книги из ГПНТБ / Боронихин А.С. Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на предприятиях промышленности строительных материалов учеб. для техникумов

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

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

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

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

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

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

Для обеспечения нормальной работы агрегата имеется сигна­ лизация: предпусковая звуковая; состояния механизмов (сигналь­ ные лампы горят ровным светом при работе механизмов и не горят совсем при нормальной их остановке; при аварийной останов­ ке лампы мигают); превышения температуры колосниковой решетки горячей зоны холодильника; превышения верхнего уровня сырья в бункере.

Автоматизация колосникового холодильника. Современные мощ­ ные вращающиеся печи оснащают холодильниками переталкиваю­ щего типа. Наиболее широкое распространение нашли колоснико­ вые холодильники типа «Волга» с горизонтальной колосниковой решеткой. Назначение их состоит в обеспечении охлаждения це­ ментного клинкера, выходящего из вращающейся цементной печи, и возврата в печь отобранного от клинкера тепла.

Цементный клинкер, имеющий на выходе из печи температуру 1100° С, поступает на колосниковую решетку холодильника. По­ движные колосники холодильника благодаря возвратно-поступатель­ ному движению перемещают клинкер по колосниковой решетке. В процессе этого перемещения клинкер охлаждается холодным воз­ духом, который продувается при помощи вентиляторов острого и общего дутья через зазоры между колосниками и через слой клин­ кера. Вентиляторы острого дутья подают воздух снизу непосредст­ венно на падающий из печи на решетку раскаленный клинкер. Часть воздуха (70—80% общего количества воздуха, участвующего в процессе), нагретого теплом клинкера, поступает в печь для обес­ печения сжигания топлива. Это — вторичный воздух. Избыточный воздух, составляющий 20—30% общего количества, отбирается из холодильника дымососом и через устройства для его очистки и дымовую трубу выбрасывается в атмосферу.

Проходя через холодильник, клинкер охлаждается до темпе­ ратуры 50—70° С, на выходе из холодильника измельчается установ­ ленной здесь дробилкой, поступает на клинкерный конвейер и да­ лее на склад. Мелкий клинкер, просыпавшийся через колосниковые решетки холодильника, подается цепными конвейерами просыпи, установленными под колосниковыми решетками, на основной клин­ керный конвейер. Пыль, осажденная в аспирационной установке, ячейковым питателем и транспортным шнеком подается на тот же клинкерный конвейер.

В проектах современных цементных заводов предусмотрена по­ дача клинкера не на склад, а непосредственно в бункера цементных мельниц. Это стало возможным благодаря применению новых колосниковых холодильников, обеспечивающих охлаждение клин­ кера до необходимой для помола температуры. При использовании рекуператорных холодильников клинкер имеет еще высокую тем­ пературу и его следует дополнительно охлаждать на клинкерном складе, а потом уже размалывать.

Электроприводами механизмов холодильника управляют ди­ станционно со щита машиниста печи. В соответствии с этим в управ-

249