Способ автоматического управления процессом обжига клинкера во вращающейся печи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК дд Р 271) 19/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ) с ец ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Бепгороцский технологический институт строительных материаловим. И. А. Гришманова(56) 1. Авторское свицетепьство СССР503177, кл. б 01 М 33/38, 1974.2. Авторское свицетельство СССРМ 476239, кл, Р 27 Э 19/00, 1972.(54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА. КЛИНКЕРА ВО ВРА ША Ю ШЕЙСЯПЕЧИ, включающий измерение соцержания кислороца в отхоцящих газак, темпераратуры возцуха в разгрузочной камерепечи и регулирование расхоца топлива ивозцука, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что с цепью экономии топлива и повышьния качества получаемого процукта, цсм ЯО 1043459 полнительно измеряют расстояние от точки воспламенения топлива цо обреза форсунки, разность температур охлажцаемого клинкера, опрецеляемых на вкоце и выхоце кажцой из камер холоципьника; опрецепяют энтальпию возцуха, выбра сываемого из холоцильника как избыточ ного, и по значениям температур, расстоя ния и энтальпии изменяют раскоп толлива и возцуха, поцаваемого в печь вместе с топливом, а положение шибера цымо- соса изменяют в зависимости от энтапьпии возцуха, выбрасываемого из холоциль .ника как избыточного, и соцержания кислороца в отхоцящих газах, при этом температуру клинкера на. выкоце из горячей и холоцной камер холоцильника регупируют по разности температур охлажцае мого материала на вхоце и выкоце каж цой из камер изменением скорости возвратно-поступательного цвижения колосни-, ковой решетки и изменением положения шибера общего цутья.5 10 15 20 25 1 10Изобретение относится к способам автоматического управпения и регулиро- вания процессом обжига кпинкера во вращающихся печах.Известен способ регупирования обжига портпанццементного клинкера, в ко тором расхоц топлива и возцука осущесъ пяют в зависимости от мощности излучения, соответствующей оптимапьной степени обжига клинкера по всей зоне спекания 1.Наибопее близким к изобретению явпяется способ автоматического р гупирования процессом обжига кпинкера, основанный на изменении раскоца топпива и хопоцного возцуха в печи, регупировании поцачи сырьевой смеси на обжиг, изменении копичества откоцяшик егазов. Расхоц топпива корректируется по температуре откоцящик газов и по нагрузке гпавного привоца печи. Поцачу сырьевой смеси регупируют по температуре отхоцящик газов, а поцачу холоцного возцуха - по температуре первичного возцука 2Недостатком известных способов является то, что они не в попной мереучитывают режим окпажцения кпинкера в колосниковом копоципьнике и не стабипиэируют попожение факела в зоне горения,не учитывают температуру горючео возцуха, поцаваемого в зону горения из .колоцильника. Кроме того, указанные саособы не позволяют непрерывно в авто матическом режиме учитывать КПД ра-, боты копоципьника.Бепью изобретения является экономия топлива и повышение качества попучаемого процукта.Поставпенная цель цостигается тем, что согпасно способу автоматического управпения процессом обжига кпинкера во вращающейся печи, включающему измерение соцержания киспороца в откоцящик газах, температуры возцука в разгру зочной камере печи и регупирование рас хоца топпива и воэцуха, цопопнитепьно измеряют расстояние от точки воспламенения топпива цо обреза форсунки, раз ность температур окпажцаемого кпинкера, опрецепяемык на вкоце и выкоце каж-цой из камер копоципьника, опрецепяют энтапьпию возцука, выбрасываемого из копоцильника как избыточногои по значениям температур, расстояния и энтапь- сии изменякт раскоц топлива и возцуха, поцаваемого в печь вместе с топпивом, а положение шибера цымососа изменяют в зависимости от энтапьпии возцука,43459 2 выбрасываемого иэ .копоципьника как избыточного, и соцержания киспороца в отхоцящих газак, при этом температуру кпинкера на выкоце из горячей и копоцной камер копоципьника регупи руют по разности температур оклажцаемо го материала на вхоце и выкоце кажцой из камер изменением скорости возврат но-поступатепьного цвижения колосниковой решетки и изменением попожения шибера общего цутья.Способ поясняется на примере обжига клинкера во вращающикся вечах, работаю щих по мокрому способу, Дпя таких пе чей эначитепьную экономию топпива мож но получить, повышением эффективности работы колоципьника, когца большая фф часть тепла клинкеравыкоцящего из печи при 1100-1200 С, перецается, так называемому, вторичному возцуку. Этот возцух поцается в печь цля сжигания топлива. Причем, чем выше температура этого воэцуха и бопьше его объем, тем больше количество теппа возвращается в печь. За счет этого снижается раскоц топлива на обжиг клинкера.При плохой работе хопоципьника, ко ца мапо поцается возцука на .окпажцение кпинкера, увеличиваются все температуЗ 0. ры т. е. температура кпинкера Ф д навыхоце из хопоципьника, температура ибыточного возцука Ф в и температуризбгорячего возцука, поцаваемого в печи(вторичного ф , Несмотря на то, что35 1.В воэроспа КПД коцоципьника о аВсянизким 7 аккакпотеритеппа Ядщ, На 1клинкера, одрецепяемые соотношением (оказываются большими из-за высокихператур клинкера и воэцука:40изб кгЦ,п 0 т 6 Ь кл к1ГиэбизбМ и С с соответственно энтальпиивоздуха и клинкера, выкодяших из золодильника;С и С- теплоемкости воздуха иклинкера,С увеличением объема возцука окпажЦЕНИЯ Ч 0 , ПОЦВОЦИМОГО ПОЦ КОПОСНИКОвую решетку, поряцка 3 им на 1 кгклинкера, температура кпинкера ,кнавыкоце из копоцильника и температуи 3 Ъра избыточного возцука 1 0 снижаютсяв 2-3 раза. На 5-10% снижается и тем 55пература вторичного Фвоэцука, Оцнавтко возрастает его обьем в 1,5-2 рава.В резупьтате этого снижаются потери,459 4решеток 9 и 10, регулирование хопчг.ства колоцного воздуха, поцвоцимого поц горячую и холодную камеры шиберами 13 и 14, регулирование количества избыточного возцуха в зоне горения шибером 15 .залечного цымососа 16, измерение рас стояний 11.и 02 от топливной форсум ки 17 цо точки 18 воспламенения цат чиками 19 и 20 измерение температуры в начале и конпе горячей камеры холоцильника 4 цатчиками 21 и 22, измерение .температуры клинкера на выхоце из холодильника цатчиком 23, измерение объема и температуры избыточного воэцуха, выбрасываемого иэ холоцив Мика, цатчиками 24 и 25, измерение кислороца в отходящих газах датчиком 26, установленного в пылеосацительной каме ре 27, измерение температуры горячего воздуха в разгрузочной камере 3 датчиком 28. 3 1043Другим важным фактором в управ-ленин. процессом является формированиеуцлиненного с предельной. степенью теплонапряжения факела. Известно, что ко.роткий, с высоким теппоналряжением,факел, не позволяет созцать прочнуюобмазку в зоне спекания и поэтому привоцит к быстрому износу футеровки. Уцлиненный, менее теплонапряженный факел,способствует образованию .устойчивой 10обмазки по всей зоне слекания.Скорость горения топлива зависитот температуры возцуха, с которымсмешивается топливо, и от интенсивностисмешения возцуха с топливом. Причем,чем ниже температура воэцуха, пвцвоцимого в зону, горения, и чем выше интен.сивность его смешения, тем выше скорость горения топлива, а слецовательно,выше теплонапряжение на котором учасъм 2 йке. Для формирования факелатребуемойдлины и необхоцимого теплонапряжениянужно выбирать оптимальные, соотноше-.ния температуры и интенсивности смещения. Длину факела можно изменить 25и количеством избыточного возцуха,подвоцимого в зону горения, Объем избыточного возцуха в зоне горения в своюочерець регулируется запечными цымососами,Колебания объема и температурывозцуха, поцвоцимого в зону горения изза непрерывного изменения соотношенияхолоцного воздуха, поцаваемого с толливом, холоцного воздуха, подаваемогопоц непоцвижные колосники холоцильникаи нагретогоклинкером (вторичного) возцуха,некоторые колебания .питания печи шламом, топливбм, изменение физико-химичеокого состава сырья требуют непрерывнойкорректировки места воспламенения топлива, формы и протяженности факела.На чертеже изображено устройствоцля осуществления прецлагаемого спосо- .ба.Способ включает подачу топлива отпитателя 1, подачу холоцного первич- .;ного воздуха от вентилятора 2 вместе стопливом, подачу горячего вторичноговозцуха иэ разгрузочной камеры 3 колооникового холодильника 4, подачу холоц- , Оного воздуха от вентилятора 5 поц непод 1вижные колосники 6 холоцильника, поцачу от вентиляторов 7 и 8 возцуха охлажцения клинкера поц поцвижные колосниковые решетки 9 и 10 горячей и холм- Иной камер холодильника 4, регулированиеприводами 11 и 12 скорости возвратнопоступательного цви женин колосниковых Автоматическое управление процессом горения в печи, а также снижение тепло потерь.в копосниковом холодильнике 4 происхоцит с помощью цвух контуров регулирования Первый контур осуществляет непрерывное автоматическое регули- рование расхоца топлива от питателя 1 и первичного холодного воэцуха от венти, лятора 2, поцаваемого вместе с толли вом. Кроме того, с помощью цатчиков 19 и 20, измеряющих расстояние от обреза форсункн 17 цо точки 18 воспламе; кения и шибера 15 цымососа 16, осу ществляется,непрерывная стабилизация формы факела, Управляющим сигналом в этом контуре служит сигнал, получа ный от датчика 28, измеряющего темпера туру горячего возцуха, подаваемого из холоцильника 4 в зону горения. Если измеренная температура выше зацанной, то в печь поцается вМесте с . горячим возцухом больше телла, чем это тре буется цля обжига. В этом случае сме щается точка воспламенения в сторону форсунки. В печи становится жарко, материал перегревается, Это способствует образованию сваров. вместо гранул 5-20 образуются свары 100-150 мм. Такой клинкер плохо охлажцается и температу ра клинкера на выхоце из холоцильника повышается, При этом снижается и ка чество клинкера.Если температура горячего воздуха ниже эацанной, в печь поцвоцится нецоо тотачное количество тепла, и если не увеличить поцачу топлива в зону горения,3тепловая мощность печи снижается,459 5 1043обжигается не полностью, ухуцшаетсяего гранупируемость. В потоке материала образуется много пьйевидной фракции. Такой клинкер также ппох,так какон охпажцается плохо из-за нйзкой5возцухопронипаемости. Снижается и качество клинкера. Таким образом, в печинеобхоцимо поццерживать оптимальныйи стабилизированный тепповой режим обжига. 1 ОДпя обеспечения устойчивости обмазки на зацанном участке необхоцимо поццерживать постоянную протяженностьзоны горения топлива. Добиться такогорежима горения можно поццерживанием 15постоянной температуры горячего возцуха, поцвйцимого в зону горения, а такжерегупированием количества избыточноговоэцуха,в зоне горения. Объем избыточного воздуха в печи регулируется запечными дым ос осами. Причем, чем, большееразрежение созцают цымососы эа обрь зом хопоцной части печи, тем бопьшевозцуха просасывается в печь, тем выше .коэффициент избытка К воздухав зоне горения. При увеличении.коэффициента избытка возцуха возрастает сксмрость горения топлива, а факел смещается в,сторону хопоцного конца печи.Это привоцит к образованию уцапенно- зго короткого теппонапряженного фкьпа, при этом изменение разрежения заобрезом печи осуществляется с помощьюшибера 15 цымососа 16. Управляющимсигналом зцесь спужит сигнал, характ35риэующий энтапьпию возцуха, выбрасываемого из хопоципьника как избыточного,Управпяющим этот сигнал выбран цпятого, чтобы испопьзовать весь горячийвозцух хопоципьника. Как топько теплопотери с избыточным воэцухом превышаютцопустимые, система регулирования изменяет положение шибера 15 цымососа 16,увеличивая разрежение за обрезом хопоцной части печи, и спецоватепьно, и нагорячем конце печи. Корректируетсяэтот сигнап по наличию киспороца в отхоцящих газах 1,характеристика полнотысгорания топлива),Кроме указанных факторов, попожение50точки восппаменения топлива корректируется сигналами от цатчиков 19 и 20с помощью шибера 43 вентилятора 5холоцного возцуха. Увеличивая ипиуменьшая объем хопоцного возцуха, поцаваемого поц непоцвижные колосники 6холоципьника 4, тем самым увепичивают ипи уменьшают его цопю в общемобъеме горячего возцуха. Спецоватепьно,снижается в большей или меньшей мере температура горячего возцуха в разгрузочной камере 3 и в зоне горения. Это смещает точку восппаменения топпива в ту ипи цругую сторону от обреза форсунки.Второй контур осуществляет непрерывное автоматическое снижение теппопотерь холоципьника 4. Достигается это за счет непрерывного регулирования" температуры обожженного материала в кажцой из камер. Регупирование температуры осуществляется изменением толщины слоя материапа на копосниках за счет возвратно-поступательного цви жения копосниковой решетки, .а также изменением копичества возцуха, поцаваемого на охпажцение кпинкера.Управпяющим сигналом изменения скорости цвижения копосниковой решетки и изменения количества возцуха, поцаваемого на охпажцение кпинкера,.явпяется разность температур, опрецепяемых на вхоце и выхоце кажцой из камер охлажцения, Испи разность температур ниже зацанного значения - скорость цвижения копов. никовой решетки увеличивается, снижается спой материала, увепичивается его возцухопронипаемость, и, наоборот, если выше зацанного, скорость цвижения колосников уменьшается. Соответственно увепичивается ипи уменьшается объем воэцу ха, поцвоцимого поц копосниковую решетку от вентиляторов 7 и 8.,Управление процессом обжига .лроиохоцит в спецующей поспецоватепьности, Горячий возцух иэ хопоципьника 4 поступает в разгрузочную камеру 3 и затем в зону горения печи 29., В разгрузочной камере установпен цатчик 28, который контролирует температуру горячего возцу ха, поцвоцимого в зону горения, Эпектри ческий сигнал от цатчика 28 поцается на устройство 30 сравнения, гце сравнивается с зацанием 31 температуры, и цапее резупьтирующий сигнап поцается на устройства 32 и 33 сравнения. На устройство 32 сравнения поцается заца ние 34 регупятору 35 расхоца хопоцного возцуха, Регулятор 35 выдает корректирующий сигнап испопнитепьному механизму 36, который в свою очерець изменяет положение шибера "37 расхо аа хопоцного возцуха от вентипятора 2, На устройство 33 сравнения поцается за цание 38 регулятору 39 расхоца топпива, Регупятор 39 вырабатывает. корректирующий сигнап испопнитепьному меха1043459 Контур автоматического регупировалия температуры клинкера на выхоце кажцой из камер холоципьника осуществляется в слецующей поспецоватепьности. Иэ печи 29 обожженный клинкер поступает на непоцвижные колосники 6, а затем нв поцвижные копосниковые решетки 9 и 10. Датчики 21-23 температуры измеряют температуры на вхоце и выхоце горячей и хопоцной камер, Сигналы от этих цатчиков поцаются на форми роватепь 58 и устройства 59 и 60 срвв кения. На формирователь 58 поцается сигнал от цатчикв 22 температуры, иэмеряемой оцновременно на выхоце горя- чей и вхоце хопоцной камер, На устрой- ство 60 сравнения поцается сигнал от цатчикв 21 температуры, измеряемой нв вхоце в горячую камеру хопоципьнике и зацание 61 разности температур на вхоце и выхоце горячей каморы. Реэульнизму 40, который изменяет положениерабочего органа 41 питатепя 1 топпива, В скему также вхоцит устройство 42сравнения.Схема работает сцецующим образом. 5Если температура в камере 3 вышеэацанной, корректирующий сигнал снижает расхоц топлива и соответственноуменьшает, поцачу хопоцного возцука,если ниже зацанной, наоборот, увеличивает 10раскоц топлива и возцука.Регулирование формы факела осуществляется .с помощью шибера 43 вентипято;.ра 5 хопоцного возцуха, исполнительногомеханизма 44, регулятора 45, шибера 15 15цымососа 16, исполнительного механиз-.ма 46 и регулятора 47. Топливно-воздушная смесь поцается в зону горния с установленной скоростью, а точкавоспламенения опрецепяется температурой горячего воэцуха, поцвоцимогов зону горения, Датчики 19 и 20 контролируют точку воспламенения. Еслирасстояние от форсунки меньше ипибольше требуемого, то сигнапы от цат25чиков 19 и 20 через устройство 42сравнения корректируют зацание 48 регулятору 45 расхоца копоцного воэцуха от вентилятора 5 поц непоцвижныеколосники 6, который изменяет положе-30ние шибера 43 с помощью испопнитепьного механизма 44. Причем в том случае,когца температура горячего возцуха выше необхоцимой и точка воспламенения.смещается за прецепы, контролируемыецвтчиком 19, в сторону форсунки (ран-,нее воспламенение), то на регуляторе 45формируется сигнал увепичения пооцачихопоцного возцука от вентилятора 5.Если точка воспламенения смещается 40в сторону хопоцного обреза печи 29 залрецелы 9 , контролируемые цатчиком 20 (позцнее воспламенение), поцача хопоцного возцуха от вентилятора 45уменьшается. На схеме показаны также 45отхоцящие из печи газы 49, преобразователь 50, устройство 51 сравнения,зацние 52.Дополнительное корректирование формы факела осуществляется шибером 15цымосов 16 с помощью испопнитепьногсмеканизма 46 и регупятора 47, На регуляторе 47 через устройство 53 срав",:нения поцается сигнал зацания 54 попожения шибера цымососа. Зацание 54корректируется сигналом 55, характериг55зующим энтапьпию возпуха, выбрвсыввемого из .колоцильника как избыточного,Он.формируется преобразоватепем 50 от 8цатчиков объема 24 и температуры 25 избыточного возцуха. Дапее сигнал с преобразователя 50 поступает нв устрой- ство 51 сравнения, гце сравнивается с зацанием 52, затем лопается на устройство 53 сравнения, гце также сравывается с сигнапом, прихоцяшим от цатчика 26, опрецепяющего соцержание киспороца в откоцящик газах через устройство 57 сравнения, куца поцается заца ние 56 соцержания киспороца в откоцяшик газах.Схема регулирования этого контура осуществляется в спецующей поспецоватепьности. Если энтапьпия возцуха, выбрасываемого как избыточного, выше заданного значения, на устрЬйство 53 сравнения формируется сигнал увепич ния разрежения в пыпеосацитепьной камере 27. Этот сигнал сравнивается с сигналом, кврактеризуюшим соцержание киспороца в отхоцящик газах. Если знаки этих сигналов совпацают, регупятору 47 через устройство 53 сравнения с зацанием 54 выцается сигнал коррек-. ции. Далее. вырабатывается сигнал упрввпения исполнительному меканизму 46 цля изменения положения шибера 15 цымососа 16.В том случае, если знаки сигналов, поступающих на устройство 53 сравнения, не совпацвют, вырабатывается результирующий сигнал, который позвопяет изменить разрежение в пылеосацитепьной камере 27 и тем самым изменить форму факела и разрежение в разгрузочной камере 3.459 10нения, гце сравнивается с значением температуры от цатчика 23 на выхоце иэ холоципьника, и зацанием 69 раэ ности температур на выходе и вхоце холоцной камеры, С устройства 59, сравнения,сигнал подается на устройство 70 сравнения скорости возвратно поступательного цви жения копосниковой решетки 10 и,устройство 71 положения шибера 14 венти пятора 8. На .устройство 70 сравнения подается эацание 72 скорости возвратно- поступательного цвижения копосниковой решетки 10, цалее после сравнения ре зультирующий сигнап поступает на регу пятор 73, который изменяет скорость, вращения цвигателя 12 привода колосниковой решетки 10. На устройство 71 сравнения поцается зацание 74 положе ния шибера 14 вентилятора 8, Результи рующий сигнал, после сравнения, поцается на регулятор 75, который с помощью исполнительного механизма 76 изменяет положение шибера 14 вентилятора 8. 91043тирующий сигнал рассогласования подается, на устройства 62 и 63 сравнения,гце сравнивается с зацанием 64 положения шибера 13 и эацанием 65 скоростивозвратно-поступательного цвижения колосниковой решетки 9,Если сигнал разности температур меньше зацанного значения, устройство 63сравнения;выцает сигнал коррекции регулятору 66, который в свою очерець 10дает;задание на увеличение скоростивращения двигателя. Скорость возвратнопоступатепьного цвижения копосниковойрешетки увеличивается, и слой. в горячейкамере уменьшается. Одновременно сигнал, характеризующий разность температур в горячей камере, поцается на устройство 62 сравнения, гце сравнивается с зацанием 64 положения шибера 13,Если разность температур ниже задыной, регулятору 67 выдается сигнал наувеличение расхоца объема воэцуха. Срегулятора 67 корректирующий сигналпоступает на исполнительный механиию 68который изменяет положение шибера 13 25вентилятора 7 хопоцного возцуха. Еслиразность .температур выше заданной,регулятору .67 корректируется зацаниена уменьшение объема холодного возцуха,поцвоцимого поц колосниковую решетку . 30горячей камеры.Аналогично осуществляется регулирование температуры и толщины слоя клинкера на колосниковой. решетке в холодной камере. 35С формирователя 58 электрическийсигнал подается в устройство 59 срав Таким образом, с помощью предложен ного способа будет обеспечено снижение расхода топлива и повышение .качества получаемого процукта и качества регулы рования.процессом обжига. ПрецлагаЬ мый способ управления может быть иопольэован самостоятельно, а такжевсоче танин с другими способами регулирования и управления процессом обжига, Экономи ческий эффект от использования изобретем, ния составляет 20 40 тыс, руб. в год на оцной печи.