Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

мембранно-пружинным исполнительным механизмом устанавлива­ ется на воздухопроводе подачи воздуха в топку. Расходы генера­ торного газа и воздуха при этом измеряются расходомерами пере­ менного перепада с камерными диафрагмами.

Принципиально важным является целесообразный выбор спо­ соба регулирования расхода генераторного газа с учетом динами­ ческих свойств топки как объекта автоматического регулирования. Например, расход генераторного газа может задаваться ПИ-регу- лятором температуры дымовых газов на выходе из сушилки (поз. 7), причем первичный измерительный преобразователь регу­ лятора в виде малоинерционного термометра сопротивления при этом устанавливается в газопроводе дымовых газов перед дымо­ сосом, а исполнительное устройство в виде регулирующей пово­ ротной заслонки и мембранно-пружинного исполнительного меха­ низма— на газопроводе подачи генераторного газа к горелкам. Одновременно температура дымовых газов на выходе из топки стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 8), первичный измеритель­ ный преобразователь которого в виде малоинерционного термо­ метра сопротивления или малоинерционной хромель-копелевой термопары устанавливается на газопроводе дымовых газов, вы­ ходящих из топки, а исполнительное устройство в виде регулирую­ щей поворотной заслонки с мембранно-пружинным исполнитель­ ным механизмом •— на газопроводе, служащем для ввода в су­ шилку части отработавших дымовых газов с целью разбавления теплоносителя (агента сушки).

Такой способ регулирования расхода генераторного газа учи­ тывает фактическое потребление тепла сушилкой, но не учитывает значительной распределенности параметров по регулируемому тракту и соответственно большого запаздывания и малой чувстви­ тельности регулируемой температуры дымовых газов на выходе из сушилки к регулирующим воздействиям со стороны изменения расхода генераторного газа и соответствующего изменения коли­ чества тепла, выдаваемого топкой на сушку древесины. Скорость сушки древесины во многом определяется размером коэффициента теплоотдачи от агента сушки к поверхности высушиваемой тюльки, который зависит, в частности, от скорости дымовых газов. Ско­ рость дымовых газов, в свою очередь, определяется значением их расхода: чем больше расход дымовых газов, тем больше скорость газов. Отсюда следует, что с изменением расходов генераторного газа, воздуха и применяемого отработавшего агента сушки будет изменяться скорость агента сушки в сушилке и коэффициент теп­ лоотдачи. Так, при возрастании расхода агента сушки возрастет коэффициент теплоотдачи и количество испаряемой влаги в неко­ торой начальной зоне сушилки. Возрастание расхода тепла при­ ведет к уменьшению температуры и увеличению влажности агенту сушки на выходе из сушилкиПри этом несколько возрастет рав­ новесная влажность древесины. В результате такой способ регу­ лирования расхода генераторного газа оказывается малоэффектив­ ным, а сама система регулирования обладает либо неустойчиво­

313

стью, либо склонностью к возникновению незатухающих колеба­ ний с большой амплитудой, т. е. фактически является неработо­ способной.

Другой способ регулирования расхода генераторного газа за­ ключается в том, что используется ПИ-регулятор температуры дымовых газов на выходе из топки, измерительный первичный преобразователь которого устанавливается на газопроводе дымо­ вых газов, выходящих из топки, а исполнительное устройство — на газопроводе, по которому поступает к горелкам генераторный газ. В этом случае при установлении расхода генераторного газа ре­ гулятором не учитывается фактическое потребление тепла в су­ шилке, но зато система регулирования получается работоспособ­ ной, так как динамические свойства регулируемого объекта оказы­ вают благоприятное действие на качество процесса регулирования (резкое уменьшение распределенности параметров по сравнению с первым способом, небольшое запаздывание, хорошее самовыравнивание и пр.). С целью уменьшения расхода генераторного газа целесообразно в этом случае подавать на смешение нерегулиру­ емый поток отработавших дымовых газов, для чего исполни­ тельное устройство ПИ-регулятора (поз. S) переводится на дис­ танционное управление, а само регулирующее устройство отклю­ чается.

Вследствие взрывоопасности топки, работающей на генератор­ ном газе или мазуте, предусматривается автоматика защиты: си­ гнализация понижения давления генераторного газа перед горел­

(поз. 5) с автоматическим отключением подачи генераторного га­ за в топку и др. Контролируется также давление воздуха в нагне­ тательной линии воздуходувки (поз. 1).

Для загрузки древесины в сушилку используется скиповый подъемник. Контроль за размером и дозирование массы древесины в бункере (ковше) скипового подъемника осуществляются либо электронными тензометрическими массодозирующими устройст­ вами, либо пружинными массомерами (поз. 9).

В сушилке поддерживается определенный уровень тюлек, рас­ считанный на более свободный проход дымовых газов через их слой. Измерение высоты уровня тюлек в сушилке производится радиоизотопным уровнемером (поз. 10), а измерение массы древе­ сины в сушилке — либо электронными тензометрическими массо­ мерами, либо пружинными массомерами (поз. 11). Этими же устройствами (уровнемером и массомером) осуществляется дозиро­ вание загружаемой в сушилку древесины, для чего они выдают си­ гнал на включение или выключение электродвигателей — приводов механизмов загрузки.

Контроль давления в нагнетательной линии дымососа осущест­ вляется показывающим напоромером (поз. 6).

Автоматизация процесса пиролиза древесины в ретортах непре­ рывного действия. На рис. 111 приведена упрощенная функцио-

314

нальная схема автоматического контроля и регулирования процеса пиролиза древесины.

Для загрузки древесных тюлек в верхнюю часть реторты ис­ пользуется скиповый подъемник. Контроль за размером, сигнали­ зация и дозирование массы древесных тюлек в бункере (ковше) скипового подъемника осуществляются либо электронными тензо­ метрическими массодозирующими устройствами, либо пружинными массомерами (поз. 1). Контроль за высотой уровня древесных

осуществляются сигнализация и загрузка древесины в реторту, для чего они выдают сигнал на включение или выключение элек­ тродвигателей — приводов механизмов загрузки.

Большое значение имеет поддержание оптимального температур­ ного режима в реторте. В реторте имеются четыре температурные зоны: подсушки древесины (130—150°С), переугливания (300— 350°С), прокалки (450—550°С), охлаждения угля (40—50°С).

Вследствие периодического отбора древесного угля из нижней части реторты ранее загруженная в реторту древесина постепенно опускается вниз, а на освободившееся место внутрь реторты за­

древесины осуществляются через равные промежутки времени, без резких колебаний скоростей газовых потоков или продолжи­ тельности загрузки и выгрузки.

Нарушение температурного режима в зонах приводит либо к замедлению, либо к ускорению пиролиза, что влечет за собой

приводит к уменьшению выхода смолы и, наоборот, высокий вы­ ход смолы при быстром пиролизе снижает выход угля. Кроме того, при повышении температуры в зонах пиролиза сверх нормы воз­ можен вторичный распад веществ, являющихся конечными про­ дуктами (уксусной кислоты, эфиров жирных кислот, спиртов ИТ. п.).

Измерение температуры по зонам реторты осуществляется тер­ мопарами с электронными потенциометрами: устанавливается по две хромель-копелевых термопары в зонах подсушки и охлажде­ ния (поз. 3) и по две хромель-алюмелевых термопары в зонах переугливания и прокалки (поз. 4). Заметим, что автоматическое регулирование температуры в зонах реторты посредством воздей­ ствия на расход теплоносителя малоэффективно из-за очень боль­ шой инерционности реторты как объекта регулирования.

Для охлаждения угля в нижней части реторты используются следующие способы: 1) уголь охлаждается неконденсирующимися газами, т. е. газами основного контура, прошедшими холодильник, пенный скруббер и циклон, причем охлаждающие газы непосред­ ственно подаются в реторту, отбирают тепло от угля и затем отво-

316

дятся газодувкой 2-го контура в топку; 2) уголь охлаждается газом, циркулирующим в замкнутом контуре; линия подачи газов из реторты в топку заглушается; конденсирующиеся газы не пода­ ются в реторту для охлаждения угля; нагретый углем газ охлаж­ дается в пенном скруббере, очищается в циклоне и через 1-ю газо­ дувку снова вводится в нижнюю часть реторты для охлаждения угля. При работе по второму способу самовозгорания угля не про­ исходит, что бывает иногда при охлаждении угля плохо очищен­ ными неконденсирующимися газами.

Избыточное давление на выходе парогазов из верхней части реторты должно быть не более 490 кПа. Превышение этого давле­ ния приводит к потере продуктов пиролиза и проникновению газов в помещение. Оно контролируется сильфонным напоромером с мембранным разделительным устройством с передачей показаний на вторичный пневматический измерительный показывающий при­ бор (на схеме не показано).

Давление неконденсирующихся газов после 1-й газодувки кон­ тролируется первичным измерительным прибором (напоромером) с передающим пневматическим преобразователем на вторичный измерительный показывающий прибор (поз. 5).

На выходе парогазов из реторты температура контролируется (поз. 6) термопарой с электронным потенциометром.

Теплоносителем для процесса пиролиза в реторте являются топочные газы — продукт сжигания горючих газов в топке ретор­ ты. Первоначальный разогрев реторты производится теплом топоч­ ных газов, получающихся от сжигания солярового масла-

Большое влияние на процесс пиролиза оказывает концентрация кислорода в топочных газах, поступающих в реторту: при наличии достаточного для горения количества кислорода в отходящих газах древесина (уголь) начинает гореть. Нормальная концентрация кислорода составляет 0,1%, а максимальная — 0,4%. Контроль содержания кислорода в топочных газах в линии между топкой и ретортой осуществляется автоматическим термомагнитным газо­ анализатором (поз. 7).

Минимальная концентрация кислорода достигается сжиганием топлива с подачей воздуха в топку в количестве, равном теоре­ тически необходимому, т. е. избыток воздуха должен равняться единице. С этой целью посредством ПИ-регулятора (поз. 8) ста­ билизируется соотношение расходов сжигаемого газа и воздуха, измеряемых расходомерами переменного перепада; исполнитель­ ное устройство этого регулятора в виде поворотной регулирующей заслонки с мембранно-пружинным приводом устанавливается на трубопроводе подачи воздуха в топку. В топке реторты сжигается не только генераторный газ, поступающий из цеха газификации щепы, но также газ, отводимый из-под второго конуса реторты (смесь ретортного газа с теплоносителем).

Расход генераторного газа стабилизируется ПИ-регулятором (поз. 9), исполнительное устройство которого устанавливается на газопроводе подачи генераторного газа.

317