125087 (Опис конструкції автоматизації випалювальної печі)

Курсова робота

на тему

"Опис конструкції автоматизації випалювальної печі"

ЗМІСТ

Введення

1. Опис конструкції конкретного об'єкта автоматизації й

технологічного процесу

1.1. ППР - Випалювальна піч

1.2. Якість вапняку

1.3. Залишковий З₂

1.4. Реакційна здатність

1.5. Об'єм повітря

1.6. Завантаження вапняку у вагові дозатори

1.7. Газ

1.8. Паливо

1.9. Запальний пальник

1.10. Нагрівальний пальник

1.11. Експлуатація печі

1.12. Вапняна піч як об'єкт керування

2. Вибір технічних засобів.

3. Значення принципової схеми контуру контролю

4. Техніка безпеки й охорона праці

5. Розрахунковий лист

Висновок

Список літератури

Введення

Проектування автоматизованих систем керування технологічними процесами вимагає глибоких знань і практичного засвоєння методів синтезу автоматичних систем керування. Завдання синтезу АСУ зважуються на підставі динамічних властивостей об'єктів керування й вимог, пропонованих до систем.

Розвиток сучасного металургійного виробництва супроводжується інтенсифікацією технологічних і виробничих процесів. Створення великих металургійних агрегатів і їхніх комплексів дозволяє більш ефективно використовувати сировину, паливо, капіталовкладення. У той же час здійснювати керування металургійними процесами в більшому й складному технологічному об'єктах без використання новітніх методів і засобів керування - неефективно або взагалі неможливо.

Ефективним засобом керування технологічними об'єктами є системи централізованого керування, що використовують обчислювальну й керуючу техніку. Такі системи керування одержали найменування автоматизованих систем керування технологічними процесами. АСУ ТП містить у собі більшу область систем керування технологічними процесами з різним ступенем звільнення людини від функцій контролю й керування.

АСУ ТП являють собою якісно новий щабель розвитку засобів і методів керування технологічними об'єктами, тому що в них використовуються технологічні й техніко-економічні параметри й критерії, а не тільки технічні, як це мало місце раніше. В АСУ ТП втілені досягнення локальної автоматики, систем централізованого контролю, електронної й обчислювальної техніки. Крім того, АСУ ТП робить загальну централізовану обробку первинної інформації в темпі протікання технологічного процесу, після чого інформація використовується не тільки для керування цим процесом, але й перетвориться у форму, придатну для використання на вищестоящих рівнях керування для рішення оперативних завдань.

Тому що АСУ ТП виконує й економіко-інформаційні функції вона здобуває величезне значення в керуванні агрегатами й процесами.

1. Опис конструкції конкретного об'єкта автоматизації й технологічного процесу

Вапно - один із ключових елементів у житті. Цей природний матеріал залучений у виробництво більшості сучасних виробів. Виробництво стали, золота, срібла, міді й пластмас, а також багатьох хімічних виробів і харчових продуктів. Найбільш важливі області застосування вапна й доломіту вапна:

• Металургія

• Кольорові метали

• Будівництво

• Хімічна промисловість

• Харчова промисловість

• Сільське господарство

• Агрономія

• Медицина

• Обробка стічних вод.

По усьому світі виробляється більше чим 120 мільйонів тонн у рік вапна й доломіту вапна. Чорна металургія - первинний споживач із щорічним попитом приблизно 40 мільйонів тонн.

Високоякісний вапняк містить від 97 до 99 % Сас3. Вимагає приблизно 1.75 тонни вапняку, щоб зробити одну тонну доломіту. Високоякісний доломіт містить 40 - 43 % МgСО₃ і 57 - 60 % СаСО3. Випал вапняку й доломіту - простий хімічний процес. Нагрівання карбонату і його розкладання відбувається згідно відповідного рівняння.

СаС0₃ + приблизно 3180 кДж (760 кілокалорій) = СаО + З₂,

3) 2 + приблизно 3050 кДж (725 кілокалорій) - СаО(МgО) + 2 З₂,

Температура розкладання залежить від парціального тиску в атмосфері процесу. В атмосфері газу згоряння, нормального тиску й 25 % З₂, розкладання вапняку починається при 810°С, в атмосфері 100 % З0₂, початкова температура розкладання була б 900°С. Доломить розкладається у двох стадіях, що починаються приблизно при 550°С для МgСО₃ і приблизно 810°С для СаСО3

Щоб повністю обпалювати вапняк і не мати ядро, теплота, через поверхні вапняку повинна проникнути до ядра. Температура 900 °С повинна бути досягнута в ядрі принаймні протягом короткого періоду часу, тому що атмосфера усередині матеріалу - чистий З02. Кам'яна поверхня повинна бути нагріта більше чим нз 900 °С, щоб підтримати необхідний температурний градієнт і перебороти ефект ізолювання спаленого матеріалу на поверхні вапняку. При одержанні вапна поверхнева температура не повинна перевищити 1100 1150°С, інакше відбудеться рекристалізація СаО і як наслідок - більше низька реакційна здатність продукту й зміни властивостей обпаленої вапна.

Деяка витримка або час витримки потрібні, щоб передати теплоту від газів згоряння до поверхні вапняку й потім від поверхні до ядра вапняку. Більші камені вимагають більше тривалого часу випалу. Випал у більше високих температурах зменшує необхідний час витримки. Однак занадто високі температури несприятливо торкнуться реакційної здатності виробу. Відношення між температурою горіння й часом витримки, необхідного для різної фракційної сполуки показується далі.

Фракція Температура Випалу Приблизний час

[Мм] [°З] [годинники]

50 1200 0.7

1000 2.1

100 1200 2.9

1000 8.3

Устаткування для виробництва вапна

Використовуються два типи випалювальних печей, щоб обпалити вапняк і доломить у сучасній промисловості:

Ротаційні (обертові) випалювальні печі

Вертикальні або шахтні печі.

Ротаційні випалювальні печі з підігрівником, звичайно переробляють вапняк фракції 6-50 мм. Тепловий баланс цього типу випалювальних печей характеризований досить високими втратами з газами, що відходять, і через горловину випалювальної печі. Втрати з газами, що відходять, перебувають у діапазоні від 20 до 25% , втрати через кожух випалювальної печі від 15 до 20% необхідного тепла. Тільки приблизно 60% паливної енергії, що подається у випалювальні печі з підігрівником, використовуються для процесу випалу безпосередньо.

Для всіх типів вертикальних одно шахтних печей має нестійкість між теплотою, вилученої від зони випалу й теплоти, необхідної в зоні прогріву. Навіть із ідеальним процесом випалу (з надлишком повітря 1.0) газ, що відходить, з температурою°100 С може бути тільки з вапняком, що містить менше ніж 88 % Сасоз. Однак, вапно, зроблене з такого вапняку, має обмежену область застосування. У вапняках, на практиці, набагато більше високий зміст карбонату, більше висока температура газу, що відходить, при виробництві, що є наслідком надлишку теплоти в зоні прогріву. Як же може надлишкова теплота, у зоні випалу випалювальної печі використовуватися, щоб мінімізувати споживання теплоти і як сучасні типи випалювальної печі відповідають цьому аспекту. Зроблене рішення цій проблемі - Регенеративна Випалювальна піч Вапна (ВИПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ).

1.1 ППР - випалювальна піч

Існують два головних типи вертикальних шахтних печей. Одна шахта протистоїть потоку, що нагріває випалювальну піч і шахта з паралельними потоками, що нагрівають випалювальну піч. Стандарт ППР - ВИПАЛЮВАЛЬНА ПІЧ - випалювальна піч із двома шахтами чергуючи палаюче й не палаючу дію шахти. Є дві ключових характеристики ППР - ПЕЧІ:

1) паралельний потік гарячих газів і каменю в зоні випалу;

2) регенеративний прогрів усього повітря для горіння в процесі.

Випалювальна ППР - піч ідеально підходить для виробництва, високо реактивної вапна й доломить вапна через умови, створених паралельним потоком каменю й газів згоряння в "палаючій шахті". Додатково, регенеративний процес забезпечує найнижче споживання тепла всіх сучасних випалювальних печей.

Оскільки кількість охолодження повітря - не досить для повного згоряння палива, додаткове повітря, повинен бути поданий через бічні пальники. Як у цьому типі випалювальної печі паливо подається в нижній частині зони випалу (де матеріал уже обпалений) температура в цій області значно вище, ніж потрібно для виробництва високо-реактивної вапна.

У ППР випалювальних печах паливо подається у верхню частину зони випалу й виходу газів згоряння, паралельно матеріалу. Оскільки паливо уведене у верхній коней зони випалу, де матеріал може поглинати більшість теплоти звільняється паливом температура в зоні випалу - звичайно 950°С. Через це, паралельне нагрівання потоку - краще рішення по виробництву реактивного вапна й доломить вапна.

Друга важлива характеристика ППР - ПЕЧІ - регенеративний підігрів повітря для горіння. У випалювальних печах із зустрічним потоками, повітря для горіння - підігрівається в зоні, що прохолоджується, в обпаленому вапні. Однак прогрів обмежений ентальпією вапна. У зустрічному процесі нагрівання потоку є надлишок тепломісткості придатного до вживання, умісту в газі, що відходить, що не відновлений до виснаження. Деякі окремі проекти шахтної печі, тому включили рекуператори, щоб повернути це відпрацьоване тепло, але такі теплообмінники сприйнятливі до руйнувань, викликаними пилом, що втримується в гарячих газах, що відходять.

Регенеративний процес вимагає двох зв'язаних шахт. Кожна шахта підлегла двом різним режимам роботи, "горіння" і "не горіння". Одна шахта працює на "горіння" і одночасно, друга шахта працює в противотоці. Кожна шахта проводить рівну кількість часу в режимах роботи "не горіння" і "горіння".

В "палаючому способі", шахта характеризована паралельним потоком газів згоряння й сирого каменю, беручи до уваги, що, в "не палаючому" способі шахта характеризована потоком сирого каменю й газів, що відходять.

Регенеративний прогрів повітря для горіння робить теплову ефективність випалювальної печі фактично незалежної від фактора надлишку повітря для горіння. Це значно спрощує регулювання правильної довжини полум'я, щоб зробити бажану якість вапна. Більша кількість надлишку повітря - більше коротке полум'я, і менша кількість надлишку повітря - більше довге полум'я. Довжина полум'я - один із ключових факторів, щоб управляти реакційною здатністю негашеної вапна. Взагалі короткий факел і більше гарячий вогонь зменшує реакційну здатність обпаленого виробу.

Дві шахти, позначили 1 і 2, містять матеріал, що буде обпалений. Шахти по черзі або одночасно наповнюють вапняком залежно від місткості випалювальної печі. Вапно вивантажується безупинно з обох шахт. Паливо подається тільки в одну із двох шахт. Наприклад шахта № 1 палаюча шахта й шахта № 2 не палаюча шахта. Паливо подається через газові труби, фурми, які вертикально простираються до зони прогріву. Більше низький кінець труби, фурми, відзначає перехід до зони випалу від зони прогріву. Паливо уведене через ці фурми й рівномірно розподілено по всій області шахти.

Повітря для горіння подається під тиском нагорі зони прогріву вище футеровки. Вся система герметична. Повітря для горіння - підігрівається каменем у регенераторі (зона прогріву) до змішування з паливом. Повітряно-паливне полум'я перебуває в прямому контакті з матеріалом випалу, оскільки це проходить через зону випалу від верху до низу (паралельне нагрівання потоку).

Теплота передається від газів каменю в не палаючій шахті. гази, Що Відходять, підігрівають футеровку в зоні прогріву й підготовляють шахту до наступного циклу горіння в цій шахті.

Зміна від "горіння" до "не горіння" називається «періодом перемикання». Протягом кожного «періоду перемикання» зважена кількість вапняку наповнює випалювальну піч. Продукт випалу вивантажується з обох шахт безупинно під час циклу випалу столами розвантаження в герметичний бункер. Повітря на охолодження безупинно подається знизу в обидві шахти, щоб зменшити температуру виробу до вивантаження в бункер вапна. Під час перемикання, коли випалювальна піч разгерметизована, виріб вивантажується з бункера на віднаходити й конвеєра.

Чудова теплова конструкція ППР - ПЕЧІ може бути задовільно доведена за допомогою балансу теплоти. Сума ефективної теплоти, тобто теплоти, необхідної для розкладання, і теплових втрат забезпечує теплову потребу випалювальної печі. Теплові втрати складаються;

• Втрата через футеровку випалювальної печі рівняється приблизно 170 кДж(40 кілокалорій) / кг вапна,

• Тепломісткість негашеної вапна рівняється приблизно 80 кДж (20 кілокалорій) / кг вапна при розвантаженні температура 100°С,

• Тепломісткість, уміст у газах, що відходять, приблизно 290 кДж (70 кілокалорій) / кг вапна при розвантаженні температура°100 С.

Оскільки випалювальна піч не має ніякого переміщення, як ротаційна випалювальна піч, втрати через стіни може бути зменшена до мінімуму, використовуючи відповідну властивість теплоізоляційного вогнетриву. Додаткова ізоляція, щоб далі зменшити стінні втрати, була б занадто дорога.

Достатня кількість повітря на охолодження використовується, щоб зменшити температуру обпаленої вапна в зоні, що прохолоджується. Нагріте повітря згодом використовується в процесі, таким чином, що поліпшує ефективності випалювальної печі.

Хоча теоретично можливо зменшити температуру газу, що відходить, нижче°100 С, це не бажано через ущільнення й проблеми корозії при дії в діапазоні крапки роси газів.

Розгляд цих критеріїв проекту для теплових втратою випалювальної печі при виробництві вапна з 96 % Сао повна теплова вимога - приблизно 3500 кДж (840 кілокалорій) / кг.

ППР - випалювальні печі типово розробляються із двома шахтами прямокутної або круглої форми. Шахти зв'язані сполучним каналом у нижній частині зони випалу. Сполучний канал служить як транспортний трубопровід, щоб дозволити гарячим газам виходити з "палаючої шахти" і входити в "не палаючу шахту".

ППР - ПЕЧІ із двома шахтами використовують вапняк фракції 40 мм - 120 мм. Коли потрібне підвищення продуктивності, використовується вапняк фракції менше ніж 40 мм, трьох шахтна піч. Маленька фракція створює більший тиск, і збільшує тиск усередині випалювальної печі. Коли використовують три шахти, що відходять гази з палаючої шахти розподіляються у дві шахти, таким чином, відбувається скорочення газової швидкості й зниження тиску приблизно втроє. Технічний розвиток і досвід дозволили використовувати випалювальних печей із двома шахтами майже для всіх умов і усунули потреба у випалювальних печах із трьома шахтами.