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

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 09) 19/О 04 В 7 44 Г 151 ОСУДАРСТВЕННЫО ДЕЛАМ ИЗОБ ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ТОРСКОМУ СВ 13ИЬАЫОТВ,А ИЗОБРЕТЕТЕЛЬСТВУ К;(71) Всесоюзный научно-исследователь:ский и проектно-конструкторский институт по автоматизации предприятийпромышленности строительных материалов(54)(57) 1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ПРИОБЖИГЕ КАРБОНАТСОДЕРЖАЩЕЙ СЫРЬЕВОЙСМЕСИ В ПЕЧНОМ АГРЕГАТЕ ИЗ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ОБЖИГОВОЙ ПЕЧИ И ДЕКАРБОНИЗАТОРА, включающий контроль за степенью декарбонизации сырьевой смеси3в декарбонизаторе и изменение расхода топлива, в декарбониэаторе приотклонении Фактической степени декарбонизации от заданной до восстановления заданной степени декарбонизации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования эа 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- а ю щ и й. с я . тем, что изменение рас- хода топлива в обжиговой печи произ-водят с задержкой относительно изменения расхода топлива в декарбониза- С , торе на время, эа которое сырьевую смесь перемещают от выхода ее из декарбонизатора до конца зоны декарбонизации обжиговой печи.1 93Изобретение относится к технике обжига карбонатсодержащих материалов которая используется в промышленнос" ти строительных материалов для производства цементного клинкера и в металлургической промышленности 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, при 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 декарбонизациисырьевой смеси в зоне декарбонизации обжиговой печи, который очень грубо отражает интенсивность реакцииразложения 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 изменение40 45 50 55 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 2774расхода топлива в декарбонизаторе.при отклонении фактической степенидекарбонизации сырьевой смеси отзаданной до восстановления заданной 5 степени декарбониэации. Этот способближе к описываемому изобретению.Однако в нем не предусмотрена корректировка расхода топлива в обжиговойпечи при изменении расхода топлива 10 в декарбонизаторе. Однако, если расход топлива в декарбонизаторе уменьшится, а расход топлива в обжиговойпечи останется прежним, сырьеваясмесь, выходя иэ декарбониэатора сзаданной степенью декарбонизации,тем не менее, не получит надлежащейтермообработки на заключительныхстадиях обжига, так как общее количество тепла, переданного сырьевой 20 смеси . может оказаться недостаточным. Если же при постоянном расходетоплива в обжиговой печирасход топлива в декарбонизаторе увеличится,то сырьевой смеси будет передаваться чрезмерное количество тепла, аэто может привести к образованиюнежелательных настылей в печном агрегате, кроме того, будет иметь местоперерасход тепла.Цель изобретения - повышение точ 1ности 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 нами 1, 2, 3 , 4, декарбонизатор 5, вращающуюся обжиговую печь 6 и колосниковый холодильник 7. Сырьевая смесь подается весовым дозатором 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. 20Для 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 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 поступает 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 жига сырьевой смеси, двигается в направлении противоположном направ" лению перемещения сырьевой смеси и отсасывается из печного агрегата вентилятором 16 в пылеосадительное уст ройство (на чертеже не показано). Во время перемещения сырьевой смеси в печном агрегате она последовательно попадает в различные темпера турные зоны, в которых и происходят физические и химические явления, обеспечивающие образование цементного клинкера. 4Из весового дозатора 8 сырьевая смесь в виде муки поступает в газоо ход 9 при температуре 20-60 С; В газоходе 9 сырьевая мука увлекаетсяпотоком отходящих газов, проходящих через циклон 2, и попадает в циклон 1. В циклоне 1 происходит теплообмен между сырьевой мукой и отходящими газами, имеющими температуруо500-600 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 300- 350 С. Одновременно с этим .в циклоне 1 происходит разделение частиц сырьевой муки и отходящего газа.Сырьевая мука при этом, осаждаясь,поступает в газоход 17 между циклонами 3 и 2, а отходящие газы, отсасываемые вентилятором 16, поступают в пы-леосадительное 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 температуруо280-350 С, с отходящими газами,имеющими температуру 700-800 С. В результате теплообмена в циклоне 2 сырьевая мука нагревается до 500- 580 С, благодаря чему полностью заовершается удаление из нее кристаллизационной влаги. Отходящие газы в процессе теплообмена в циклоне 2оохлаждаются 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 темпераотуру 500-580 С, с потоком газов, выходящих из циклона 4 и имеющих температуру 790-850 С. В результате теполообмена 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 теплообменао 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.1Из 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 сгораниятоплива при этом составляет 950-1200 С. Сырьевая мука, переомещаясь в прямоточном направлении вместе с этими газообразными продуктами сгорания топлива, за счет теплообмена нагревается от 650-740 С до 800-840 С. В результате нагреваосырьевой 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 90-96Из 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 продуктаж, выходящими из декарбонизатора 5 с температурой 900-1000 С и иэ вращающейся обжиговой печи 6 с температурой 950- 1100 С, сырьевая мука в циклоне 4одополнительно нагревается до 830- 850 С. При этом продолжается дальФнейшая декарбонизация сырьевой муки. Степень декарбониэации сырьевой муки на выходе ее из циклона 4 составляет 95-98 . Иэ циклона 4 осаждающаяся сырьевая мука поступает во вращающуюсяобжиговую печь 6, в которой в потоке газообразных продуктов сгораниятоплива, подаваемого через горелкуот топливного дозатора 11, обеспечиваются заключительные стадии обжига 10 сырьевой муки и спекания ее в клинткер. При этом сырьевая мука последовательно проходит зону окончательной декарбонизации А с температурой 900-1000 С, зону В предваритель ной термообработки до начала спекания сырьевой смеси с температуройо1000-1200 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, происходитоплавление окислов железа, алюминияи других легкоплавких соединений .и осуществляется спекание клинкера.Спеченный в гранулы материал,имеющий температуру 1000-1200 С, иэвращающейся обжиговой лечи 6 поступает в колосниковый холодильник 7.Здесь, обдуваемый потоком атмосферЗ 7 ного воздуха, нагнетаемого вентилятором 12, материал охлаждается доо150-50 С и выгружается. Воздух проходящий через слой охлаждаемого материала, нагревается лри этом доо35 650-1000 С и поступает во вращающуюся обжиговую печь 6 и декарбонизатор 5. В соответствии с изобретением для щ обеспечения качественного обжигакарбонатсодержащей сырьевой смесипри минимальном расходе топлива осуществляют регулирование расхода топлива в декарбонизаторе 5 и вращаю- ,15 щейся обжиговой печи 6. При этомв качестве контролируемого параметра используют степень декарбониэации сырьевой смеси в декарбонизаторе 5. Степень декарбонизации сырье вой смеси в декарбонизаторе 5 определяют путем анализа и сравнениясоставов газов в потоке газа,выходящего из декарбонизатора 5, ив потоке газа, прошедшего через 55 эоны декарбонизации сырьевой смесив печном агрегате. Для этого в газоходах 17 и 19 установлены соответственно газозаборные устройства 20и 21, через которые пробы газа пос932774э (СО, + СО + Н,О + 802 + 0,) - (СО, + Н,О + О, ) 1 - (СО + Н Оф + О ) г 2 г ле очистки их от пыли и охлажденияпоступают 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 печного 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 С 02, СО, Н О, 802 и 02 - измеряемые концентрации в газовых потоках, соответственно углекислого газа,.окиси. углерода, водяного пара, сернистого газа и кислорода, в объемных частях;СО , Н 0 и О - концентрация ве в ватмосферном 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 802 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 19и 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 декарбониэаторепечного агрегата, изображенного на чертеже и описанного выше, определяется в вычислительном блоке 24 ло отношению ЭСОт (В)СО (0)ггде СО г (0) - содержание углекислого газа, выделяющегося в процессе декарбонизации сырьевой смеси в декарбонизаторе 5 и поступающего от газообразного устройства 21 в гаэоанализатор 23 юСО (0) - содержание углекисло 2го газа, вьделяющегося в процессе декарбонизации сырьевой смеси во всем печном агрегате и поступающего от газообразного устройства, 20 и гаэоанализатор 22. ъВыходной 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 топ10 9 . 932774 лива в печном агрегате. При уменьшении фактической степени декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5 в нем увеличивают расход топлива, управляя топливным дозатором 1 О, до восстановления заданной степени декарбонизации сырьевой муки в декарбонизаторе 5. Вместе с этим производят уменьшение расхода топлива во врашающейся обжиговой лечи 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 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 9 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 точной, учитывая большую тепловую инерционность вращающейся обжиговой печи 6 и тепло экзотермических реакций, сопровождающих процесс спекания сырьевой муки. 40Расход 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 вьппе случае, увеличение расхода топлива во вращающейся обжиговой печи осуществляют с задержкой во времени, Эта задержка позволяет устранить передачу чрезмерного 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 и 8 а едак 1909/2 Тираж 588 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., Зак ПодпнсноР изводственно-полиграФическое предприятие, г. Ужго л. Проектная,Составитель О.Соловьева Е.Месропова Техред Л,Сердюкова КорректорА.Тяск