CS258803B1 - Způsob stabilizace výpalu portlandského stinku v rotační peci - Google Patents

Abstract

Řešení se týká výroby portlandského slínku. Očelem řešení je dosáhnout stabilizace výpalu v rotační peci. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo tím, že se sledují změny délky a zaplnění slinovacího pásma v peci a úměrně rychlosti těchto změn se při vzrůstu délky a zaplnění slinovacího pásma zvyšuje množství suroviny dávkované do pece a/nebo snižuje množství paliva přiváděné do hořáků pece a/nebo se zvyšují otáčky pece, přičemž při poklesu délky a zaplnění slinovacího pásma pece se tyto změny akčních veličin provádějí v opačném smyslu. Jako rozhodující kriterium změn délky a zaplněni slinovacího pásma lze s výhodou použít měření elektrického· příkonu pohonu pece.

Description

Vynález se týká způsobu stabilizace výpalu portlandského slinku v rotační peci.

Jednou z hlavních příčin zvýšené tepelné spotřeby, spotřeby vyzdívkových materiálů a kolísání kvality při výrobě portlandského slinku je kolísání stupně výpalu slinku v rotační peci. Nutnou podmínkou optimalizace výroby je proto kromě pohotového způsobu stanovení optimálního stupně výpalu i udržení stability výpalu na zadané optimální úrovni. K tomuto účelu používané systémy regulace i automatického řízení provozních parametrů pecní linky vyžadují objektivní vstupní informaci o změnách stupně výpalu. Takovými údaji jsou v současné době hodnoty teploty materiálového vstupu a výstupu rotační pece nebo teplota slinovacího pásma měřená na základě oxidů dusíku v pecní atmosféře. Pouze okrajově se někdy využívá v komplexu ostatních veličin i naměřených hodnot elektrického příkonu pohonu rotační pece, aniž by však byly známy zákonitosti jeho vztahu ke stupni výpalu. Zejména pro systémy se suchým způsobem výroby a s roštovými chladiči dosud neexistují způsoby stabilizace výpalu s uspokojivými výsledky, a to ani při použití výpočetní techniky.

Uvedenou problematiku řeší a dosavadní nedostatky odstraňuje způsob stabilizace podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se sleduji změny délky a zaplnění slinovacího pásma v peci a úměrně rychlosti těchto změn se při vzrůstu délky a zaplněni slinovacího pásma zvyšuje množství suroviny dávkované do pece a/nebo snižuje množství paliva přiváděného do hořáků pece a/nebo se zvyšují otáčky pece, přičemž při poklesu délky a zaplnění slinovacího pásma pece se tyto změny akčních veličin provádějí v opačném smyslu.

Jak bude ukázáno dále, představuje stabilita délky a zaplnění slinovacího pásma základní předpoklad stability činnosti celé pecní linky. Velmi vhodnou a pohotovou informaci o změnách stavu slinovacího pásma představuje proto údaj o otáčivém odporu pece ve formě elektrického příkonu pohonu pece, který je možno využít k akčnímu zásahu do chodu pece, a to jak pro ruční, tak i automatickou stabilizaci provozu pecní linky.

Řídicím úsekem rotační pece z hlediska průtoku materiálu je slinovací pásmo, tj. oblast, ve které existuje ve slinku kapalná fáze. V tomto pásmu dochází ke granulací a tím se výrazně zvyšuje sypný úhel vypalovaného materiálu, jehož funkcí je rychlost postupu materiálu ve směru osy rotační pece. Při dané surovinové skladbě při vzrůstajícím stupni výpalu klesá podíl jemných částic ve slinku a zvyšuje se sypný úhel slinku, čímž rychlost postupu slinku podél pece klesá. Tím tlouštka jeho vrstvy v peci narůstá a současně se slinovací pásmo prodlužuje. Důsledkem je nárůst otáčivého odporu pece až do ustálení výpalu, kdy množství slinku na výpadu z pece odpovídá množství surovinové moučky dávkované do pece, Při poklesu stupně výpalu je tomu naopak, a proto kolísání stupně výpalu znamená zcela jednoznačně kolísání množství slinku, který přichází do chladiče. Tím kolísá i teplota sekundárního vzduchu, což se zpětně negativně projeví ve slinovacím pásmu a důsledkem je celková nestabilita systému. Z uvedeného vyplývá, že předpokladem rovnoměrné činnosti pecní linky je stabilita zaplnění a délky slinovacího pásma. Výzkum zákonitostí, určujících stupeň výpalu, prokázal jeho souvislost se stupněm zaplnění a délkou slinovacího pásma, projevujícího se změnami otáčivého odporu pece a jeho přímou souvislost s naměřeným elektrickým příkonem pohonu pece. Tato veličina integruje proces v celém slinovacím pásmu. Je proto nejspolehlivější a přitom nejpohotovější informací o změnách ve slinovacím pásmu, a tudíž nejvhodnější regulovanou veličinou pro ruční i automatickou stabilizaci výpalu. Akčními veličinami jsou pak dávkování surovinové moučky, tepelný příkon, či otáčky rotační pece. Pouze otáčkami lze však eliminovat jen dočasné výkyvy ve stupni výpalu, působené vnitřními změnami v rotační peci. Jejich změnami při stálém množství surovinové moučky, dávkované do peoe, se mění především zaplnění pece, což ovlivňuje průchod materiálu pouze do ustaveni nové rovnováhy. Trvalý vliv prostřednictvím případné změny granulace slinku je malý. Dlouhodobou stabilizaci provozu je proto možno v tomto případě dosáhnout pouze kombinací účinku dalších akčních veličin s otáčkami pece.

Vynález bude dále objasněn na příkladech jeho praktického použití při řízení provozu rotační pece.

Příklad 1

Ruční stabilizace výpalu

Operátor řídí ručně výpal v závodě se suchým způsobem výroby s kapacitou 3 000 t za

h. Pracoviště má vybavené grafickým záznamem průběhu elektrického příkonu a jako kritérium stupně výpalu využívá reálného fázového složení slínku, stanoveného provozní optickou mikroskopií. Dosažením požadovaného fázového složení slínku určí odpovídající hodnotu elektrického příkonu, která činí 150 kw a jeho úkolem je stabilizovat výpal při této hodnotě.

Elektrický příkon začne klesat a po deseti minutách dosáhne hodnoty 147 kW, která již vyžaduje korekci. Operátor podle úhlu vybočení křivky určí odhadem rozsah zásahu a sníží -1 -1 dávkování surovinové moučky do rotační pece ze 200 t.h na 197 t.h .Po uplynutí reakční doby se křivka elektrického příkonu začne opět přibližovat zadané hodnotě a když dosáhne hodnoty 147 t.h^-1, zvýší operátor dávkování moučky na 199 t.h¹. Křivka elektrického příkonu se vyrovná se zadanou hodnotou v přijatelné vzdálenosti nebo se od ní začne opět vzdalovat pod menším úhlem, než-li před prvním zásahem. Pokud bude hodnota elektrického příkonu opět klesat, zopakuje operátor předchozí postup s přiměřeně menšími změnami akční veličiny, pokud bude dále stoupat, provede obdobné zásahy v opačném smyslu. Tak tlumenými kmity elektrický příkon obnoví výchozí stav.

Příklad 2

Automatická stabilizace výpalu

Ve stejném závodě jako v předchozím příkladu je výpal v rotační peci stabilizován podle následujícího algoritmu: zadaná hodnota elektrického příkonu je osou kanálu se symetrickými mezemi 147 a 153 kW. Vyhlazený průběh elektrického příkonu je trvale sledován a jestliže jeho hodnota dosáhne meze kanálu, provede se změna akční veličiny (dávkování surovinové moučky nebo paliva) podle vztahu

G = Gm + (K . Gi) , kde G a Gm jsou nová a předchozí hodnota akční veličiny, Gi je konstanta, stanovená identifikácí (Gi sur = 10 t.h ) Gi plyn = 500 m .h ) a K je rychlost změny elektrického příkonu od předchozího extrému, která se vypočte z rovnic

K sur = G meze - G osy/tj.-t2,

K plyn = G osy - G meze/t^-t2» kde je doba shody elektrického příkonu s mezí kanálu a t₂ je doba dosažení jeho posledního extrému. Průběh elektrického příkonu se začne vracet do kanálu a při dosažení jeho meze se provede změna akční veličiny podle vztahu

4G = - C(G - Gm) , kde C je konstanta menší než 1, stanovená identifikací (C = 0,7).

Při řešení situace z prvního přikladu bude

K sur = 147 - 150/10 = -0,3 kW.min^-1,

G = 200 + (-0,3.10) = 197 - t.h^-1.

Řídicí program sníží nejprve dávkování surovinové moučky na 197 t.h ^Λ a při vstupu hodnoty elektrického příkonu do kanálu provede opačný zásah a zvýší dávkování surovinové moučky o

ŮG » -0,7 (197-200) - 2,1 t.h¹, takže korekce dávkování surovinové moučky pro obnovení provozu při zadané hodnotě elektrického příkonu činí -0,9 t.h¹. V případě, že tento stav nenastane, provede řídicí program další zásahy s postupně menšími výkyvy elektrického příkonu a případně provede korekci konstant Gi a C.

Příklad 3

Automatická stabilizace kombinací akčních veličin

Výpal je jako v předchozím příkladu stabilizován jednou z uvedených základních akčních veličin a aby se zkrátila doba reakce výpalu na změnu akční veličiny, provádí se současně se zásahem i změna rychlosti otáčení pece, která trvá pouze do okamžiku, kdy průběh regulované veličiny vstoupí opět do kanálu. Aby byl eliminován vlastní vliv změny otáček pece na elektrický příkon, je v tomto případě regulovanou veličinou poměr elektrický příkon/otáčky a velikost změn otáček je proporcionální velikosti zásahu hlavní akční veličiny tak, že při K - 1 je dosahováno maximálního technologicky zdůvodněného rozdílu vzhledem ke střední hodnotě, v našem případě 2 - 0,4 otáčky.min¹. Meze kanálu jsou 73,5 a 76,5 kW.min ¹ a změna otáček pece při zásahu činí

Kur “ ^K · ²'⁵ “ °'^{3 *} · ²'⁵ ’ -OzVB.min¹ Klyn—^K · ²'⁵ °-³ · ²'⁵ = -O^S.min¹.

Řídicí program tedy při zásahu dávkováním surovinové moučky i při zásahu dávkováním paliva sníží současně rychlost otáčení pece, tím sníží rychlost postupu materiálu a urychlí vzestup jeho teploty». Omezení řunkce řídicího programu pouze do hodnoty K - 1 a signalizace pro přechod na ruční řízení umožní rozlišit rychlou změnu elektrického příkonu při náhlých vnitřních změnách v rotační peci, např. při rozsáhlejším opadnutí kroužku na začátku slinovacího pásma.

Claims (2)

1. Způsob stabilizace výpalu portlandského slínku v rotační peci, vyznačující se tím, že se sledují změny délky a zaplnění slinovacího pásma v peci a úměrně rychlosti těchto změn se při vzrůstu délky a zaplnění slinovacího pásma, zvyšuje množství suroviny dávkované do pece a/nebo snižuje množství paliva'přiváděného do hořáků pece a/nebo se zvyšují otáčky pece, přičemž při poklesu délky a zaplnění slinovacího pásma pece se tyto změny akčních veličin provádějí v opačném smyslu.

2. Způsob stabilizace podle bodu 1, vyznačující se tím, že sledování změn délky a zaplněni slinovacího pásma pece se provádí měřením změn otáčivého odporu pece, např. měřením hodnot elektrického příkonu pohonu této pece.