RU2446120C2

RU2446120C2 - Method of clinker cooling control in grid cooler

Info

Publication number: RU2446120C2
Application number: RU2009100665/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Вячеславович Рубежанский (RU); Александр Вячеславович Рубежанский; Василий Петрович Попов (RU); Василий Петрович Попов; Евгений Васильевич Попов (RU); Евгений Васильевич Попов
Original assignee: Александр Вячеславович Рубежанский
Priority date: 2009-01-11
Filing date: 2009-01-11
Publication date: 2012-03-27
Also published as: RU2009100665A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to control over processes in roasting of materials in rotary furnaces with bar coolers and may be used in production of construction materials. Proposed method comprises measuring cooler operating parameters, defining relationship of the latter for them to be optimised. Note here that secondary air temperature and clinker temperature on hot grid are used as cooler operating parameters. Heat transfer factor in air filtration through clinker layer is used as ratio of operating parameters that represents secondary air temperature-to-clinker temperature on hot grid ratio. Operating parameters are optimised by maintaining heat transfer factor at maximum level.

EFFECT: higher process performances.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области управления процессами при обжиге материалов во вращающихся печах с колосниковыми холодильниками и может найти применение в промышленности строительных материалов.The invention relates to the field of process control during the firing of materials in rotary kilns with grate coolers and may find application in the building materials industry.

Известен способ регулирования процесса охлаждения клинкера в холодильнике, включающий измерение температуры клинкера на входе и выходе холодильника, температуры, расхода и давления воздуха на входе и выходе холодильника, вычисление энергетических и эксергетических потерь процесса, определение их разности и изменение подачи воздуха в холодильник до получения минимальной разности потерь (см. авторское свидетельство СССР №1650628, кл. С04В 7/44, публ. 1991 г.).A known method of controlling the clinker cooling process in the refrigerator, including measuring the clinker temperature at the inlet and outlet of the refrigerator, temperature, air flow and pressure at the inlet and outlet of the refrigerator, calculating the energy and exergy losses of the process, determining their difference and changing the air supply to the refrigerator to obtain the minimum the difference in losses (see USSR author's certificate No. 1650628, class С04В 7/44, publ. 1991).

Недостатком известного способа является недостаточный учет технологических параметров работы холодильника, что приводит к снижению качества продукта и надежности работы холодильника.The disadvantage of this method is the lack of consideration of the technological parameters of the refrigerator, which leads to a decrease in product quality and reliability of the refrigerator.

Известен также принятый за прототип способ автоматического регулирования теплового режима колосникового холодильника, включающий измерение режимных параметров холодильника, определение отношений режимных параметров, выявление зависимостей между режимными параметрами и отношениями, регулирование процесса в зависимости от величин отношений с оптимизацией температуры клинкера и других режимных параметров холодильника, причем определяют отношение давления на решетке к расходу общего воздуха, определяют разности между режимными параметрами и допустимыми значениями, определяют по статистическим зависимостям для разностей величину необходимого изменения числа ходов решетки и выбирают из полученных величин наибольшую, регулирование расхода общего воздуха до достижения температурой клинкера на выходе холодильника заданного значения (см. авторское свидетельство СССР №662790, кл. F27D 19/00, публ. 1979 г.).There is also known a prototype method for automatically controlling the thermal regime of a grate cooler, including measuring the operating parameters of the refrigerator, determining the relations of operating parameters, identifying relationships between operating parameters and relations, controlling the process depending on the magnitude of the relations with optimizing the clinker temperature and other operating parameters of the refrigerator, determine the ratio of pressure on the grill to the flow rate of total air; by measuring and admissible values, determine from the statistical dependences for the differences the magnitude of the necessary change in the number of strokes of the grill and select the largest from the obtained values, adjusting the total air flow until the clinker temperature at the refrigerator outlet reaches the set value (see USSR author's certificate No. 662790, class F27D 19 / 00, publ. 1979).

Недостатком способа является его недостаточная эффективность ввиду неоптимальной передачи тепла клинкером воздуху при изменениях гранулометрического состава клинкера, поступающего в холодильник.The disadvantage of this method is its lack of effectiveness due to the non-optimal transfer of heat by the clinker to the air with changes in the particle size distribution of the clinker entering the refrigerator.

Задача изобретения - создание эффективного способа управления, обеспечивающего высокие технологические и теплоэнергетические показатели работы колосникового холодильника за счет поддержания максимальной теплопередачи клинкера воздуху.The objective of the invention is the creation of an effective control method that provides high technological and heat energy performance of the grate refrigerator by maintaining maximum heat transfer of the clinker to the air.

Поставленная задача достигается тем, что в способе регулирования процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике, включающем измерение режимных параметров холодильника, определение отношения режимных параметров, регулирование процесса с оптимизацией режимных параметров холодильника, в качестве режимных параметров холодильника измеряют температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке, в качестве отношения режимных параметров определяют коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке, а регулирование процесса, с оптимизацией режимных параметров холодильника, выполняют, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным.The problem is achieved in that in a method for regulating the clinker cooling process in the grate refrigerator, including measuring the operating parameters of the refrigerator, determining the ratio of operating parameters, controlling the process with optimization of the operating parameters of the refrigerator, the secondary air temperature and the clinker temperature on the hot grate are measured as operating parameters of the refrigerator , as the ratio of operating parameters, the heat transfer coefficient is determined when filtering air through the layer clinker as the ratio of the temperature of the secondary air to the temperature of the clinker on the hot grate, and process control, with optimization of the operating parameters of the refrigerator, is performed while maintaining the maximum heat transfer coefficient.

Другим отличием является то, что в качестве режимных параметров дополнительно измеряют толщину слоя клинкера на горячей решетке, время двойного хода горячей решетки, ток двигателя горячей решетки, определяют производную коэффициента теплопередачи и регулирование режимных параметров осуществляют в зависимости от знака производной.Another difference is that, as the operating parameters, the thickness of the clinker layer on the hot grate is additionally measured, the double-stroke time of the hot grate, the current of the hot grating motor, the derivative of the heat transfer coefficient is determined, and the operation parameters are controlled depending on the sign of the derivative.

На фиг.1 изображена блок-схема системы автоматического регулирования процесса согласно предлагаемому способу; на фиг.2 представлены два вида графических зависимостей коэффициента теплопередачи А от режимных параметров Р процесса, используемых в способе.Figure 1 shows a block diagram of a system for automatic process control according to the proposed method; figure 2 presents two types of graphical dependencies of the heat transfer coefficient A from the operational parameters P of the process used in the method.

Система содержит колосниковый холодильник 1, вращающуюся печь 2, вычислительный комплекс 3, блок технологической информации 4, датчики токовых нагрузок двигателей вентиляторов острого дутья 5, общего дутья 6, датчики температуры клинкера на входе 7, в средней части 8 и выходе 9 холодильника, вторичного воздуха 10, аспирационного воздуха 11, токовых нагрузок и времени двойного хода приводов горячей 12 и холодной 13 решеток, регуляторы острого 14 и холодного дутья 15, аспирационного воздуха 16. Примечания по схеме: ост.д. - острое дутье; общ. д. - общее дутье; к. г.- клинкер горячий; в. в. - вторичный воздух; а. в. -аспирационный воздух; к. о. - клинкер охлажденный.The system contains a grate cooler 1, a rotary kiln 2, a computer complex 3, a process information block 4, current load sensors of the engines of sharp blowers 5, a common blast 6, clinker temperature sensors at the inlet 7, in the middle part 8 and at the outlet 9 of the refrigerator, secondary air 10, suction air 11, current loads and double stroke time of hot 12 and cold 13 gratings drives, sharp 14 and cold blast regulators 15, suction air 16. Scheme notes: - sharp blast; total d. - common blast; K. g. - clinker hot; at. at. - secondary air; but. at. - aspiration air; k.o. - chilled clinker.

Способ базируется на использовании существующих корреляционных связей между коэффициентом теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера и режимными параметрами процесса, к которым относятся: температуры аспирационного и вторичного воздуха, клинкера на входе и выходе холодильника, времени двойного хода горячей и холодной решеток, высоты слоя клинкера на горячей и холодной решетках, разрежение в шахте между холодильником и печью, положение шиберов острого дутья, общего дутья, дымососа аспирации, нагрузки двигателей вентиляторов, дымососа, хода тележек решетки и др. Коэффициенты теплопередачи определяются как отношение температуры воздуха над клинкером к температуре клинкера на горячей и холодной решетках. Управление выполняется с использованием нескольких контуров оптимизации: контур оптимизации температуры вторичного воздуха, возвращаемого из холодильника в печь, контур оптимизации температуры аспирационного воздуха, контур оптимизации температуры клинкера на выходе холодильника, контур защиты от перегрева неподвижных колосниковых решеток в горячей камере.The method is based on the use of existing correlation between the heat transfer coefficient during air filtration through the clinker layer and process parameters, which include: temperature of aspiration and secondary air, clinker at the inlet and outlet of the refrigerator, double-stroke time of hot and cold gratings, clinker layer height at hot and cold grilles, a vacuum in the shaft between the refrigerator and the furnace, the position of the valves of acute blasting, general blasting, a suction exhaust fan, engine load vent chimneys, smoke exhausters, grate trolleys, etc. Heat transfer coefficients are defined as the ratio of air temperature above clinker to clinker temperature on hot and cold gratings. The control is performed using several optimization loops: the optimization loop of the temperature of the secondary air returned from the refrigerator to the furnace, the optimization loop of the temperature of the suction air, the optimization loop of the clinker temperature at the outlet of the refrigerator, the protection circuit from overheating of the fixed grate in the hot chamber.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Измеряют в режиме реального времени режимные параметры холодильника, в том числе температуру вторичного воздуха и температуру клинкера на горячей решетке. Расчетным путем определяют отношения режимных параметров, в том числе коэффициент теплопередачи при фильтрации воздуха через слой клинкера, как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке. Выявляют зависимости между режимными параметрами и коэффициентом теплопередачи. Определяют производные зависимостей коэффициента теплопередачи и режимных параметров. Регулируют процесс, с оптимизацией режимных параметров холодильника, в зависимости от знака производной коэффициента теплопередачи, поддерживая коэффициент теплопередачи максимальным.The operational parameters of the refrigerator are measured in real time, including the temperature of the secondary air and the temperature of the clinker on the hot grate. By calculating, the relations of operating parameters are determined, including the heat transfer coefficient during air filtration through the clinker layer, as the ratio of the secondary air temperature to the clinker temperature on the hot grate. Dependencies between operating parameters and heat transfer coefficient are revealed. Derivatives of the dependences of the heat transfer coefficient and operating parameters are determined. They regulate the process, with optimization of the operating parameters of the refrigerator, depending on the sign of the derivative of the heat transfer coefficient, while maintaining the maximum heat transfer coefficient.

В качестве примера приводится описание регулирования по контуру оптимизации температуры вторичного воздуха, возвращаемого из холодильника в печь.As an example, a description is given of the regulation along the optimization loop of the temperature of the secondary air returned from the refrigerator to the furnace.

Регулирование оптимальной температуры вторичного воздуха выполняют при условии минимально допустимой температуры аспирационного воздуха и минимальной температуре клинкера на выходе холодильника. Поиск зон оптимальной температуры вторичного воздуха осуществляется на основе нелинейных зависимостей: коэффициент теплопередачи - температура вторичного воздуха, коэффициент теплопередачи - толщина слоя клинкера на горячей решетке, коэффициент теплопередачи - время двойного хода горячей решетки, коэффициент теплопередачи - ток двигателя горячей решетки, температура вторичного воздуха - режимные параметры холодильника.The optimal temperature of the secondary air is controlled under the condition of the minimum allowable temperature of the aspiration air and the minimum clinker temperature at the outlet of the refrigerator. The search for optimal secondary air temperature zones is based on non-linear dependencies: heat transfer coefficient - secondary air temperature, heat transfer coefficient - clinker layer thickness on the hot grate, heat transfer coefficient - double-stroke time of the hot grate, heat transfer coefficient - current of the hot grate motor, secondary air temperature - operating parameters of the refrigerator.

Вычислительное устройство 3 принимает сигналы датчиков:The computing device 3 receives the sensor signals:

острого дутья 5, общего дутья 6, температуры клинкера на входе 7, в средней части 8 и выходе 9 холодильника, вторичного воздуха 10, аспирационного воздуха 11, блока технологической информации 4 о высоте слоя клинкера, времени двойного хода решеток, приводов горячей 12 и холодной 13 решеток о нагрузке двигателей. Определяется коэффициент теплопередачи как отношение температуры вторичного воздуха к температуре клинкера на горячей решетке и производные зависимостей. Регулирование температуры вторичного воздуха осуществляется через регуляторы острого 14 и общего 15 дутья, аспирационного воздуха 16, привод 12 горячей решетки, в зависимости от знаков производных зависимостей, поддерживая максимальный коэффициент теплопередачи от клинкера воздуху. Так, регулирование скорости горячей решетки в сторону увеличения выполняют: при отрицательном значении производной зависимости коэффициента теплопередачи от высоты слоя клинкера на горячей решетке, а в сторону уменьшения при положительном значении производной этой зависимости.sharp blast 5, total blast 6, clinker temperature at the inlet 7, in the middle part 8 and outlet 9 of the refrigerator, secondary air 10, suction air 11, process information block 4 about the height of the clinker layer, the double-stroke time of the gratings, hot 12 and cold drives 13 grids about engine load. The heat transfer coefficient is determined as the ratio of the secondary air temperature to the clinker temperature on the hot grate and the derivatives of the dependencies. The temperature of the secondary air is controlled through the regulators of sharp 14 and total 15 blast, aspiration air 16, the drive 12 of the hot grill, depending on the signs of the derived dependencies, maintaining the maximum heat transfer coefficient from clinker to the air. So, the regulation of the speed of the hot grate in the direction of increase is performed: with a negative value of the derivative of the dependence of the heat transfer coefficient on the height of the clinker layer on the hot grate, and in the direction of decrease with a positive value of the derivative of this dependence.

Способ обеспечивает высокие технологические и теплоэнергетические показатели работы колосникового холодильника.The method provides high technological and heat energy performance of the grate refrigerator.

Claims

1. The method of regulating the clinker cooling process in the grate refrigerator, including measuring the operating parameters of the refrigerator, determining the ratio of operating parameters, controlling the process with optimizing the operating parameters of the refrigerator, characterized in that the secondary air temperature and the clinker temperature on the hot grate are measured as operating parameters of the refrigerator, as the ratio of operating parameters, the heat transfer coefficient is determined when air is filtered through the clinker layer, as s secondary air temperature to the temperature of the hot clinker on the grate, and regulation of the process with optimization mode parameters refrigerator operate while maintaining the maximum heat transfer coefficient.

2. The method according to claim 1, characterized in that, as the operating parameters, the thickness of the clinker layer on the hot grate is additionally measured, the double-stroke time of the hot grate, the current of the hot grate motor, the derivative of the heat transfer coefficient is determined, and the operation parameters are controlled depending on the sign of the derivative .