Файл: Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
Рис. XIII.4. Система автоматического регулирования загрузки мельницы
—3 — бункера гипса, клинкера, добавок; 4 — пневмонасосы; 5 — рукавный фильтр
Автоматизация процесса помола цементного клинкера. Для получения цемента клинкер с добавками измельчают в трубных шаровых мельницах, работающих как в открытом, так и в зам кнутом цикле. Есть также помольные агрегаты, у которых совме щаются два различных принципа помола: помол в разомкнутом цикле в первой камере и помол в замкнутом цикле с сепарацией во второй камере.
Рис. XIII.5. Технологическая схема сепараторной цементной мельницы
Принципиально схемы автоматизации помола клинкера в мель ничных агрегатах открытого и замкнутого цикла построены так же, как и при помоле сырьевой смеси. Для мельниц открытого цикла используется регулятор РЗМО, который поддерживает в первой камере мельницы различный уровень загрузки в зависимости от размалываемое™ клинкера и добавок.
Загрузку мельницы регулируют по косвенному акустическому параметру. Принцип регулирования состоит в поддержании опре деленного соотношения между изменением уровня загрузки пер вой камеры и изменением количества подаваемого в мельницу материала. Постоянство тонкости помола поддерживают автома тическим электронным регулятором (рис. XIII.4).
Значительный интерес представляет автоматическое регулиро вание процесса помола в сепараторных цементных мельницах с разомкнутым циклом помола в первой камере (рис. XIII.5). Исходный материал при помощи питателей 1 подается в камеру 1 мельницы. Продукт помола из камеры / выгружается и транспор тируется элеватором 2 в сепаратор 3. Готовый продукт, отделенный в этом сепараторе, удаляется, а недоизмельченный материал по-
241
дается в камеру II при помощи элеватора 4. Продукт помола из ка меры II транспортируется элеватором 5 в сепаратор б. Готовый продукт, отделенный в этом сепараторе, удаляется, а крупка эле ватором 4 загружается в камеру II вместе с крупкой из сепара тора 3. Таким образом, в помольном агрегате совмещены два раз личных принципа помола: помол в разомкнутом цикле с сепарацией в камере / и помол в замкнутом цикле в камере I I . Работы по соз
данию системы автоматического |
регулирования |
процесса |
помола |
||||||
в таком агрегате производил институт ВИАСМ. |
|
|
|
|
|||||
В системе (рис. X III.6) использован |
вибрационный преобразо |
||||||||
ватель 1, воспринимающий колебания |
загрузочной |
течки мельни |
|||||||
|
|
|
цы, |
которые |
возникают |
при |
|||
|
|
|
падении в нее исходного |
мате |
|||||
|
|
|
риала. Показания |
преобразова |
|||||
|
|
|
теля |
зависят |
от среднего |
раз |
|||
|
|
|
мера |
гранул |
исходного |
мате |
|||
1 |
|
|
риала. |
Преобразователь |
уста |
||||
3 |
|
|
новлен |
на наружной |
стороне |
||||
|
|
течки в месте, |
соответствующем |
||||||
|
|
|
|||||||
7 —1 |
|
центру |
площади, |
на |
которую |
||||
|
|
|
падает исходный материал. |
||||||
Рис. XIII.6. Блок-схема системы |
В |
рабочем |
диапазоне |
изме |
|||||
регулирования |
процесса |
помола в |
нения |
положения ножей тарель |
|||||
сепараторной |
цементной |
мельнице |
чатых питателей величина сигна |
||||||
|
|
|
ла вибрационного |
преобразова |
теля не зависит от расхода исходного материала. При отсутствии ма териала сигнал практически равен нулю. Для отсечки питания при аварийной перегрузке камеры / в системе регулирования пре дусмотрен микрофон 2, воспринимающий частоту шума в этой камере. При изменении качества исходного материала регулятор 3 вырабатывает сигнал, направленный на изменение питания мель ницы при помощи исполнительного механизма 4 и регулирующего органа 5. При изменении мощности, потребляемой электродвигате лем элеватора, преобразователь 6 вырабатывает сигнал, направ ленный на компенсацию этого изменения. Увеличению мощности соответствует уменьшение расхода исходного продукта. Прекра щение питания мельницы при перегрузках камеры / обеспечива ется регулятором 7, работающим в релейном режиме.
Внедрение этой системы автоматизации позволяет повысить производительность мельницы на 6% и снизить расход электро энергии на 8%.
§ XII1.2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЖИГА ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
Цементный клинкер обжигают во вращающихся печах. Враща ющаяся печь представляет собой теплообменный технологический аппарат в виде вращающегося со скоростью 0,5—1 об/мин ци линдра, расположенного на опорах. Благодаря наклону (3—5%
242
к горизонту) и вращению цилиндра на опорах сырьевой материал непрерывно перемещается в печи. Цилиндр вращается при помощи привода, устанавливаемого примерно посередине цилиндра.
Вращающаяся печь в зависимости от характера процессов, ' протекающих в обжигаемом материале на различных ее участках, условно может быть разделена на зоны сушки, подогрева, каль цинирования, экзотермических реакций, спекания и охлаждения. Сырьевая смесь, поступающая в печь, в зоне сушки нагревается до температуры мокрого термометра. Этот участок характеризуется конвективным теплообменом между дымовыми газами и шламом. Большая часть тепла расходуется на испарение физически свя занной влаги. Материал переходит в пластичное состояние, а в кон це зоны гранулируется. Зона подогрева характеризуется быстрым ростом температуры до 700° С и дегидратацией минералов сырье вой смеси. В этой зоне происходит лучистый теплообмен между футеровкой и материалом, газом и материалом и регенеративный
теплообмен |
через |
футеровку. |
В следующей |
зоне — кальцинирования — при температуре |
|
850—950° С |
протекает эндотермическая реакция декарбонизации |
СаС03 с выделением С02. Эту зону можно рассматривать в виде теплообменника с постоянной температурой потока. В зоне экзо термических реакций и спекания протекают экзотермические ре акции новообразований, что приводит к резкому подъему темпера туры материала до 1300° С. Затем происходит клинкерообразование, причем возникающая жидкая фаза играет роль катализатора для образования трехкальциевого силиката при температуре 1400° С. Здесь поглощается большое количество тепла, при этом темпера тура материала является постоянной по длине зоны. В зоне охлаж дения температура клинкера снижается до 1000° С. Окончательно клинкер охлаждается в холодильниках.
Из краткого описания процессов, происходящих во вращаю щейся печи, видно, что необходимым условием протекания процесса обжига клинкера является поддержание нужной температуры в определенных участках.
Автоматизация обжига клинкера во вращающейся печи, рабо тающей на газовом топливе. Назначение системы автоматического регулирования состоит в обеспечении стабилизации качества об жига и снижения расхода топлива при заданной производитель ности. Иначе говоря, эта система предназначена для поддержания определенной температуры в различных зонах печи, а также температуры отходящих газов. Обязательным условием нормаль ной работы системы является стабилизация входных параметров — питания печи шламом и давления газа. Для регулирования ука занных величин в системе применены регуляторы температуры зоны кальцинирования и спекания, отходящих газов, а также регуляторы питания печи шламом и давления газа. При этом по дача шлама в печь синхронизируется со скоростью вращения печи (рис. XIII.7).
243
Шлам
Рис. X1II.7. Система автоматического регулирования процесса обжига во вращающейся печи
/ — автоматические пробоотборники клинкера и шлама; 2 — шнеки; 3 — электрофильтр
Система автоматического регулирования настроена так, что действие каждого регулятора при появлении возмущения в пред шествующей зоне сводится к своевременной компенсации отклоне ния в процессе только до уровня, при котором существенно не на рушается протекание процесса в последующей по ходу движения материала зоне печи.
В газопроводе давление газа перед диафрагмой расходомера стабилизируют регулятором давления прямого действия. Для обеспечения минимального расхода топлива в системе имеется блокирующая цепь, которая ограничивает расход газа в зависимо сти от содержания кислорода в отходящих газах: если оно ниже предела, определенного условием полного сжигания топлива, то подача топлива не увеличивается; при повышении содержания кислорода в отходящих газах подача топлива не снижается.
В связи с тем что непосредственно определить влажность ма териала за цепной завесой при работе печи практически невозмож но, о ней судят по косвенному показателю — температуре отхо дящих газов. Путем стабилизации температуры отходящих газов поддерживают постоянство влажности материала на данном участ ке печи. Эту температуру регулируют электронным потенциомет ром. Установленная в пылеосадительной камере (за обрезом печи) термопара измеряет температуру отходящих газов, а показания термопары записывает потенциометр. В случае превышения тем пературой допустимого предела регулятор воздействует на испол нительный механизм, изменяющий величину открытия жалюзий ных шиберов перед дымососом. Регулятор действует прерывисто, незначительно изменяя тягу и ожидая результат каждого своего действия, затем (при необходимости) снова изменяет тягу на незна чительную величину, пока не установится необходимая темпера тура. Диапазон изменения тяги ограничен: нижний предел регу лирования устанавливают на основе минимально допустимой тяги в зоне спекания, а верхний определяют количеством (в %) допус тимого уноса пыли.
В зоне кальцинирования температуру регулируют позицион ным регулятором. Температура материала в этой зоне сохраняется в определенных пределах, причем материал поступает в нее подго товленным, и требуется лишь незначительное изменение подачи топлива, чтобы получить хорошее качество обжига клинкера. В связи с этим позиционный регулятор начинает действовать только при понижении температуры материала ниже установленного предела. В зоне кальцинирования температуру измеряют термопа рой, установленной в специальном кармане. Внутренняя поверх ность кармана автоматически очищается скребками, имеющими вид двух полудуг, которые жестко скреплены с рычагом, находя щимся снаружи кармана. При каждом обороте печи в карман по ступает новая порция материала.
Термопару устанавливают в кармане так, чтобы при погруже нии в материал ее показания соответствовали только температуре
245
материала, так как при работе печи на термопару оказывают влия ние факторы, искажающие показания: теплоотвод вдоль защит ного чехла, снижающий показание, а также излучение футеровки и частиц пыли в газе, повышающие показание термопары.
Регулятор температуры зоны спекания обеспечивает в ней за данный температурный режим и необходимый расход газа. Зона спекания является основной зоной печи — в ней происходит за вершение процесса клинкерообразования. Для получения клинке ра хорошего качества необходимо поддерживать в этой зоне опре деленные температурные условия. Так как измерить истинную температуру материала в зоне спекания чрезвычайно трудно, то температуру материала определяют косвенно при помощи радиа ционного пирометра. Пирометр воспринимает суммарное излуче ние материала, футеровки и факела. Однако величину лучистой энергии, воспринимаемой радиационным пирометром, искажает пыль мелких частиц клинкера. Чем меньше пылевая завеса, тем
более однозначно |
определяется пирометром |
состояние материала |
в зоне спекания. |
|
|
Температуру в зоне спекания -регулируют при помощи регу |
||
лятора с жесткой обратной связью, который |
обеспечивает поддер |
|
жание заданного |
соотношения между показаниями радиационного |
пирометра и расходом топлива. Регулятор управляет поворотной регулирующей заслонкой, установленной на газопроводе перед форсункой.
В системе автоматического регулирования работы печи между работой регулятора температуры зоны кальцинирования и зоны спекания предусмотрена логическая связь. Если температура материала в зоне кальцинирования окажется ниже установленной нормы, то регулятор температуры в зоне спекания не может умень шить подачу топлива в печь до тех пор, пока температура в зоне кальцинирования не войдет в норму. Для устойчивой и эффектив ной работы системы автоматического регулирования необходимо строго соблюдать требования, предъявляемые к технологическому процессу, и прежде всего к шламу и топливу.
Автоматизация вращающейся печи с циклонным теплообменни ком, работающей по сухому способу производства. Экономичес кая эффективность и простота вращающихся печей с циклонными теплообменниками выгодно отличают их от других типов печей, например от печей с конвейерными кальцинаторами.
Вращающаяся печь (рис. X III.8) с циклонными теплообменника ми состоит из циклонов, соединенных последовательно друг с другом и расположенных один над другим, вращающегося цилиндра и ко лосникового холодильника. Сырьевая мука при помощи питатель ных устройств подается в газоход перед циклоном / / / ; в газоходе сырье подхватывается идущим из печи газовым потоком и посту пает в циклоны IV, в которых основная масса сырьевой муки осаждается. Осажденная часть сырья из этих циклонов возвращает ся в газоход пёред циклоном / / , где снова подхватывается газовым
246
Рис. XIII.8. Принципиальная схема автоматизации вращающейся печи с циклонными теплообмен никами
потоком и поступает в циклон III. Осажденная в этом циклоне сы рьевая мука поступает в газоход над циклоном / и т. д. При про хождении через циклоны сырье за счет тепла газового потока под вергается сушке и частичной декарбонизации и по питательной течке поступает в печь. В печи, продвигаясь навстречу потоку горячих газов, сырье обжигается и выходит из нее уже в виде клинкера, имеющего температуру около 1100° С. Клинкер поступает в колосниковый холодильник.
После охлаждения клинкера часть нагревшегося в холодильнике воздуха поступает в печь, а часть, пройдя очистку в аспирационной
установке, сбрасывается через выхлопную трубу. |
Осажденная |
в аспирационной камере пыль по течке поступает на |
клинкерный |
конвейер. Тепло выходящих из печи газов используют в циклонных теплообменниках. После циклонных теплообменников дымовые газы проходят осадительные циклоны и электрофильтры, в кото рых очищаются от пыли, и далее выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Пыль из циклонов подается в печь шнеками, а из электрофильтров — пневмонасосами либо в отделение смесительных силосов, либо в печь. В печи с циклонными теплообменниками име ются механизмы следующих трех групп: механизмы питания печи сырьевой мукой, обжига и охлаждения; тягодутьевые механизмы и механизмы пылеулавливания и транспортирования уловленной пыли. Для управления этими механизмами предусматривается ди станционное управление с блокировкой со щита машиниста печи, являющееся основным видом управления, и местное управление (без блокировки), которым пользуются только при проведении на ладочных и ремонтных работ. На период розжига печи предусмо трено деблокированное управление отдельными механизмами печ ного агрегата (в том числе главным приводом печи и вентилятором первичного воздуха). С деблокированного управления на блокиро ванное переводят на ходу без остановки механизмов. Работа глав ного привода печи сблокирована с работой системы смазки. Вспомо гательный привод печи используют только при ремонтных работах. Для него применено местное управление.
Управляют встряхивающими механизмами электрофильтров и включают высоковольтные агрегаты электрофильтров со щита управления подстанции электрофильтров с одновременной сигна лизацией об их работе на щите машиниста печи. При этом электроды электрофильтров встряхивают автоматически по заданной програм ме в соответствии с режимом встряхивания.'
При нарушении нормальной работы системы смазки автомати чески включается резервный маслонасос. Если после включения резервного насоса нормальная работа смазки не восстанавливает ся, то с выдержкой времени отключается электродвигатель привода печи. При превышении уровнем сырья в бункере заданного предела прекращается подача сырьевой муки из отделения смесительных силосов.
248