датчик 9 расхода сырьевой смеси, металлический корпус печи 10 4 и футеровку 11, поток материала 12 грану ообразного, поток материала 13 хомхообразногонаслоения 14 материала, материал в жидком состоянии 15.4Способ осуществляется следующимобразом,Сырцевая смесь в виде водной суспенэии подается во вращающуюся печь 1.Информация о количестве загружаемого 56в печь 1 материале с выхода датчиха 9расхода сырьевой смеси поступает на первый вход блока 6 расчета выхода спеха.На второй вход этого блоке с выхода датчика 8 плотности поступает информация 55о плотности сырьевого материала, которая зависит в основном от соотношения. твердой фазы и воды в смеси, т.е. от еевлажности. С выхода тахогенератора 7,соединенного с приводом печи, на третий вход .блока 6 поступает информация о скорости вращения печи. На основании последней информации и с использованием математической модели блок 6 вырабатывает сигнал, соответствующий ожидаемому выходу спека из печи 1. Для хомпенсации возмущений, действующих на процесс, используется контур управления, в состав которого входит также датчик выходного параметре, в данном случае, плотности спека 2. Качество компенсации возмущений зависит от точности измерения плотности спеха, В свою очередь на точность измерения плотности спекв существенно влияет стабильность в грану лометричесхом (фракционном) составе продукта на выходе печи 1. Нв входе вращающейся печи 1 часть ее внутренней поверхности не имеет теплоизолируюшей и огнеупорной футеровки 1 1 и за счет этого внутренний диаметр печИ, 1) здесь увеличен до 13,1 . В первой половине этой части печи происходит в основном обезвоживание сырьевой смеси, завершающееся переходом ее из жидхого состояния 15 в комкообрезное 13 (зона сушки) .Бо второй половине происходит в основном гранулообразование (зона гранулообразования). При нормальном течении процесса в зоне гранулообразования формируется предварительно гранулометрический составвключающий комья разме ром до 200 мм. Однако при вращении печи гранулы размером, большим чем высота Н потока 12 (см. фиг. 2), на входе в последующую зону печи, имеющую меньший внутренний диаметр, отталкиваются кромкой футеровки 11 и остаются в зоне гранулообразования до разрушения от ударов о хорпус печи. Во время дальнейшего перемещения вдоль печи процессы образования новых фракций зв счет раскалывания или слипекия гранул про-исходят незначительно. Таким обрезом, в спековых печах формирование фракционного состава продукте нв выходе печи происходит в основном в зоне гранулообразования.В силу прохождения случайных процессов, таких как испарение воды из сырьевого резервуара, ошибки в определении влажности сырья и т.п., влажность сырьевой смеси может несколько измениться, При повышенной влажности комья потока материале 13, поступающего на границу зон сушки и гренулообразования, начинают налипать иа внут796635 реннюю поверхность металлического корпуса 10 печи 1 Образуются кольцеобразные наслоения 14, снижающие прохождение потока. Частота появления наслоений может меняться в зависимостиот степени близости значения влажностисырьевой смеси к некоторому критическому, значению при котором весь поступающий материал наслаивается и процессгранулообразования нарушается, Чем меньоше влажность поступающей в печь сырьевой смеси и чем дальше ее значение откритического, тем реже образуются наслоения и тем стабильнее процесс гранулообрвзования. По мере роста наслое ний 14 поток грвнулообразного материала 12 в зоне гранулообраэования и впоследующих зонах постепенно обедняется. Его высота Н уменьшается. Этим изменяется режим грвнулообрвзования, чтоприводит к изменению грансоствва готового продукта нв выходе печи. Изменениегранулометрии в направлении уменьшениясостава крупных фракций приводит, всвою очередь к занижению значения плотности (при равной степени спекания),Снижение значения плотности относительно среднего является одним иэ признаков появления наслоения в зоне сушкипеча Однако изменение значения плотно-фсти спека возможно также в связи сувеличением степени спекания, поэтомувышеупомянутый признак образования наслоений является недостаточным,В естественном ходе процесса израстаяне наслоений 14 может продолжатьсядо некоторого неравновесного состояния.при котором происходит самопроизвольноеих разрушение. Обмотки наслоений, атакже материал, скопившийся перед ними, 49резко увеличивают высоту Н потоков 12,и 13 в зоне гранулообразования. Гфанулометрический состав продукта, содержащий также и обломки наслоений, аз вновь меняется из-эа новых изменений режима гранулообразоввиия. На выходе печи иэ-оа попвдвния в пробу крупных гранул н обломков наслоений измеренные значения плотности оказываются завышенными и измерение неустойчивым.Образование и рост наслоений в зоне сушки и гранулообрвзоввния печи оказывает влияние также и на весовой выход спека. Снижение весового выхода спека может являться вторым признаком появления наслоений.Определение весового выхода мате- . риала предполагает проведение процессе 6измерения массы продукта в единицу времени в условиях повышенной эапылен. ности и температуры нв "горячем спеке у выхода печи. Поэтому частоту измерения весового выхода целесообразно выбирать минимальной. Выбор частоты измерения весового выхода, с целью определения начала образования наслоений, можно осуществить в зависимости от частоты их появлений. По информации о влажности сырьевой смеси, получаемой от датчика 8 плотности, оценивают возможную частоту появления наслоений и определяют оптимальную частоту измерения весового выхода готового продукта.Значение частоты измерения вводят во времяэадвющее устройство датчика 3 весового выхода спека. Однако изменение весового выхода спека относительно ожидаемого значения озможно не только из-эа образования наслоений. Некоторое, снижение выхода может возникнуть также в связи с неравномерностью потока, возникшей в средних зонах печи из-зв износа внутренней поверхности печи. Изменение весового выхода по этой причине может достигать 5% от среднего значения этого параметра.Третьим признаком появления наслоений может служить превышение абсолютного значения разности измеренного и ожидаемого выхода спека ба-ной величины весового выхода спека.Укаэанных трех признаков достаточно для определения факта появления наслоений в зоне сушки печи. Все три признака проявляются на выходе печи с запаздыванием около 1 ч. Зв этот промежуток времени условия гранулообрвзования нес колько изменяются и погрешность, внесенная в результат измерения плотности, примет крайнее допустимое значение,Схема (фиг.1) срабатывает следующим образом.Сигнал, соответствующий знаку изменения плотности, со второго выхода датчика 2 плотности поступает на верхний вход блока 5 выработки управляющего воздействия. Сигнал, соответствующий измеренному значению весового выхода спека, поступает на первый вход бло-, ка 4 сравнения измеренного и ожидаемого выхода спека, на второй вход которого с первого выхода блока 6 расчета выхода спека поступает сигнал, соответствующий ожидаемому выходу спека. В результате обработки информации блоком 4 с первого его выхода на второй вход блока 5 поступает информационныйсырьевой смеси. В этом случае возникают условия для выдувания из печи материала более крупных фракций и резкиескачки в наполнении материалом зоныгранулообразования, влияющие на условиягранулообразования.Увеличение упомянутого промежуткавремени более, чем на 5 мин можетнеоправданно растянуть время стабилизации наполнения материалом зоны гранулообразования и снизить за счет этого точность измерения плотности продукта.Уменьшение количества подаваемой взону сушки печи сырьевой смеси должносоответствовать избытку материала, образовавшемуся при разрушении наслоений,а также скопившемуся перед наслоениями.причем часть избыточного материалараспределяется в объеме, который образовался в результате обеднения потокапосле наслоений из-за задержки поступэления в него гранул материала. Точноучесть указанные объемы невозможно.Определение производится опытным путемс достаточной степенью приближения, Практически снижение подачи сырьевой смеси должно составлять около 20% отсреднего значения на указанный периодвремени 5 мин,Увеличение соскорости вытяжки отходящих газов и уменьшением подачи сырьевой смеси наиболее целесообразноуправлять по заранее установленнойпрограмме, включающей в себя одновременное изменение значений этих параметров на указанные величины, пятиминутную выдержку и последующее возвращение к прежним значениям.Осуществление такой программы предусматривается схемой блока 5 выработкиуправляющих воздействий. Управляющиесигналы в соответствии с вышеуказаннойпрограммой с выхода этого блока поступают на входы исполнительных механизмов регулирования скорости вытяжки отходящих газов и расхода сырьевой смеси(исполнительные механизмы нв схемефиг, 1 не показаны). В результате программного изменения указанных па -рвметров наполнение материалом зонысушки и гранулообразования печи в значительной степени стабилизируется, и наэтой основе стабилизируется гранулометрический состав продукта. Способ управления процессом обжигасырьевой смеси во вращающейся печи,7 706635 сигнал, соответствующий знаку изменения разности измеренного и ожидаемого значений выхода. Со второго выхода блока 4 на третий вход блока 5 поступает сигнал, соответствующий абсолютному 5 значению упомянутой разности. Елок 4 обрабатывает полученную информацию для принятия действий по снижению влияния помех на определение плотности спека, 1 ОСнизить влияние описанного возмущения на процесс спекания возможно, если принудительно разрушить наслоения материала в зоне сушки в начале их образования, не допуская роста наслоений, скопления обезвоженной сырьевой смеси до них и обеднения потока материала в зоне гранулообразования. Для этого можно или уменьшить количество подаваемой в печь влажной сырьевой смеси, или увеличить 20 скорость вытяжки отходящих газов, или повысить их температуру.Применение последнего из указанных решений не является целесообразным. Повышение температуры отходящих газов могло бы быть произведено за счет увеличения подачи топлива нв форсунке с целью разрушения наслоений. Но это действие одновременно может привести к нарушению теплового режима в зоне спекания и повышению плотности спека относительно заданного значения, т.е, к потере качества продукции.Уменьшение подачи влажной сырьевой смеси в зону сушки способствует высу щиванию материала, но вместе с тем увеличивает изменение высоты потока материала в печи, которая создает помехи измерению плотности нв достаточно большой промежуток времени, последую- Ю щий после разрушения наслоений.Наиболее целесообразным является некоторое увеличение скорости вытяжки отходящих газов, например на 1012% относительно среднего значения, рав ного 7 м/мин на период времени, равный 5 мин. Это приводит к интенсивному высушиванию и разрушению наслоений. Одновременно уменьшают количество подаваемой в зону сушки печи сырьевой 50 смеси нв тот же период времени, с целью устранения возмущений процесса обжига, вызванных избыточным количеством материала. Указанный промежуток времени является оптимальным, так как сокраще ние времени высушивания и стабилизации режима гранулирования вызывает необходимость увеличения скорости вытяжки отходящих газов и снижения подачи Формула изобретения9 796635 то Включающий измерение плотности сырье- ренным и ожидаемым весовыми выходавой смеси и изменение скорости вытяж- ми готового продукта и от намеренной ки отходящих газов и подачи сырьевой плотности спеха до наступления наслоесмеси, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ния в зоне сушки печи и изменение цодачто, с целью обеспечения стабилизации чи сырьевой смеси осуществляют в обрат гранулометрического состава готового но пропорциональной зависимости от изпродукта, дополнительно измеряют васо- меренной плотности спека. вой выход готового продукта, скоростьвращения печи, расход сырьевой смеси Источники информации, и плотность спека и на основе измеренных щ принятые во внимание при экспертизе плотности сырьевой смеси, скорости 1 Авторское свидетельство СССР вращения печи и расхода сырьевой сме-330326, кл. Р 27 В 19/00, 3,972. си, вычисляют ожидаемый весовой выход 2. Авторское свидетельство СССР готового продукта, а изменение ск"рости442357, кл.Р 27 В 19/00, 1975 Вытяжки Отходящих гааОВ Осуществляют В5 ( прототип 1 ев зависимости от разности между изме/00, 1.975.В 796635 Тираж рр ктор М ВНИИПИ ого к Г тве 3.13035 М, ь, Ра щ ж омитета ССС Р