книги из ГПНТБ / Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов

На розлив

Рис. 108. Упрощенная функциональная схема автоматизации процесса упаривания мисцеллы и уваривания ос­ ветленной канифоли:

/ — сборники раствора осветленной канифоли; 2 — испарители бензина; 3 — сепараторы; 4 — конденсаторы-холодильники; 5 — подо­ греватель; 6 — канифолеуваривательная колонна; 7 — конденсатор-холодильник; 8 — флорентина; 9 — трехкамерный вакуум-прием­ ник уваренной канифоли

бранными приводами и позиционерами устанавливаются на паро­ проводах подачи греющего пара. Температура мисцеллы на выходе из испарителя составляет 128° С. При этой температуре происходит наиболее полное испарение из мисцеллы легкой фракции бензина. В случае понижения температуры мисцеллы для удаления бензина из канифоли приходится увеличивать тепловую нагрузку канифолеуваривательной колонны 6, что приводит к нарушениям технологи­ ческого режима уваривания канифоли и ухудшению ее качества. Превышение температуры выше 128° С ведет к окислению канифоли, образованию канифольных масел, т. е. к ухудшению ее качествен­ ных показателей.

ПИ-регулятор (поз. 6) стабилизирует температуру среды в ниж­ ней части канифолеуваривательной колонны 6, причем исполни­ тельное устройство регулятора в виде регулирующего клапана с мембр-анным приводом и позиционером устанавливается на паро­ проводе подачи острого греющего пара в колонну. Температура уваренной канифоли на выходе из колонны должна быть равна 170° С. Снижение температуры приводит к неполному отделению от канифоли тяжелых фракций бензина, а также скипидара и, сле­ довательно, к уменьшению температуры размягчения канифоли, а увеличение температуры вызывает возрастание выхода кани­ фольных масел (продуктов термического разложения канифоли) и потемнение готовой канифоли.

Манометрическим термометром измеряется температура мис­ целлы на выходе из подогревателя 5 (поз. 7), а техническими ртут­ ными стеклянными термометрами — температура охлаждающей воды на выходе из конденсаторов-холодильников 4, на выходе упаренной мисцеллы из сепараторов 3, в верхней части канифоле­ уваривательной колонны б и в других местах (на схеме не поакзано).

ум-приемника для канифоли 9. Посредством двухпозиционного крана дистанционного управления, пневматического двухпозицион­ ного поршневого привода и регулирующего крана осуществляется ручное двухпозиционное дистанционное управление перепуском ка­ нифоли из одной части вакуум-приемника в другую (поз. 13, 14).

Расходомером переменного перепада измеряется расход мис­ целлы, перекачиваемой в испарители 2 (поз. 15).

Манометрами общего назначения с латунной трубчатой пружи­ ной измеряется давление греющего водяного пара перед испари­ телями в процессе упаривания мисцеллы (поз. 16, 17, 18), перед подогревателем мисцеллы( поз. 19) и др. (на схеме не показано). Вакуумметрами общего назначения с латунной трубчатой пружиной измеряется разрежение в вакуум-приемнике канифоли 9 (поз. 20,21).

Автоматизация процесса упаривания мисцеллы и уваривания окисленных смоляных кислот. На рис. 109 приведена упрощенная функциональная схема автоматизации процесса упаривания мис­ целлы и уваривания окисленных смоляных кислот.

308

Окисленные смоляные кислоты — ценный продукт, так как об­ ладают повышенной температурой плавления, высокими диэлект­ рическими свойствами, повышенной вязкостью.

Раствор окисленных смоляных кислот поступает в сборник 1, а оттуда в испаритель бензина 2 для упаривания мисцеллы. Упа­ ренная мисцелла в сепараторе 3 разделяется на пары бензина, ко­ торые затем конденсируются в конденсаторах-холодильниках 4, и на жидкую упаренную Мисцеллу, затем поступающую через гид­ равлический затвор 5 в подогреватель 6 и далее в канифолеуваривательную колонну 7. Образующиеся в колонне пары конденсиру­ ются в конденсаторе-холодильнике 8, после чего конденсат через гидравлический затвор 9 направляется в сборник 10 и далее— на производство. Уваренная смола из колонны поступает в вакуумприемник 11 и направляется на розлив.

Бензино-бутанольная смесь из конденсаторов-холодильников 4 поступает в сборник 12, а оттуда в колонну 13 для промывки во­ дойОтделение бензина от воды производится во флорентине 14.

ПИ-регулятор стабилизирует температуру в нижней части канифолеуваривательной колонны 7 (поз. 1), причем исполнительное устройство в виде регулирующего клапана с мембранным исполни­ тельным механизмом и позиционером устанавливается на паропро­ воде острого водяного пара, а первичный измерительный преобра­ зователь в виде термобаллона манометрического термометра — на выходе уваренной канифоли из колонны (^=170°С).

Для измерения и записи температуры на выходе из испари­ теля 2 и подогревателя 6 (поз. 2), на выходе паров из верхней части и смолы из нижней части канифолеуваривательной колонны 7 (поз. 3) используются манометрические термометры.

Расходомером постоянного перепада — ротаметром с пневмати­ ческим передающим преобразователем измеряется расход окислен­ ных смоляных кислот в трубопроводе перед испарителем 2 (поз. 4).

смолы 11. Посредством двухпозиционного крана дистанционного управления, пневматического двухпозиционного поршневого привода и регулирующего крана осуществляется ручное двухпозиционное дистанционное управление перепуском уваренной смолы из одной части вакуум-приемника в другую (поз. 13, 14). Уровень раздела фаз воды и бензина во флорентине 14 измеряется буйковым уров­ немером (поз. 15).

Манометрами общего назначения с латунной трубчатой пружи­

310

ной измеряется давление греющего водяного пара перед испари­ телем 2 (поз. 16), перед подогревателем 6 (поз. 17), а также дав­ ление мисцеллы, конденсата и других жидкостей после насосов (на схеме не показано).

Вакуумметрами общего назначения с латунной трубчатой пру­ жиной измеряется разрежение в вакуум-приемнике смолы 11

(поз. 18, 19).

Автоматизация производства пирогенетической переработки древесины

Автоматизация процесса сушки древесных тюлек. Количество влаги в древесине во время пиролиза (процесса разложения дре­ весины при воздействии на нее высокой температуры без доступа воздуха) оказывает значительное влияние на производительность вертикальной реторты, на расход топлива, на качество конденсата парогазов, на выход и механическую прочность угля. Чем больше влаги в древесине, тем медленнее идет процесс пиролиза и тем больше требуется тепла на сушку и пиролиз и на переработку жижки. Чем меньше влаги содержит древесина, поступающая в ре­ торту для термического разложения, тем быстрее протекает про­ цесс пиролиза и тем выше может быть его температура. Поэтому древесные тюльки подвергают предварительной сушке в непре­ рывно действующей сушилке.

На рис. 110 приведена упрощенная функциональная схема ав­ томатизации процесса сушки древесных тюлек.

Важными показателями дымовых газов, поступающих в су­ шилку, являются их температура и содержание кислорода. Темпе­ ратура дымовых газов на входе в сушилку не должна превышать 300° С. При более высокой температуре в сушилке начинается тер­ мическое разложение древесины, что приводит к потерям продук­ тов пиролиза, не улавливаемых в сушилке. При более низких тем­ пературах возрастает влажность выходящей из сушилки древе­ сины, вследствие чего ухудшается работа реторты.

Содержание кислорода в топочных газах не должно превы­ шать 5%. При повышенном содержании кислорода возможно за­ горание древесины в сушилке, а также возникновение окислитель­ ных реакций, т- е. термического разложения. Поэтому содержание кислорода в топочных газах контролируется и сигнализируется

сжигания топлива в топке. Иными словами, для снижения концен­ трации кислорода необходимо добиться минимального значения коэффициента избытка воздуха, при котором, однако, еще не воз­ никает химического недожога, т. е. горючие компоненты топлива полностью сгорают.

Автоматическое регулирование соотношения расходов сжигае­ мого генераторного газа и воздуха осуществляется ПИ-регулято-

311

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