SU1145231A1 - Способ автоматического управлени процессом обжига материалов в трубчатых вращающихс печах - Google Patents

Abstract

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА МАТЕРИАЛОВ В ТРУБЧАТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напр жени  в зоне спекани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества управлени , измер ют термоэлектродвижущую силу, вызываемую температурным градиентом между гор чим и холодным сло ми футеровки , и осуществл ют уменьшение теплового напр жени  в зоне спекани  в случае понижени  величины электропроводности и одновременного повышени  термоэлектродвижущей силы и увеличени  теплового напр жени  в зоне спекани  в случае понижени  величины электропроводности и одновремен (Л ного понижени  термоэлектродвижущей силы.

Description

4

сл to

оо Изобретение относитс  к области автоматического управлени  технологическими процессами и может быть использовано при регулировании процесса обжига глиноземсодержащих дисперсных материалов во вращающихс  печах глиноземного производства а также в печах обжига цементного клинкера шамотной массы и др. Сложность задачи управлени  температурной напр женностью в зоне обжига вращающейс  печи заключаетс  в выборе такого теплового режима, при котором перерабатываемый материал поддерживаетс  на грани плавлени , т. в, с небольщим количеством расплава. Это позвол ет ускорить химические превращени  в печи, повышать актывную площадь спека, что необходимо при дальнейшей обработке, например, раствором щелочи. Известен способ автоматического управлени  процессом обжига в трубчатых вращающихс  печах, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напр жени  в зоне спекани  в зависимости от скорости изменени  рассогласовани  между электропроводностью материала в начале зоны спекани  и заданной электропроводностью, определ емой по статистической св зи с составом материала и температурой обжига 1. Установлено, что при переходе обжигаемого материала из твердого состо ни  в жидкое с по влением жидкой фазы.гранулы материала начинают склеиватьс  и происходит окомкование материала. При дальнейшем нагреве размеры этих кусков увеличиваютс , принима  форму шара, и при некоторой критической температуре начинаетс  35 расплавление материала в полном объеме. При получении клинкера недопустимо расплавление кусков материала, Электропроводность глиноземсодержащих материалов при их расплавлении непрерывно повышаетс , при этом изменение абсолютной ° величины электропроводности тем больше, чем больше жидкой фазы в материале. При окомковании эта зависимость нарушаетс , так как измен етс  площадь контакта между частицами материала, а элект- 45 ропроводность в основном зависит от площади контакта, т. е. от размеров кусков обжигаемого материала. При увеличении кусков материала площадь контакта уменьщаетс , что влечет за собой понижение величины измер емой электропроводности. 50 При управлении тепловым режимом переработки материала это изменение воспринимаетс  системой автоматического регулировани  как недогрев материала и, следовательно , вырабатываетс  сигнал на увеличение теплового напр жени  в зоне контрол . Очевидно , что этот излишек тепла приведет к перегреву материала, а следовательно, к браку продукции или даже аварийному состо нию печи, а также к потер м затраченного на перегрев топлива. Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ автоматического управлени  процессом обжига материалов в трубчатых враихаю:цихс  печах, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напр жени  в зоне спекани  2. В этом способе дополнительно измер ют электропроводность чувствительного элемента в газовом потоке печи, определ ют разность между измеренными электропроводност ми и в зависимости от направлени  изменени  этой разности корректируют тепловое напр жение. Использование характера изменени  разпост:- электропроводностей чувствительного элемента в газовом потоке и под материалом позвол ет разделить такие режимы работы печи как охлаждение спекаемого материала и его окомкование (перегрев) и тем самым предотвратить по вление брака, повысить качество управлени  процессом. С днако если чувствительный элемент установлен вне зоны действи  факела, то он обдуваетс  холодным воздухом, подсасываемым извне печи, и его электропроводность в газовом потоке не будет характеризовать тепловую напр женность газовой среды. При установке чувствительного элемента в зоне действи  факела возможно подплавление частиц спекаемого материала. Подплавленные частицы могут прилипать к футеровке печи и контактам чувствительного эле.мента . Тем самым возможно периодическое по Е.ление нароста на чувствительном эле.менте . Поэтому его электропроводность не будет характеризовать, состо ние спекаемого материала , а лишь прогрев нароста, нестабильноге по толщине. Выбор точки установки чувствительного элемента в зоне действи  факела, но вне зоны нароста, усложнен нестабильностью границы этой зоны. Гр ница зоны нароста дл  каждой печи различна. В то же врем  устанавливать чувствительный элемент в любой точке гор чего конца невозможно из-за ее конструктивных особенностей (бандаж печи). Указанные недостатки могут снизить качество ведени  процесса из-за неточного определени  характера его изменени . Целью изобретени   вл етс  повыщение качества управлени . Цель достигаетс  тем, что согласно споco6v автоматического управлени  процессом обжига материалов в трубчатых вращающихс  печах, включающему измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напр жени  в зоне спекани , измер ют термоэлектродвижущую силу, вызываемую температурным градиентом между гор чим и холодным сло ми футеровки, и осуществл ют уменьшение теплового напр жени  в зоне спекани  в случае понижени  величины электропроводности и одновременного повыщени  термоэлектродвижущей силы и увеличение теплового напр жени  в зоне спекани  в случае понижени  величины электропроводности и одновременного понижени  гермоэлектродвижушей силы.

Сущность способа заключаетс  в следующем .

Установлено, что на контактах чувствительного элемента, служащего дл  измерени  электропроводности спекаемого материала , возникает ЭДС.-По вление ЭДС объ сн етс  большим температурны.м градиентом , возникающим между материалом плюс верхним прогретым слоем футеровки и холодным конусом футеровки, обращенным к броне печи. За счет этого, а также за счет наличи  в материале футеровки примесей в ее объеме по вл ютс  свободные электроны . Количество свободных электронов, а отсюда и величина термо-ЭДС тем больще, чем выще те.мпературный градиент. Установлено также, что можно получить термо-ЭДС на контактах чувствительного элемента при прохождении его под материалом, величина которой пр мо пропорциональна температуре спекаемого материала.

Использу  данные о температуре спекаемого материала, можно определить напр жение процесса. Естественно, что возрастание термо-ЭДС и уменьшение электропроводности говорит о по влении щаров. В этом случае тепловую напр женность нужно снижать .

Уменьшение электропроводности и термоЭДС говорит об охлаждении материала и о необходимости увеличени  тепловой напр женности .

Качество управлени  повышаетс  за счет более надежного определени  характера процесса.

Таким образом, способ включает следующие операции. Измер ют электропроводность спекаемого материала при наивысшем его качестве и считают эту величину заданной . Сравнивают текущее значение электропроводности спекаемого материала с заданной величиной. Определ ют направление изменени  электропроводности спекаемого материала и направление изменени  термоЭДС (увеличение, уменьшение) путем сравнени  текущего и предыдущего измеренного значени . Тепловое напр жение в зоне спекани  измен ют в зависимости от результата сравнени  текущего значени  электропроводности с заданной величиной, а направление изменени  теплового напр жени  определ ют по направлению изменени  электропроводности спекаемого материала/и термоЭДС . При этом, если электропроводность у.меньщаетс , а термо-ЭДС растет - тепловое напр жение уменьшают, если электропроводность уменьшаетс , а термо-ЭДС тоже уменьшаетс  - тепловое напр жение увеличивают.

При увеличении электропроводности спекаемого материала тепловое напр жение измен ют лишь от разности между текущим и заданным значени ми.

На чертеже представлена структурна  схема системы автоматического управлени  тепловым напр жением зоны спекани  вращающейс  печи, реализующа  предлагаемый способ.

Чувствительный элемент 1 установлен в печи 2 и представл ет собой два стальных электрода, один из которых прикреплен к броне печи, а второй изолирован керамической трубкой. Чувствительный элемент 1 соединен с преобразователем 3, который вырабатывает сигнал О-50 шВ посто нного тока, пропорциональный электропроводности спекаемого материала на выходе 1. На выходе 2 присутствует сигнал О-50 гпВ посто нного тока, пропорциональный термоЭДС . Выходы преобразовател  соединены с входами автоматических потенциометров 4 и 5, сочлененные с преобразовател ми 6 и 7. Выходы преобразователей 6 и 7 соединены с УВМ 8. Система автоматического управлени  включаетс  в тот момент, когда печь введена в номинальный режим работы, соответствующий высокому качеству спекаемого материала. В этот момент запоминаетс  значение электропроводности спекае юго материала (при прохождении чувствительного элемента) под материалом и считаетс  заданием Хзад . Значение электропроводности спекаемого материала, термо-ЭДС измер ют за каждый оборот печи и усредн ют текущим сглаживанием по трем точкам. УВМ 8 вычисл ет разность между сглаженным текущим и заданным значением электропроводности спекаемого материала, а также запоминает текущее значение электропроводности и термо-ЭДС и значени , соответствующие предыдущему обороту печи.

В зависимости от величины разности, текущего значени  электропроводности и задани  вырабатываетс  сигнал коррекции на подачу оборотной пыли в печь. Направление изменени  подачи пыли в печь определ етс  по направлению изменени  электропроводности и термо-ЭДС. Сигнал коррекции с УВМ 8 поступает на регул тор 9 и далее на тиристорный преобразователь частоты 10; управл ющий скоростью шнекового питател  П. Изменение электропроводности спекаемого материала относитель- но задани  на 10 См вызывает коррекцию подачи технологической пыли на одну скорость шнекового питател .

Алгоритм изменени  подачи технологической пыли в печь осуществл етс  следующим образом.

Текущие значени  электропроводности х и термо-ЭДС Е сглаживаетс  по трем точкам Затем сравниваетс  текущее сглаженное значение Xi электропроводности и предыдущее сглаженное значение Х{.,

В случае возрастани  электропроводности () подачу пылили измен ют в зависимости от разности Xi-Хд.,д.

Если электропроводность уменьщаетс  (), то начинают следить за характером изменени  термо-ЭДС. Если термо-ЭДС растет (), то подачу технологической пылидувеличивают. Если , то подачу технологической пыли уменьшают.

Способ управлени  позвол ет своевременно отреагировать на по вление окомковани  спекаемого материала и перевести систему в ручной режим управлени  дл  интенсивного охлаждени  печи.

Коэффициент использовани  системы возрос до 0,8 вместо 0,54 по известному способу.

Коэффициент использовани  системы рассчитываетс  по формуле

Krf,

где Т - общее врем  испытаний;

Та- работа системы в автоматическом режиме.

Предлагаемый способ позвол ет повысить качество управлени .

Claims (1)

1. СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА МАТЕРИАЛОВ В ТРУБЧАТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ, включающий измерение электропроводности перерабатываемого материала и изменение теплового напряжения в зоне спекания, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления, измеряют термоэлектродвижущую силу, вызываемую температурным градиентом между горячим и холодным слоями футеровки, и осуществляют уменьшение теплового напряжения в зоне спекания в случае понижения величины электропроводности и одновременного повышения термоэлектродвижущей силы и увеличения теплового напряжения в зоне спекания в случае понижения величины электропроводности и одновременного понижения термоэлектродвижущей δ