Способ регулирования процесса обжига материала во вращающейся печи Советский патент 1990 года по МПК C04B7/44 

Изобретение относится к способам регулирования технологическими процессами в трубчатых вращающихся печах с внутренним обогревом и может быть реализовано, например, для получения фтористого водорода во вращающихся печах с внутренним обогревом.

Цель изобретения - повышение качества регулирования.

В основе способа регулирования используется зависимость Буднккова- Гистлинга для расчета степени превращения материала

(1 И

V

Д. С i

(1)

К А

JL КГ

(2)

где Е - энергия активации;

А - коэффициент пропорциональности;

R - универсальная газовая постоянная;Т - температура. Например, для разложения плавикового шпата серной кислотой в интервале температур 85-100 С

ел 1

К 7, 75 -10 го8оftr

(3)

Изобретение относится к способам регулирования технологическими процессами во вращающихся печах и позволяет повысить качество регулирования. Для этого измеряют температуру отходящих газов, по которой ведут изменение расхода топлива, измеряют температуру по длине печи, по которой определяют степень превращения материала, по которой в обратно пропорциональной зависимости корректируют расход топлива. 1 ил.

где of - степень превращения материала;

О - время реакции;

К - константа скорости реакции, которая определяется извест- ным уравнением Аррениуса

а для интервала температур 105-145 С

RT

К 1,38-104 е

(4)

Из выражения (1) степень превращения, характеризующая качество продукта, равна

Л 1 - VK + 1

Степень превращения по выражению (5) рассчитывается для постоянной во времени температуры, Очевидно для пе ременной во времени температуры выражение (5) .примет вид г-Ъol - 1

где

«,«

VF

- Ч Ь v с,

Kd 0 + 1,

(6)

и - начало и конец процес Г ,

са превращения материала, а г - 01 и - время протекания процесса пре вращения материала.

Используя выражение (6),, можно оп ределять степень превращения материала в процессе движения его через реакционную зону печи, т.е. в виях переменных во времени температур. К в подынтегральном выражении определяют по формулам (2), (3) и (4)о В этих выражениях за температуру материала принимают текущую (из- меняющуюся во времени от до ) температуру реакционной массы в процессе ее движения по реакционной зоне печи. С момент входа порции материала в реакционную зону, С4 момент выхода этой порции материала из реакционной зоны печи.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит установленные по длине печи 1 датчики 2 температуры, блок 3 определения степени превращения материала с блоком 4 индикации корректирующий регулятор 5 с задат- чиком 6, регулятор 7 с задатчиком 8, датчик 9 температуры отходящих газов исполнительный механизм 10 подачи топлива.

Способ осуществляется следующим образом.

Заданная степень превращения на выходе из реакционной зоны барабана печи 1 устанавливается задатчиком 6.

Расчет степени превращения для порции материала производится в вычислительном устройстве 3 по формуле (6)

Kd + 1,

где of - конечное значение степени

превращения порции материала;

5 10

15

20 2530

- время входа порции материала в печь;

2 время выхода порции материала из печи;

К - константа скорости реакции

RT К А-е (уравнение Аррениуса) ,

где А - коэффициент пропорциональности;

R - универсальная газовая постоянная;

Е - энергия активации; Т - температура. „ с

/1гЬ

(А-е ( )(VS 2Е

+ (А-е ))( -Ям)+...

( + (А.е )( г + flt-1),

де

D, - время входа порции материала в печь (реакционную зону);

Т - температура порции материала в момент времени с, ;

Т - температура порции в момент

времени t

1,1

Tj- - температура порции в момент

времени

1 1

Th - температура порции в момент

времени

п

Тг - температура порции в момент выхода из печи.

Т,, Т

t 1

, ..I, Th, Т определяют при помощи термопар, установленных по длине печи.

Происходит это следующим образом. Используя, например, зависимости, показывающие место нахождения материала от времени пребывания, опреде

ляют моменты времени i Я л

-1

V, г , ..., сп , г -г , когда порция проходит мимо термопар.

Например термопара № I находится на I-ом метре печи, термопара № 2 - на 10-ом метре, № 3 - на 20-ом метре, № 4 - на 30-ом метре, № 5 - на 40-ом метре, № 6 - на 50-ом - в конце барабана печи.

Таким образом порция материала будет находиться около термопары N° 1 через 5 мин после входа в печь, с термопары № 1 в этот момент снимается температура Т1, около термопары № 2 через 50 мин, в этот момент снимается температура Т 1 1 , около тер-

515

мопары №3 слой будет находиться че рез 100 мин после входа в печь - снимается температура Т ( г и т.д., около термопары № 5 слой будет находиться через 180 мин - снимается тем пература Тв,, около термопары № 6 слой будет находиться через 200 мин - в этот момент времени происходит замер температуры Т.

В моменты измерения температур T.j, . ., T.J производится расчет cfk . После выхода слоя из печи расчет /к прекращается и конечная величина of K контролируемого слоя в виде, напри- мер, аналогового сигнала Хс(. подается на регулятор 5, где сравнивается с сигналом задания X /3 - с задат- чика 6, при получении рассогласования этих сигналов с выхода регулятора -5 на корректирующий вход регулятора 7 поступает электрический сигнал ДХ, пропорциональный величине рассогласования. В регуляторе 7 величина рассогласования сравнивается с сигналом задания по температуре X г , который поступает на исполнительный механизм 10 расхода топлива. .

Схема автоматического регулирования реализует следующий алгоритм

XTj- () , (7)

зх - о ;

где X - сигнал с выхода задатчика, 3 пропорциональный заданной температуре в характерной точке барабана печи (например, температура отходящих газов);

Хт - сигнал с датчика температу- т ры в характерной точке барабана печи;

X / - сигнал с задатчика, пропорциональный заданному значению степени превращения материала на выходе из реакционной зоны печи;

Xj - сигнал с вычислительного

т -

устройства, пропорциональный значению степени превращения материала на выходе из реакционной зоны печи;

4Х - величина рассогласования сигналов,

ПРИ 0 О Х 0 - регулирующее воздействие на исполнительный механизм 10 не вырабатывается и он остается в исходном

186

положении, расход топлива не меняется.

При Хс/з Х возникает рассогласование ЛХ отрицательного знака и вырабатывается отрицательное регулирующее воздействие. Исполнительный механизм 10 закрывается, расход мазута уменьшается, температура в печи па0 дает до тех пор, пока ЛХ не станет равной О,

При возникает рассогласование ЛХ положительного знака ч вырабатывается положительное регули5 ругощее воздействие. Исполнительный механизм 10 открывается, расход мазута увеличивается, температура в печи увеличивается до тех пор, пока ЛХ не станет равной О,

0 Если вследствие изменения условий горения топлива (уменьшение теплотворной способности, давления в топливной системе и т.п.) температура в печи уменьшается, то X г - X т ,

5 в этом случае возникает рассогласование положительного знака и исполнительный механизм 10 открывается, увеличивая расход топлива, температура Т г увеличивается до тех пор, по-

0 ка АХ не станет равно О,

Если температура в печк увеличивается 1 то X г X т , возникает рассогласование лХ отрицательного знака, исполнительный механизм 10

,. закрывается, температура в печи уменьшается, ЛХ станет равно О,

При одновременном изменении сигналов Хт , Х , XT знак и величина рассогласования также опреде-

Q ляются выражением (7).

Таким образом производится корректировка температуры в барабане печи по степени превращения материала. Формула изобретения

Способ регулирования процесса обжига материала во вращающейся печи, включающий измерение температуры по длине печи и температуры отхо- Q дящих газов, по которым ведут изменение расхода топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения качества регулирования, по температуре, измеренной по длине печи, определяют степень превращения материала в реакционной зоне печи, по которой корректируют в обратно пропорциональной зависимости расход топлива.

5

5

Отходящие А юзы

Редактор Н.Киштулинец

Составитель И.Плотникова

Техред М.Ходанич Корректор Л.Бескид

Заказ 1484

Тираж 569

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Подписное