Автоматизация вращающейся печи

Вращающаяся печь является сложным объектом автоматизации, но в то же время важным, поскольку правильный режим обеспечивает однородность и высокое качество обожженного магнезита, удлинение срока службы футеровки, увеличение коэффициента использования печи, а также снижение удельного расхода топлива. Назначение системы автоматического регулирования состоит в обеспечении стабилизации качества обжига, снижении расхода топлива и ручного труда.

На стабильность технологического процесса обжига оказывают влияние следующие факторы:

колебания подачи сырья в печь;

неравномерность скорости движения материала в печи из-за изменения
гранулометрического состава сырья;

колебания температуры в зоне подогрева из-за изменения
физико-химических свойств сырья;

колебания температуры в зоне обжига;

колебания давления газа, поступающего на горение.

Процесс горения топлива зависит от количества подаваемого в печь воздуха. Обычно во вращающейся печи воздух подается от вентилятора высокого давления и через холодильник за счет разряжения в печи.

Поддержание определенного соотношения между количеством подаваемого воздуха и топлива, необходимого для горения, является непременным условием получения максимальной температуры факела, а следовательно, и повышается экономичность процесса горения. Если количество воздуха подается больше, чем необходимо для горения, то температура факела становится ниже и происходит пережог топлива. При подаче меньшего количества воздуха температура факела уменьшается и происходит неполное сгорание топлива. В обоих случаях из-за нарушения указанного соотношения, для получения оптимальной температуры горения необходимо осуществлять управление технологическим процессом. Необходимое соотношение воздуха и природного газа устанавливается с помощью датчика этих регуляторов расхода. Сигналы передаются на преобразующие измерительные приборы, на исполнительные механизмы, которые управляются регулирующими дросселями. Расход первичного воздуха и газа измеряется сужающимися устройствами и измеряются измерительными приборами.

Автоматическая система регулирования подачи воздуха полностью обеспечивает экономичное горение топлива.

При контроле теоретического коэффициента избытка необходим дополнительный контроль фактического коэффициента избытка воздуха по составу отходящих дымовых газов, по анализу на содержание кислорода.

Не менее важным параметром при обжиге магнезита является температура. Одно из основных условий нормального обжига материала - это поддержание установленных температур в зоне обжига.

Температура - это наиболее важный контролируемый параметр для печей. Если температура будет выше установленной, то магнезит будет пережженным. Если температура будет ниже установленной, то магнезит будет содержать недожог. Температура в печи изменяется по ряду причин, которые контролируются приборами. При управлении температурным режимом обжига, должно достигаться изменение температуры по ходу обжига.

Для обеспечения более полного контроля режима работы печи, а также для получения возможности исследования печи, как объекта автоматического регулирования, оказалось необходимым усовершенствовать существующую систему с помощью разработки и введения в эксплуатацию дополнительных узлов автоматического регулирования и контроля.

Измерение температуры во вращающихся печах связано с затруднениями как установки измерительных элементов (термопар), так как они должны вращаться вместе с барабаном печи и обжигаемый материал, продвигаясь по печи, соприкасается с измерительным элементом, так и передачи, показаний от термопары к вторичному прибору, расположенному на щите управления работой печи. Измерение температуры радиационными пирометрами, связано со значительными и непостоянными по величине погрешностями из-за большой запыленности воздуха и продуктов сгорания в печи, через слой которых происходит измерение температуры.

Измерение температуры порядка 500-600°С в зоне подогрева, осуществляется хромель-алюмелевыми термопарами, установленными в барабан вращающейся части печи. Рабочий конец термопары выступает в рабочее пространство печи, соприкасается с обжигаемым материалом, когда термопара внизу, и омываемая продуктами сгорания, когда термопара наверху. Поэтому показания этой термопары имеют среднее значение. Сравнительно низкие температуры и еще небольшая твердость обжигаемого материала в этой зоне создают условия, при которых термопара здесь служит практически неограниченно длительное время.

Для эффективного ведения технологического режима обжига необходимо измерить температуру в зоне обжига, которой в основном определяется качество сырья. Температура в зоне обжига достигает 1500°С. Для защиты термопары, выходящей в пространство печи, от истирания в футеровке печи выполнены специальные «карманы». На конец термопары, находящейся в «кармане», перемещение материала вдоль печи, изнашивающее термопару, не оказывает воздействия. При вращении барабана печи в «карман» засыпается обжигаемый материал и термопара нагревается до температуры материала.

Подача показаний от термопары к вторичному прибору осуществляется при помощи специальных троллей и токосъемников. Измерение температуры в зоне обжига осуществляется платинородной и специальными термопарами, армированными в фарфоровые и алундовые защитные чехлы.

Главной задачей, которую должна решать комплексная система автоматического регулирования является автоматическое поддержание заданного качества продукции при максимальной производительности установки и при экономичном режиме производства. Для решения этой задачи необходим непрерывный автоматический контроль качества сырья и готовой продукции, температуры в зоне обжига и других. В схеме автоматизации предусмотрена звуковая сигнализация при нарушении давления воздуха в воздухопроводе перед горелками, остановке дымососа и отключении электроэнергии. Во всех случаях происходит отсечка газа предохранительными клапанами.

Показания вторичных приборов тепловых и технологических параметров работы печи объединены в три основные группы и вынесены на три специальных щита:

щит управления обжигальщика;

щит машиниста котла-утилизатора;

щит оператора преобразовательной подстанции отделения «Газоочистка».

На щит обжигальщика вращающейся печи вынесены следующие приборы:

автоматический самопишущий потенциометр ПСР-1-52 для контроля температуры в пылевой камере;

автоматический самопишущий потенциометр ПСР-1-0,1 для контроля температуры отходящих газов в газоходе;

автоматический самопишущий прибор с дифференциально-трансформаторной схемой ДСР-1-14 для контроля разряжения в газоходе;

автоматический самопишущий прибор с дифференцально-трансформаторной схемой АСД-2564 для контроля расхода газа, подаваемого в печь:

автоматический прибор с дифференциально-трансформаторной схемой ОБМ-160 для контроля давления газа, поступающего на горение;

вторичный прибор ВФС-М2Г-РР для контроля за загрузкой материала во вращающуюся печь с помощью ДН-959-63;

задатчик дистанционный пультовый сдвоенный 2ДЗН-24-У-4 для увеличения или снижения загрузки магнезита во вращающуюся печь;

вторичный прибор ВФС-4 для контроля производительности вращающейся печи.

Кроме этого имеются следующие приборы для контроля печи:

пружинный монометр ОБ 14-1 -100 для контроля за давлением газа, мазута в магистрали;

сигнализатор падения давления газа, мазута СПДН-300.

Для повышения производительности и улучшения условий труда и качества продукции устанавливаю компьютерную систему, где все данные работы печи выводятся на экран. С помощью этого можно более точно регулировать режим работы печи.

Заключение

вращающийся печь топливо тепловой

В данном курсовом проекте были выполнены теплотехнические расчеты вращающейся печи 3,6х90 м для обжига цементного клинкера по мокрому способу. В качестве топлива используется природный газ из групп северных месторождений Западной Сибири.