Способ управления процессом обработки карбонатного материала и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК C04B7/44 F27D19/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов обжига и измельчения строительных материалов, содержащих в составе исходного сырья известковую компоненту, и может использоваться в строительной промышленности при обжиге и помоле цементного сырья или сырья для производства известкового вяжущего в агрегате обжига или установке для предварительной декарбонизации и противоточной газоструйной мельнице.

Цель изобретения - повышение качества обработки карбонатного материала в агрегате обжига и в .противоточной гэзоструйной мельнице,

Сущность способа заключается в следующем.

Измеряют весовое содержание известнякового компонента в сырьевой смеси и температуру в зоне декарбонизации. Измеряют расход материала на выходе струйной мельницы. Согласованное управление агрегатом обжига и агрегатом помола заключается в том, что сигнал об отклонении расхода материала на выходе мельницы от заданного расхода учитывается при управлении материалом и топливом на входе в агрегат обжига и управления топливом и воздухом на входе мельницы, при этом проверяется условие полного сгорания топлива в мельнице и учитывается время запаздывания поступления материала в мельницу. Одновременно управление топливом на входе в агрегат обжига ведут с учетом степени декарбонизации материала, покидающего его. Для этого вычисляют ДО G - Озад отклонение текущего расхода материала от заданного и подают управление подачей материала на вход в агрегат обжига в зависимости от результата сравнения: увеличивают расход, если текущий расход меньше заданного, и уменьшают, если текущий расход материала больше заданного. Вычисляют коэффициент скорости реакции декарбонизации в данный момент по уравнению

V Kiexp(-E/RT),

где V - коэффициент скорости реакции декарбонизации;

Ki - постоянная величина, имеющая свое значение для каждой реакции, определяется экспериментально;

Е - энергия активации реакции декарбонизации,

Е 1800 кДж/кг;

R - универсальная газовая постоянная, R 19.2 для С02. кгм/кг-К;

Т - абсолютная температура, К. Вычисляют текущую степень декарбонизации по формуле

/J Jj°Vdt ,

где ft- степень декарбонизации;

t - переменная времени, с; TO - время пребывания материала в

декарбонизаторе, с, определяется экспериментально.

Вычисляют разность текущей и заданной степени декарбонизации

,

Вычисляют коэффициент, пропорционально которому изменяют расход топлива в агрегат обжига

К2 -Р( А/9Сзад-ь AG /Ззэд),

где Р - процентное содержание известнякового компонента в сырьевой смеси;

Д/ - текущее отклонение степени декарбонизации от заданного значения;

Сзад - заданный расход исходного материала;

Д G - отклонение текущего расхода исходного материала от заданного;

уЗзад - заданная степень декарбонизации.

При изменении подачи материала на входе в агрегат обжига изменяют и скорость энергоносителя в струйной мельнице с запаздыванием, равным времени прохождения материала через агрегат обжига, для поддержания измельчительной способности мельницы неизменной, экономичного использования топлива и для предотвращения завалов мельницы. Так как для размола

различных доз материала требуются различные скорости энергоносителя, при увеличении расхода материала энергоносителя ее требуется увеличить, и наоборот. Это можно осуществить изменением расхода

топлива и давления воздуха, подаваемого в мельницу, что видно из формулы

Уэ УКзРвх+Ю} - 0 +К5 . отоп г Ьвозд

рде V3 - скорость энергоносителя на выходе из сопла камеры сгорания, м/с;

Кз коэффициент пропорциональности, зависящий от давления в приемной камере эжектора;

Рвх - давление газовой смеси, поступающей в камеру сгорания, Па;

К4- коэффициент пропорциональности, равный тепловому эффекту реакции сгорания на 1кг топлива, Дж/кг; 6топ,Св0д. - массовые расходы соответственно топлива и воздуха, кг;

Ks - коэффициент, зависящий от теплоемкости газовой смеси при постоянном объеме, температуры газовой смеси на входе в камеру сгорания и выходе из сопла, площадей входного отверстия и выходного отверстия камеры сгорания, расхода газовой смеси на входе в камеру сгорания, плотности газовой смеси.

При увеличении расхода материала на входе в агрегат обжига увеличивают пропорционально изменению расхода материала расход топлива и воздуха в мельницу в соотношении, заданном из условия полного сгорания топлива, и наоборот.

На выходе из мельницы измеряют тонкость помола и сравнивают ее с заданной. Если остаток на сите больше заданного, тогда материал измельчается грубо, время его размола увеличивают, для этого уменьшают аэрацию мельницы. И, наиоборот, если остаток меньше заданного, то продукт измельчается тонко, время помола уменьшают, для этого увеличивают аэрацию мельницы, например, воздействием на заслонку на магистрали мельница - вентилятор.

Таким образом, способ позволяет точно поддерживать степень декарбонизации сырьевой смеси, тонкость ее помола и расход материала на выходе, при этом повышается качество обработки сырьевой смеси и экономятся энергетические ресурсы, производительность агрегатов остается постоянной заданной и не снижается при колебаниях режимных параметров процесса.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Агрегат 1 обжига технологически связан с противоточиой газоструйной мельницей 2. Датчик 3, измеряющий температуру материала в зоне декарбонизации в агрегате 1 обжига, соединен с блоком 4 вычисления коэффициента скорости кальцинирования, к которому подключен задзтчик 5 непропорциональной составляющей скорости реакции декарбонизации. Блок 4 соединен с блоком б умножения, к которому подключен задатчик 7 пропорциональной составляющей скорости реакции. Блок 6 умножения соединен с блоком 8 интегрирования, к которому подключен задатчик 9 времени интегрирования. Блок 8 интегрирования соединен с элементом 10 сравнения, к которому подключен задатчик 11 степени декарбонизации. Элемент Ю сравнения соединен с блоков 52 умножения, к которому подключен задатчик 13 расхода материала. Блок 12 умножения соединен с сумматором 14, к которому подключен блок

15умножения. Блок 15 умножения соединен с задатчиком 11 степени декарбонизации и элементом 16 сравнения. К элементу

16сравнения подключен датчик 17, измеряющий расход материала на выходе мельницы и задатчик 13 расхода материала. Сумматор 14 соединен с блоком 18 умножения, к которому подключен датчик 19 процентного содержания известнякового

5 компонента в сырьевой смеси.

Блок 18 умножения соединен с регулятором 20 подачи топлива в декарбонизатор. Элемент 16 сравнения соединен с регулятором 21 подачи материала в декарбонизатор

0 1. Элемент 16 сравнения соединен с блоком 22 запаздывания, к которому подключен задатчик 9 времени пребывания материала в декарбонизаторе (времени интегрирования).

5 Блок 22 запаздывания соединен с блоком 23 умножения, к которому подключен задатчик 24 коэффициента пропорциональности. Блок 23 умножения соединен с сумматором 25, к которому подключен задатчик

0 26 расхода воздуха. Сумматор 25 соединен с регулятором 27 подачи воздуха в струйную мельницу 2, к которому подключен датчик 28, измеряющий расход воздуха в газоструйной мельнице. Сумматор 25 соединен

5 с блоком 29 умножения, к которому подключен задатчик 30 соотношения расходов топ- лива и воздуха. Блок 29 умножения соединен с регулятором 31 подачи топлива, к которому подключен датчик 32. измеряю0 щий расход топлива в струйную мельницу 2. Датчик 33, измеряющий тонкость измельчения, соединен с блоком 34 сравнения, к которому подключен задатчик 35 тонкости измельчения. Элемент 34 сравне5 ния соединен с регулятором 35 положения заслонки.

Устройство работает следующим обра- зом.

0 Датчиком 3 темпера а зоне декарбонизации служит термопарс, сигнал с которой поступает на первой вчод блока 4, к второму входу которого подключен задатчик 5 непропорциональны составляющей

5 скорости реакции декарбо иазции, который выставляется вручную. С выхода функционального блока 4 сигнал подается на вход блока 6 умножения. На другой вход блока .умножения поступает сигнал с задатчика 7

0 пропорциональной составляющей. Задатчик 7 выставляется вручную. Выход блока 6 умножения соединен с первым входом блока 8 интегрирования, второй вход которого соединен с зэдатчиком 9 времени интегри5 рования, задатчик 9 выставляется воучную. Сигнал с выхода блока 8 интегрирования. поступает на первый вход элемента 10 сравнения, второй вход которого подключен к задатчику 11 степени декарбонизации. Задатчик 11 выставляется вручную. С выхода

элемента Ю сравнения сигнал поступает на вход блока 12 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с задатчика 13 расхода материала. С выхода блока 12 умножения сигнал поступает на вход сумматора , HC аруго л вход которого поступает сигнал с выхода блока 15 умножения, к первому входу которого подключен задатчик 11 степени дех..цмм. а на второй вход которого поступает cm нал выхода элемента 16 сравнения. К первому входу элемента 16ср8 зкен ; подключен датчик 17, измеряющий расход матс-., например, по перепаду давле-зик в стояке струйной мельница 2 i/i из в- ходе мм классификатора мельницы. К второму аходу элемента 16 сравнения подкт.р юн за датчик. 13 расхода материала, .чспэр;. выставляется вручную. С выхода сумматора 14 сигнал поступает на вход блока 13 умножения, на другой вход которого поступает сигнал с датчика 19 процентного содержания известнякового компонента в сырьевой смеси, в качестве которого служит квант омет р. Сигнал с выхода блика 18 поступает на вход регулятора 20 подачи топлива в агрегат обжига. С выхода элемента 16 сигна л поступает на вход регулятора 91 почзчи материапа в агрегат обжиг, ; т- чз fi .; & 16 сигнал поступает to пеовый охоя, tu rk 2 запаздывания, к второму кс т-рого подключен задатчик 9 времени г рсб на-шя материала в аг- рсгаге обжиги. Гчгнал с аыхода блока 22 запаздываний поступает ча первый вход блока 23 умнпхснмя, на другой вход которою п 3c ynciei сигнзп г, задгтчика 24, который выставляемся вручную, коэффициент пророоционэль.юг.ти зааисит от твердости материала кя размол и лежит в пределах Q.KR4.10. С выхода блока 23 умножен - - сиг ijaa поступает па вход блока 25 суммирс вания, на другой вход которого поступаем сигнал с задатчика 26 расхода воздуха. Начальный расход воздуха задают исходя из заданной производительности мельницы при заданном расходе материала. Сигнал с выхода сумматора 25 поступает на второй вход регулятора 27 подачи воздуха, к первому аходу изгороди подключен датчик 28 расхода воздуха, в &аиестве которого используется бескамерная диафрагма с пнев- мо-злектрическьм преобразователем. С выхода опока 25 сиг юл поступает на вход блока 29 умножения, к другому входу которого подключен задагчик соотношение расходов топлива ь; воздуха в мельницу 30. Задатчик 30 выставляется вручную. Сигнал с выхода блока 29 умножения nocrvnaer на второй вход олокз Л регулирования расхода топлива, к i орзому входу которого подключен датчик 32 расхода топлива, в качестве которого также используется бескамер мая диафрагма с пневмо-гэлектрическим преобразователем.

Датчиком 33 тонкости измельчения служит рассеивзтель пневматический РП-5 -1 и датчик, измеряющий вес остатка на сите, сигнал с коюрого поступает на вход элемента 34 сравнения, К второму входу

элемента 34 сравнения подключен эадзтчик 35 тонкости измельчен я, который выставляется вручную. С выхода блока 34 сравнения сягнал поступа т нз вход регулятора 36 толоженир заслонки на трубопроводе мельница-вентилртор, .J ачесггао i«oroporo используется электродаигатечь.

Устройство осуществляет способ управления воздухом и топливом Е мельницу следующим сбоазом.

Задатчиком 26 задается начальны; расход воздуха в мельницу, равный С,,При отклонении расхода материала от заданного на ДС заданный расход воздуха определяется с учетом зтого отклонения, Сигнал,

пропорциональный рассогласованию расхода материала A G, поступает на блок 22 запаздывания, на другой вход которого поступает сигнал времени запаздывания Т0, который выставляется вручную. Сигнал с

выхода 22 запаздывания чергз время Г0 поступает на блоч 23 умножения, гае и определяется произведение V AG, гп,е k - коэффициент пропорциональности, зави- сгщий от твердости материала на размол,

выставляется вручную, лежит в диапазоне 0,1 k 10. Сигнал с выхода блока 23 поступает па cyvM8Top25, где склады вас сч с заданным начальным расходом воздуха, обеспечивающим заданную производитяль-гость помола при заданном расходе материала, Сигнал k A G с выхода сумматора 25 поступает на вход задания регулятора Т1 пода«и воздуха.

На блоке 29 умножения определяют заданный расход топлива путем умножений расхода воздуха нз коэффициент G заданного соотношения оасходов топливе и чоз- духа GЈH - С (GoJftn k ДС) Этот сигнал

50

поступает на вход зааэиия регулягаоа 31 подачи топлива пмельницу,

П р и м е о. Предлагаемый спосоо автоматического управления обработкой каобо- натного сыоье сго материала в агрегате обжига м противоточной струйной мельницз реализован на агрегатах производительностью 2,5 т/ч, Декарбтнизлтог. кипящего слоя время преГы ания материала s нем 25 мин, г0 2b MSAH, оасход топлива 180 нм3/ч, заданная степень де,арбон лззи« материana ft зад 60%, температура 950°С. Проти- воточная струйная мельница типа МСП-2, расход топлива 80 нм /ч, начальный расход воздуха Свозд 2000 нм3/ч. Заданное соотношение топлива к воздуху 1:20. Из условия полного сгорания отношение расхода топлива и воздуха не должно превышать 1:20. Заданный расход материала 0,69 кг/с, процентное содержание известкового комоп- нента90%.

Если текущий расход материала, измеренный на выходе из мельницы, 0,95 кг/с, тогда для поддержания заданного расхода материала на выходе мельницы, на входе в агрегат обжига уменьшают расход исходно- го материала на величину отклонения расхода от заданного

0,95-0,69 0,26 кг/с.

Если при этом текущая степень-декарбонизации ft, вычисленная по формуле

Ј jJ°kiexp(-E/RT)dt,

оказалась равной ft 45%, а заданная сте пень декарбонизации/J зад 60%, тогда вычисляют коэффициент, пропорционально которому изменяют расход топлива на входе в декарбонизатор

К2 -Р( &ft Сзад + A G ft зад) -0,047

Значит, расход топлива сокращают примерно на 5%. теперь расход топлива в де- карбонизаюр будет 171 нм3/ч. При этом из-за уменьшения расхода материала в декарбонизатор через 25 мин сокращается расход материала в струйную мельницу, Чтобы оставить способность мельницы к из- мельчению неизменной, уменьшают расход воздуха и т оплива на входе в мельницу пропорционально отклонению расхода материала: расход топлива уменьшают на F-% - 76 нм3/ч, воздуха на 5% - 1900 нм3/ч. 8 дальнейшем расход материала и степень декарбонизации не отклонялись от заданных.

Способ управления позволяет получить экономию топлива на 10%, уменьшение среднеквадратичных отклонений (дмспер- сии) тонкости помола в 2 раза и уменьшение среднеквадратичных отклонений степени декарбонизации сырьевого материала s Б раз. Устройство позволяет поддер- жиаать высокое качество обработки материала, что улучшает качество конечного продукта - цемента, извести, при постоянной заданной производительности агрегатов.

Формула изобретения

1. Способ управления процессом обработки карбонатного материала, включающий измерение температуры в зоне декарбонизации, определение коэффициента скорости кальцинирования, изменение подачи сырьевой смеси в агрегат обжига и измерение весового содержания известнякового компонента в сырьевой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки карбонатного материала в агрегате обжига и в проти- воточной газоструйной мельнице, задают время пребывания материала в агрегате обжига, вычисляют текущую степень декарбонизации путем интегрирования коэффициента скорости кальцинирования по времени пребывания материала в агрегате обжига, задают и измеряют расход материала на выходе из мельницы, определяют отклонения текущей степени декарбонизации и измеренного расхода материала от заданных значений, изменяют подачу топлива в агрегат обжига по значениям содержания известнякового комопнента в сырьевой смеси, задания расхода материала на выходе из мельницы и отклонения текущей степени декарбонизации от заданной, измеряют расход воздуха в мельницу и корректируют его подачу по значениям отклонения заданного и измеренного расходов материала на выходе из мельницы и с учетом коэффициента твердости материала и через время, равное пребыэзнупо материала в агрегате обжига, измеряют расход топлива в мельницу и корректируют его подачу по значениям откует ;ения заданного и измеренного расходов материала, заданного соотношения расходов топлива и воздуха, с учетом коэффициента твердости материала и через время, равное пребыванию материала в агрегате обжига, s изменение подачи сырьевой смеси в arperai о.Ожиг ведут по значению отклонения от и измеренного расхода мзтеоиал йькоде из меЛьницы,

2. Устройство упратен ;, процессом обработки карбонзтно о г к.зла, содержащее датчики температуря ч зоне цекар- бонизацчи и процентного содержания известнякового компонента в сырьевой смеси, задатчики пропорциональной и непропорциональной составляющей скоро- ,сти кальцинирования, первый, второй и третий блоки умножения, регулятор подачи сырьевой смеси а агрегат обжига и первый элементсравнения, причем датчик температуры s зоне декарбонизации и задатчик непропорциональной составляющей скорости кальцинирования подключены к соответствующим входам блока вычисления коэффициента скорости кальцинир( вания, выход которого подключен к одному из входов первого блока умножения, к другому входу которого подключен задатчик поопорциональной составляющей скорости кальцинирования, датчик процентного содержания известнякового компонента подключен к одному из входов второго блока умножения, выход первого элемента сравнения подклю- чен к регулятору подачи сырьевой смеси в агрегат обжига, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки материала в агрегате обжига и в противо- точной газоструйной мельнице, оно снабже- но датчиками расходов материала на выходе из мельницы, воздуха и топлива в мельницу, регуляторами подачи топлива в агрегат обжига, подачи топлива и воздуха в мельницу, задатчиками расхода материала, степени декарбонизации, расходов топлива и воздуха в мельницу, задатчиками времени интегрирования, твердости материала, соотношения расходов топлива и воздуха в мельницу, блоком интегрирования, вторым элементом сравнения, четвертым, пятым и шестым блоками умножения, двумя сумматорами и блоком запаздывания, причем выход первого блока умножения подключен к одному входу блока интегрирования, вы- ход задатчика времени интегрирования подключен к одному входу блока запаздывания и к другому входу блока интегрирования, выход которого подключен к одному из входов второго элемента сравне- ния, задатчик степени декарбонизации подключен к одному из входов третьего блока умножения и к другому входу второго элемента сравнения, выход которого подключен к одному из входов четвертого блока

умножения, задатчик расхода материала подключен к одному из входов первого элемента сравнения и к другому входу четвертого блока умножения, выход которого подключен к одному входу первого сумматора, датчик расхода материала подключен к другому входу первого элемента сравнения, выход которого подключен к другому входу блока запаздывания, к входу регулятора подачи сырьевой смеси в агрегат обжига и к другому входу третьего блока умножения, выход которого подключен к другому входу первого сумматора, выход которого подключен к другому входу второго блока умножения, выход которого подключен к регулятору подачи топлива в агрегат обжига, выход блока запаздывания подключен к одному из входов пятого блока умножения, другой вход которого соединен с задатчиком твердости материала, задатчик расхода воздуха подключен к одному из входов второго сумматора, другой вход которого соединен с выходом пятого блока умножения, выход второго сумматора подключен к одному из входов шестого блока умножения и к одному из входов регулятора подачи воздуха в мельницу, к другому входу которого подключен датчик расхода воздуха, задзтчик соотношения топлива и воздуха в мельницу подключен к другому входу шестого блока умножения, выход которого подключен к одному из входов регулятора подачи топлива в мельницу, к другому входу которого подключен датчик расхода топлива в мельницу.

Изобретение относится к автоматизации процессов обжига и измельчения строительных материалов, содержащих в составе исходного сырья известковую компоненту, и может быть использовано в строительной промышленности, Цель изобретения - повышение качества обработки карбонатного материала в агрегате обжига и в противоточной газоструйной мельнице. Для достижения поставленной цели блоком 4 определяют коэффициент скорости кальцинирования, вычисляют текущую степень декарбонизации путем интегрирования блоком 8 коэффициента скорости кальцинирования по времени пребывания материала в агрегате обжига, определяют отклонения текущей степени декарбонизации и измеренного расхода материала от заданных эадатчика- ми 11 и 13 значений, изменяют подачу топ- лийа в агрегат обжига регулятором 31 по значениям содержания известнякового компонента в сырьевой смеси, измеренным датчиком 19, задания задатчиком 13 расхода материала на выходе из мельницы и отклонения измеренной степени декарбонизации от заданной, корректируют подачу топлива и воздуха в мельницу регуляторами 31 и 27 по значениям отклонения заданного и измеренного расходов материала на выходе из мельницы с учетом коэффициента твердости материала, заданного задатчиком 24, и через промежуток времени, равный пребыванию материала Б агрега- те обжига, а изменение по чачи сырьевой смеси в обжигоаый агрегат ведут по значению отклонения от задания измеренного расхода материала на выходе мельницы. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. ЖНЖ L сл с о о Qs о 4