Меню

Работа цементной вращающейся печи



Работа цементной вращающейся печи

Самой значительной статьей в себестоимости цемента являются затраты на топливо при обжиге клинкера. Эти затраты резко возрастают в условиях нестабильного режима работы вращающихся печей. Кроме того, нестабильность режима ведет к снижению активности клинкера и выпуску бракованной продукции. Таким образом, для интенсификации процесса обжига, снижения себестоимости и повышения качества цемента необходимо обеспечить наиболее стабильную работу печи в заданном режиме, определенном для данных технологических условий обжига с учетом опыта эксплуатации печей и результатов промышленных испытаний.

Вращающиеся печи мокрого способа производства являются сложными объектами с большим количеством взаимосвязанных параметров, характеризующих сложные тепломассообменные, физико-химические и химические процессы обжига цементного клинкера [1]. Кроме этого, сложность в управлении таким агрегатом состоит в том, что все эти процессы протекают в одном аппарате и нет возможности обособлено влиять на протекание отдельного процесса. Так, добавление топлива на горение приводит к увеличению тепла поступающего во все зоны печи, и может быть причиной возникновения «слоения» материала вследствие зависимости скорости его движения от температуры [2].

Все эти условия делают детерминированные модели для такого объекта не эффективными [4, 6], поэтому алгоритм управления был разработан на основе теории нечетких множеств [3, 7, 10]. Кроме этого, данная теория позволяет включать в состав контролируемых параметров параметры, значения которых не могут быть определены численно или с точностью, достаточной для детерминированных расчетов.

Алгоритм работы (рис. 1) системы (рис. 2) построен на следующих положениях.

1. Степень и характер возмущения определяются по тепловому состоянию печи, то есть необходимое стабилизирующее воздействие не зависит от первопричины возмущения (если ситуация не является аварийной).

Рис. 1. Алгоритм принятия решения

2. Печь разбивается на несколько технологических частей (зон), и управляющие воздействия определяются по вектору состояний этих частей. Исходя из этого принципа, поддержание необходимого режима обжига заключается в перераспределении тепла между технологическими частями печи.

3. Количество теплоты, подаваемой в технологическую зону печи, складывается из теплоты, необходимой для возмещения потери теплоты в зоне и теплоты для компенсации текущего изменения параметра. Это положение позволяет в информационной системе произвести объединение нечеткой модели и детерминированных зависимостей [5].

4. Выделен допустимый интервал изменения объемной удельной тепловой мощности печи, при которой следует поддерживать постоянную производительность печи. Вне этого интервала поддерживается постоянный тепловой режим с изменением производительности.

Рис. 2. Советующая система по управлению цементной вращающейся печью

Состояние технологических частей печи представляется в системе как лингвистические переменные и оценивается в словесном виде. Количество технологических частей печи устанавливается оператором. Это количество определяется количеством измерительной аппаратуры и может быть от 2 до 4. В системе предусмотрены следующие технологические части: холодная часть печи; зона декарбонизации; горячая часть печи; холодильник.

Каждая из частей печи характеризуется минимальным набором контролируемых параметров, если система определяет что наличие параметров недостаточное, то выделение этой технологической части в виде лингвистической переменной блокируется. Пользователь может убирать или добавлять имеющиеся контролируемые параметры. Когда количество параметров становится недостаточным для оценки состояния технологической части печи, она автоматически объединяется с соседней.

Множество состояний технологических частей печи определяет температурную карту печного агрегата и определяет необходимые управляющие воздействия для более рационального перераспределения тепла.

В системе оценка состояния технологических частей печи показана как словесно, так и цветовой схемой, что позволяет оператору более наглядно оценивать текущую технологическую ситуацию. С помощью лингвистических переменных, характеризующих тепловое состояние частей печи определяются необходимые значения управляющих параметров для вывода печного агрегата в наилучшее технологическое состояние и обеспечивающие стабильную работу с наилучшими показателями.

Функция принадлежности выходного параметра m′В(y) j-го правила для N входных параметров определяется как:

m′В(y) = ∩k(Rkj(x, y)°mAk(x)); k = 1. N,

где Rkj(x, y) – матрица отношения j-го правила k-го параметра; ° – операция минимаксной композиции.

Алгоритм на основе нечеткой логики дополняется детерминированными зависимостями, которые учитывают изменение химических и физических свойств шлама. Применение этих зависимостей позволяет корректировать результат и работать не только на основании текущего технологического состояния, но и предсказывать его дальнейшее изменение. Кроме этого, в системе используются алгоритмы, ограничивающие и контролирующие работу нечеткого алгоритма. Управляющие параметры ограничиваются следующим образом:

а) расход топлива – по тепловой мощности печи;

б) разрежение в пыльной камере – по коэффициенту избытка воздуха;

в) положение горелки, дросселя и завихрителя – по положению зоны горения факела.

Рассчитанные системой необходимые значения управляющих параметров могут быть использованы в качестве заданий для ПИД регуляторов нижнего уровня, осуществляющих управление исполнительными механизмами шиберов и задвижек.

В системе имеется возможность для добавления новых технологических параметров, редактирования свойств и определения новых правил. Множество значений параметра задается как отклонения от наилучшего значения, которое определяется технологом.

Система позволяет выполнять действия:

Читайте также:  Звукоизоляция под цементную стяжку

1. По введенным значениям контролируемых на печи параметров проводится анализ технологического состояния печного агрегата.

2. Исходя из анализа состояния печи, предлагаются действия по нормализации режима обжига, в том числе перевод печи на «тихий ход».

3. Имеется возможность предварительной оценки величины расхода топлива на основе теплового баланса печного агрегата и сравнение с реальным расходом топлива.

Система позволяет связываться со SCADA-системой с помощью OPC-сервера. Таким образом, в систему поступают оперативные показания датчиков через теги SCADA-системы и в то же время обеспечивается надежность работы информационной системы в целом (система может выполняться на другом компьютере и быть аппаратно независимой).

В дальнейшем планируется использовать результаты работы алгоритма системы не только для получения рекомендаций, но и для непосредственного управление цементной вращающейся печью мокрого способа производства в реальном режиме времени.

Основные преимущества предложенной системы следующие:

1. Предложена советующая система для машинистов вращающихся печей мокрого способа производства. Она является инструментом технолога цеха «Обжиг» и облегчает разработку и осуществление единообразной схемы управления режимом обжига цементного клинкера.

2. По сравнению с субъективным управлением машиниста разработанная система имеет ряд преимуществ: она охватывает весь спектр имеющейся информации; при определении управляющего воздействия производятся теплотехнические расчеты, дополняющие показания контролируемых параметров; производится постоянный контроль технологического состояния печного агрегата.

3. Применение теории нечетких множеств позволило создать более эффективный алгоритм по сравнению с детерминированными и статистическими моделями [8, 9], а также включить в набор контролируемых параметры, которые могут быть выражены только в словесном виде или точное определение затруднительно для данных условий.

4. Применение системы позволит облегчить работу оператору печи, предупредить сложные технологические ситуации, заблаговременно оповестить машиниста об опасной ситуации (это позволит принять своевременные меры, обеспечит экономию энергоресурсов и предотвратит выпуск бракованной продукции).

5. Представленная информационная система предоставляет возможность технологу разрабатывать необходимую схему поддержания наилучшего режима обжига, менять ее в зависимости от изменения технологических факторов и реализовывать непосредственно на объекте.

6. Наборы контролируемых параметров в системе жестко не заданы, что делает возможным менять параметры из анализируемого набора в зависимости от наличия измеряемых датчиков.

Предложен алгоритм управления теплотехнологическим агрегатом, в котором оценивается его тепловое состоянию печи и управление заключается в перераспределении теплоты между технологическими частями агрегата. Алгоритм реализован в виде советующей системы по управлению цементной вращающейся печью мокрого способа производства, которая в отличие от существующих включает управление на основе синтеза нечеткого вывода и детерминированных зависимостей.

Рецензенты:

Беседин П.В., д.т.н., профессор кафедры технологии стекла и керамики, ФГБОУ ВПО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова», г. Белгород;

Носов О.А., д.т.н., профессор, проректор по научной работе, НОУ ВПО «Белгородский инженерно-экономический институт», г. Белгород.

Источник

1, Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий отимизации. Связь между производительностью, стойкостью футеровки, качеством клинкера, пылеуносом из печи и удельным расходом топлива

Название 1, Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий отимизации. Связь между производительностью, стойкостью футеровки, качеством клинкера, пылеуносом из печи и удельным расходом топлива
Анкор 1.doc
Дата 20.01.2018
Размер 39.66 Mb.
Формат файла
Имя файла 1.doc
Тип Документы
#14611
страница 1 из 5
Подборка по базе: Черновик Дипломной Работы222.rtf, Результативная часть работы таблицы.pdf, Рациональная организация работы ВЧД.docx, практические работы_Анализ точности.pdf, Рекомендации по выполнению контрольной работы.pdf, Тэкст як прадмет работы рэдактара.docx, ПЗ для работы с текстовым редактором WORD.docx, Титульный лист для практической работы.docx, Отчеты_маткад_4 работы с разбивкой по пунктам.docx, Титульный лист для практической работы.docx

1, Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий отимизации. Связь между производительностью, стойкостью футеровки, качеством клинкера, пылеуносом из печи и удельным расходом топлива. Основные расходные статьи теплового баланса печи, способы расчета и значения. Пути экономии топлива при обжиге цементного клинкера. Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена. Вывод уравнения Эйгена. Коэффициент теплопотерь, его изменение по длине печи и зависимость от вида топлива и избытка воздуха. Физическая сущность уравнения Эйгена. Пути снижения тепла в горячей части печи.

2. Клинкерные холодильники. Схема и параметры работы, распределение воздуха по колосниковому холодильнику, роль острого и общего дутья, межкамерных перегородок. Рациональные размеры и частота колебания решеток, высота слоя клинкера в горячей и холодной камерах. Аэродинамическое сопротивление слоя клинкера и его зависимость от гранулометрии клинкера и температуры воздуха. Повышение эффективности работы рекуператорных (планетарных) холодильников. Тепловой баланс и КПД холодильника. Модернизация конструкции и оптимизация работы холодильников.

3. Футеровка вращающейся печи, назначение футеровки. Оптимальный вид огнеупора для отдельных технологических зон. Способы укладки и крепления кирпича. Особенности футеровки цепных завес, переходных участков между зонами, порогов печей. Формирование защитной обмазки и ее влияние на длительность службы огнеупора в зоне спекания. Влияние состава сырья (по основным, дополнительным оксидам, модульным характеристикам) и режима сжигания топлива на стойкость футеровки. Пути повышения стойкости футеровки.

4. Теплообменные устройства во вращающихся печах мокрого способа производства. Способы навески цепей, преимущества и недостатки различных видов навесок. Масса, поверхность, коэффициент плотности цепных завес и изменение этих параметров по отдельным участкам. Подбор рациональных теплообменных устройств в зависимости от изменения физических свойств шлама при его сушке на участках текучего, вязкого шлама и сыпучего материала. Определение зоны пылеобразования и пылеулавливания. Вид теплообмена, оптимальная скорость и заполнение материалом различных участков цепной завесы. Керамические теплообменники.
5. Теоретические и практические основы сжигания различных видов топлива во вращающейся печи. Способы оптимизации теплообмена, роль температуры горения, степени черноты факела и материала. Рациональное сжигание топлива, влияние отдельных факторов: вида, состава и параметров подготовки форсуночного топлива, скорости вылета топлива и количества первичного воздуха, коэффициента избытка и температуры вторичного воздуха, положения форсунки и условия подачи пыли в факельное пространство.

6. Клинкерное пыление во вращающихся печах и его влияние на эксплуатационные параметры печи. Причины клинкерного пыления: роль состава сырья по основным и дополнительным оксидам, фазового состава клинкера, свойств и количества жидкой фазы, режима обжига и условий горения топлива. Связь между активностью, фракционным составом клинкера и положением зоны спекания в печи. Механизм клинкерного пыления, роль возгоняемых соединений на прочность спёков. Способы предотвращения клинкерного пыления.

7. Влияние свойств сырья и режима обжига на качество клинкера. Оптимальная тонкость помола сырья, какой минерал может содержаться в крупной фракции, а какой нет и почему? Влияние примесей и закисного железа в сырье на активность отдельных минералов и клинкера. Особенности сжигания серсодержащего топлива для получения высококачественного клинкера, условия образования силикосульфата кальция и его влияние на качество клинкера.

8. Кольца во вращающихся печах и настыли в теплообменниках. Виды колец в различных зонах, их размеры и влияние на технологический режим работы агрегата и качество клинкера. Химический и фазовый состав отдельных колец. Причины, механизм образования, способы предотвращения и устранения колец и настылей.

9. Использование техногенных материалов в качестве сырьевого компонента для производства цементного клинкера. Применение топливных зол, белитового шлама, кислых, основных, металлургических и высокоосновных сталеплавильных шлаков. Основной критерий, определяющий степень снижения удельного расхода тепла при их применении, дать разъяснения различного влияния. Способы использования техногенных продуктов при мокром и сухом способах производства. Двухклинкерные цементы: получение с использованием шлака и свойства.

10. Использование печных пылей в производстве цемента и других отраслях промышленности. Способы возврата пыли в различные зоны печи, преимущества и недостатки отдельных способов по их влиянию на пылеунос, стабильность работы печи, тепломассообмен, удельный расход тепла, горение топлива и качество клинкера. Обжиг пыли в отдельной печи, особенности подготовки смеси и параметров работы вращающейся печи. Возможность использования пыли для производства смешанных цементов, шлакощелочных вяжущих, тампонажных цементов, для дорожного строительства.

1. Оптимизация работы цементных вращающихся печей, основной критерий оптимизации.

1. производительности печи – Gкл, (т/ч);

2. качества клинкера – Акл (МПа);

3. гранулометрии клинкера – КП, (%);

4. стойкости футеровки — Nфут, (сут);

5. удельного расхода топлива – ХТ, (кут/т) или qуд, (кДж/кг);

6. пылеуноса из печи – ПУ (%).

Производительность печи определяется размером печи, а размер печи определяет тепловую мощность печи (это количество теплоты (энергии), которое можно реализовать в данном агрегате в единицу времени), т.е. увеличить производительность печи можно уменьшением удельного расхода топлива.

Гранулометрия клинкера. Зачастую возникает на печах ситуация, когда клинкер гранулируется частично и большая доля его выходит в виде мелкой фракции, менее I мм, т.е. клинкерная пыль. При клинкерном пылении увеличивается удельный расход топлива и при увеличенном расходе топлива увеличивается клинкерное пыление.

Стойкость футеровки. Выражается сроком службы огнеупоров в самой напряженной зоне (спекания).

Критерий оптимизации (основной показатель, который определяет большинство решаемых задач) должен соответствовать 2-м условиям:

1. Д.б. связан со всеми остальными

2. Не д.б. экстремума

Тепловая мощность печи:

Vгаза сумма =Vгаза с + Vгаза м ; Vгаза с =1,5 м 3 ; Vгаза м =2,0 м 3 ; ПУ=К·q 2 уд.

Приведенные данные однозначно свидетельствуют, что все показатели печи зависят от удельного расхода топлива, а именно при уменьшении удельного расхода топлива пропорционально увел. производительность печи, повышается стойкость футеровки, предотвращается клинкерное пыление. С пылевыносом из печи и уменьшается объем отходящих газов и выброс СО2 в атмосферу в результате чего улучшается экология окружающей среды.

Расходные статьи теплового баланса

Общий расход тепла составляет6000 кДж/кг.кл.

— Затраты на испарение влаги из сырья: Qисп=2500·G w воды

— Потери тепла с отходящими из печи газами:

— Потери тепла с выносимой из печи пылью: Qп=Qп общ ·Сп общ ·tп общ ;

Если рассмотреть расходные статьи теплового баланса печи. То видно, что в холодной ее части из общих 6000 кДж/кг.кл расходуется около 3600(60%) из них 2500 на испарение воды, 1000 с отходящими газами и 100 через корпус, который связан с теплопотерями через корпус. В горячей части печи потери, исключая ТЭК составляют около 700 кДж/кг.кл, которые связаны с теплопотерями через корпус и с клинкером(200), отсюда казалось бы очевидный вывод, что в первую очередь надо снизить затраты тепла в холодной части печи и особенно на испарение воды. Однако практика показывает, что такой подход не всегда оправдан, так например данные по ФРГ свидетельствует, что эта зависимость не всегда соблюдается.

Wшл, % 42 40 40 40 39 37 35 32
Q,кут/т.кл 214 236 286 203 196 229 178 174

Роль потерь тепла в горячей части печи с учетом работ Эйгена

Эйген разбил печь на две тепловые системы и написал ур-я теплового баланса для гор.

Где: qг – потери с газовым потоком; qм – приход с материалом; qтk – ТЭК; t – t-ра газа на границе системы; ∆Х – уд. расход топлива.

х=(qтk –qм+q гтс чк+qкл)/ (1- Lпг/Q p н с·t)

m=1/(1- Lпг/Q p н ·с·t) коэффициент теплопотерь Эйгена

Х=mqoc+ mqпот ∆Х=m∆q гтс пот

(Lпг/Q p н)∙ С=0,0005

m=1/(1- 0,0005t) коэффициент теплопотерь

Физическая сущность уравнений Эйгена

закон Стефана-Больцмана, но для печи предложил Блохх

5,67 — излучение абсолютно черного тела;

Ем — степень черноты материала не превышает 1;

Еф — степень черноты газа;

Тф – t-ра факела; аг — поглощающая способность газа;

Тм – t-ра м-ла по абсолютной шкале.

Если на 5 % уменьшить температуру газа, то теплообмен уменьшается на 20 % и следовательно Q снизится.

tф=(х+ qв— Qл)/Vп.гСп.г

Пример:

1)

2)

m=∆Х/∆q гтс пот=6000/1000=6
3)

Коэффициент m зависит не только от t-ры, но и от соотношения Lnг/Qн Р (от состава, вида топлива и количества избытка воздуха). Чем больше будет это отношение, тем больше будет коэффициент теплопотерь. Наибольшее это отношение имеет газообразное топливо затем мазут и уголь.

Влияние α. При переходе от газа у углю теоретическая температура горения увеличивается.

Это положение имеет важное практическое значение при управлении печью, так например, чтобы разогреть клинкер в зоне спекания при несколько пониженной температуре необходимо на газе затратить 40-60 минут ,а на угле 10-15 минут. => чем выше α, тем ↑ объем продуктов горения и следовательно > будет m. При α=1.1 мах m для газа равен 12, для мазута 8,для сухого угля.

ЗНАЧЕНИЕ ПОДСОСОВ ХОЛОДНОГО ВОЗДУХА В ГОРЯЧЕЙ ЧАСТЕ ПЕЧИ

; ;

ΔP W Подсосы Температура усредненного воздуха в печь
мм вод.ст. м/с тыс.м 3 % tв в , о С
470
2 5,7 20 15 400
4 8,0 29 22 370
7 10,6 38 29 335


Δtв в = 120 о С; Δtф = 1800 – 1710 = 90 о С (5%)

ΔQл = 120 – 101 = 19 кВт/м 2 ≈ 16%

В связи с тем что м/у вращающейся печью и головкой холодильника имеется некоторый зазор через который подсасывается воздух. Учитывая, что температура холодного воздуха достаточно низкая и имеет пониженную вязкость, особенно при увеличении разряжения в горячей головке печи. это приводит к понижению температуры вторичного воздуха и факела и следовательно к значительному уменьшению Q (теплообмена).

Если t-ра понизится на 5%(90 0 ),то теплообмен ухудшится на 16%,а это значит . что надо либо увеличивать расход топлива, либо снизить производительность печи на 16%.

Увеличить теплообмен в горячей части печи можно двумя способами

2. Уменьшить разряжение влияние которого указано в таблице.

2. Клинкерные холодильники.

1 Рекуперация теплоты клинкера – экономия топлива

2 Резкое охлаждение клинкера – повышение качества

3 Полное низко-температурное охлаждение клинкера, которое в последующем обеспечивает эффективную работу цементной мельницы

Имеет 3 типа холодил: 1) Колосниковые; 2) Рекуператорные; 3) Барабанные

Современные колосники имеют достаточно сложную конструкцию хотя выполняют простой процесс. Это связанно с тем что от клинкера к воздуху тепло может передаваться только конвекцией, т.к. степень черноты воздуха согласно уравнению Бугера: ε = 1 – е — KSP

(где: К = f (CO2,H2O, тв. частиц); S –толщина газового слоя; Р – давление в системе, если в атм. то Р=1)

Qл=К·ε·Т 4 – уравнение Стефана–Больцмана. Т.о. чтобы осуществить теплообмен, им необходима сложная конструкция. Скорость вращения печи сухого способа в 1.8 раз 1 2 3 4 5

Источник

 ПроСтройМат © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.