Автоматическое регулирование обжиговых машин

Режим обжига оказывает существенное влияние на качество окатышей [79, 80]. Как уже указывалось, для автоматической оптимизации режима работы обжиговых машин необходимо обеспе­

чить достоверный непрерывный автоматический контроль и управ­ление качеством поступающих на машину сырых окатышей, непо­средственно контролировать и управлять протеканием тепловых и химических процессов в обрабатываемом слое окатышей и других параметров. Однако из-за отсутствия методов и средств автомати­ческого контроля указанных параметров в процессе нормальной эксплуатации обжиговых машин внедренные и разрабатываемые системы автоматизации базируются на результатах исследований, осуществимых в реальных условиях на непосредственном контроле параметров и косвенных показателей режима работы машин, позволяющих стабилизировать режим обжига. Большинство дей­ствующих в настоящее время обжиговых машин оснащены дымосо­сами, производительность которых при нормальной работе нахо­дится на пределе, т. е. дымососы не имеют резервов производитель­ности для регулирования давления в горнах машин. Поэтому при разработке систем автоматического регулирования принято вы­нужденное решение воздействовать на давление в горне машин изменением подачи воздуха через горелки. Так, например, вне­дренные на восьми действующих обжиговых машинах фабрики окомкования ССГОКа системы автоматического регулирования теплового и технологического режима состоят из отдельных узлов автоматического контроля и регулирования основных параметров: температуры в рабочем пространстве; распределения тепла, под­водимого к машине; вакуумно-дутьевого режима и высоты слоя окатышей на паллетах. Принципиальная схема такой системы кон­троля и регулирования приведена на рис. 96. По этой схеме преду­смотрен контроль температуры во всех технологических зонах машины, во всех вакуум-камерах, а также температуры воздуха, подаваемого к горелкам. Контроль температуры производится термопарами в комплекте с потенциометрами. Температура в гор­нах зон подогрева и обжига автоматически регулируется измене­нием количества подводимого к горелкам топлива, что осущест­вляется системой, состоящей из контура стабилизации расхода топлива на каждую зону или секцию с коррекцией по температуре в горне данной зоны или секции. Применение такой системы обес­печивает подачу одинакового количества топлива по сторонам машины, что приводит к более равномерному распределению тем­пературы по ширине горна. Температура в горне надежно поддер­живается на заданном уровне с точностью ±15° С при среднем значении 1200° С. Термопары установлены в боковых стенках горна на высоте 1700 мм выше уровня паллет. Во всех системах стабили­зации применены серийные регуляторы типа РПИБ-Ш, а в систе­мах коррекции — регуляторы типа К. ПИ-62. Эти регуляторы поз­воляют вести регулирование по ПИ-закону и обеспечивают необхо­димое качество регулирования. Контролируя расход топлива на каждую секцию машины, можно судить о распределении тепла по технологическим зонам. Контроль вакуумно-дутьевого режима 172

машины обеспечивается измерением давления (разрежения) во всех зонах горна, вакуум-камерах, коллекторах дымососов и вентиля­торов. Предусмотрено измерение количества воздуха, продувае­мого через слой окатышей в зоне охлаждения, и его расхода в горне каждой зоны.

Стабилизация вакуумно-дутьевого режима машины осущест­вляется автоматическим регулированием давления в зонах. Давле­ние в горне зоны сушки (узел IV) стабилизируется путем воздей­ствия на дроссельную заслонку, регулирующую подачу теплоно­сителя в зону сушки и его сброс в боров. Давление в горне зон подогрева (VII) и обжига (IX) поддерживается в заданных пре­делах путем стабилизации подачи воздуха по давлению в горне. Количество удаляемых продуктов сгорания топлива регулируется персоналом дистанционно из операторского пункта. Автоматиче­ски регулируется количество воздуха, подаваемого через напорные камеры в зону охлаждения (XI). Такое регулирование этого пара­метра при отсутствии автоматического регулирования темпера­туры охлаждения окатышей оказалось эффективным. В описывае­мой схеме автоматически стабилизируется давление воздуха, по­ступающего для сжигания топлива (X) и его температура (XII). Стабилизация этих параметров позволяет подавить высокочастот­ные возмущения процесса горения топлива в зонах подогрева и обжига в результате изменения давления и температуры в зоне охлаждения. Стабилизируется также давление природного газа (III) перед машиной и расход газа (К), подаваемого в зону сушки, что снижает колебания температуры в горне.

Предусматривается автоматическое регулирование высоты слоя окатышей (I и II) на паллетах машины. Высота слоя контролируется разработанным на ССГОКе измерительным щупом со стандартным ферродинамическим датчиком. По сигналам, поступающим от дат­чиков высоты слоя и массы сырых окатышей, изодромный регуля­тор (II) изменяет скорость движения паллет машины таким обра­зом, чтобы высота слоя оставалась постоянной на заданном уровне. При неизменной высоте слоя и постоянном гранулометрическом составе окатышей обеспечивается постоянная газопроницаемость слоя обжигаемых окатышей. Однако при принятом способе регу­лирования высоты слоя окатышей изменяется режим их обжига, так как при изменении скорости движения паллет изменяется дли­тельность пребывания окатышей в зонах. В результате этого не­сколько изменяется режим обжига. Поэтому, хотя при автомати­ческой стабилизации высоты слоя изменением скорости движения паллет значительно улучшается режим работы машины, такой спо­соб регулирования рассматриваемого параметра нельзя считать оптимальным. Следует продолжать поиски более совершенных мето­дов регулирования загрузки сырых окатышей на паллеты машины.

В описываемой системе осуществлен также автоматический кон­троль скорости движения паллет, содержания кислорода в про-

Автоматическое регулирование обжиговых машин

Рис. 96. Принципиальная схема действующей системы автоматического

1 — взвешивание сырых окатышей; // — регулирование высоты слоя окаты сушки; V — стабилизация расхода газа в зоне сушкн; VI — регулирование тем подогрева; VIII — регулирование температуры в горне зоны обжига; IX — воздуха для сжигания топлива; XI — стабилизация расхода воздуха

Автоматическое регулирование обжиговых машин

контроля и регулирования теплового режима обжиговой машины:

шей; III —стабилизация давления газа; IV — стабилизация давлення в зоне пературы в горне зоны подогрева; VII — регулирование давлення в горне зшщ регулирование давления в горне зоны обжига; X — стабилизация давления в зоне охлаждения; XII — регулирование температуры воздуха

Автоматическое регулирование обжиговых машин

Рис. 97. Принципиальная схема автоматического регулиро

Автоматическое регулирование обжиговых машин

вания обжиговой машины по удельному расходу тепла

 

Автоматическое регулирование обжиговых машин

12 л. р. тттштя

дуктах сгорания и других параметров, не показанных на рис. 96. Контроль содержания кислорода в продуктах сгорания произво­дится магнитным газоанализатором МГК-348 со специальными отборными устройствами (см. выше).

Описанная система автоматизации внедрена на восьми дейст­вующих на ССГОКе машинах типа ОК-108. Внедрение системы ав­томатического контроля и регулирования в значительной степени стабилизировало режим обжига, что привело к повышению произ­водительности машин и улучшению качества окатышей. Основ­ными недостатками этой системы является то, что не предусмотрены ни автоматическое регулирование производительности обжиговой машины, ни управление подачей тепла к машине в зависимости от ее производительности, содержания серы в сырье и др. В резуль­тате этого наблюдаются колебания температуры обожженных ока­тышей, изменение содержания в них серы и перерасход топлива.

Изменение теплового режима работы машины в зависимости от содержания серы в шихте может осуществляться только вручную оператором или по рекомендациям управляющей вычислительной машины в случае применения ее для управления технологическими процессами. Это связано с тем, что пока еще не освоен непрерыв­ный автоматический контроль химического состава шихты, произ­водимый в темпе с процессом. После освоения такого контроля можно будет непосредственно автоматически корректировать ре­жим работы машины по химическому составу сырья.

До освоения автоматического контроля может быть предложена для испытаний достаточно простая система автоматического регу­лирования режима работы обжиговой машины, управляющей про­изводительностью машины и расходом топлива на тонну окатышей (рис. 97). В этой системе предусмотрен контроль количества паллет (узел /). Как и в ранее описанной системе, в этой системе сохра­няется узел стабилизации высоты слоя окатышей (II). Этот узел необходим для поддержания постоянства газопроницаемости слоя окатышей, колебания которой могут иметь место, несмотря на стабилизацию работы окомкователей. Управление производитель­ностью машины воздействием на производительность окомковате­лей (XXIII) по температуре в вакуум-камере вследствие значи­тельного запаздывания по этому каналу управления может осуще­ствляться посредством вычислительной машины или на установ­ках, где запаздывание может быть снижено до величины, при кото­рой сохраняется однозначная зависимость между значениями тем­пературы и производительностью окомкователей. В системе преду­смотрены стабилизация давления природного газа перед машиной (III), разрежения в горне зоны сушки и подогрева (IV и VII) воз­действием на количество отсасываемого и подаваемого в горн теп­лоносителя; давления в коллекторе зоны сушки (К), температуры теплоносителя (VI) и в горне (VIII) зоны сушки. Для зоны подо­грева и двух секций зоны обжига приняты идентичные системы ре - 178 гулирования, состоящие из узлов стабилизации разрежения (IX и XIII) воздействием на количество отсасываемых продуктов сгорания. Регулирование соотношения между количеством посту­пающих на машину сырых окатышей и количеством воздуха, поступающего в зоны для сжигания топлива (X, XIV и XVII). Эти узлы обеспечивают сохранение заданного удельного расхода тепла при изменении производительности машины воздействием на расход воздуха в эти зоны.

Изменение расхода воздуха в зоне приводит к изменению со­става газовой среды и температуры в ней. Для поддержания близ­кого к заданному составу газовой среды и температуры в горнах зон подогрева и обжига предусмотрены регуляторы соотношения воздух—газ (XI, XV и XVIII), воздействующие на подачу газа в соответствии с расходом воздуха, обеспечивая поступление тепла в зависимости от подачи окатышей. Регуляторы температуры в в горне зон (XII, XVI и XIX) поддерживают заданную темпера­туру путем изменения задания регуляторам соотношения воздух— газ. В схеме также предусмотрено автоматическое регулирование расхода (XX), температуры (XXI) и давления (XXII) воздуха в горне зоны охлаждения и давления (XXIII) в горне зоны реку­перации.

Таким образом, система обеспечивает автоматическое поддержа­ние заданного расхода тепла на тонну окатышей, заданной темпе­ратуры в горне машины при сравнительно небольших колебаниях количества продуктов сгорания, образующихся в горне. Давление в горне при такой системе управления подачей тепла может регу­лироваться изменением производительности дымососов или при их ограниченной мощности будет ограничивать производительность обжиговой машины. Обеспечивается автоматический контроль и регулирование других параметров, необходимых для управления режимом работы машины. Эта система без труда комплектуется отечественной аппаратурой, серийно выпускаемой приборострои­тельной промышленностью.

При использовании, например, аппаратуры МЗТА сигнал 2, пропорциональный количеству сырых окатышей (см. рис. 97) и сигнал 4, пропорциональный высоте слоя окатышей на паллетах, через преобразователи подаются на вход регулятора типа РПИБ-Ш высоты слоя, управляющего скоростью движения пал­лет так, чтобы высота слоя оставалась постоянной на заданном уровне. Сигнал 3, пропорциональный количеству сырых окатышей, подается к регуляторам расхода воздуха (X, XIV и XVII), где он суммируется с сигналами расхода воздуха 19, 26, 31, обеспечивая поддержание заданного соотношения между подачей сырых окаты­шей на машину и расходом воздуха. Регуляторы соотношения воздух—газ (XI, XV и XVIII) получают сигналы 19, 26, 31 по фактическому расходу воздуха, сигналы 21, 28, 33 — по расходу газа и управляют командными сигналами 22, 29, 34 расходом газа 12* ‘ 179

в горелках, поддерживая заданное количеством окатышей поступ­ление тепла, т. е. поддерживая заданный удельный расход тепла. Регуляторы температуры (XII, XVI и XIX), получая сигналы 23, 30, 41, корректируют соотношение между количествами воздуха и газа так, чтобы в горнах поддерживалась заданная температура — это легко удается, так как температура в горне в основном зависит от этого соотношения.

Приведенные на рисунке измерительные и регулирующие органы, не обозначенные номерами сигналов, предназначены для контроля без регистрации и дистанционного управления. Осталь­ные узлы контроля и регулирования режима работы машины пояс­нений не требуют. Опытный образец этой системы был испытан на обжиговой машине ОК-Ю8. Испытания подтвердили возможность осуществления и эффективность такой системы.

Кроме описанных узлов, в системе предусмотрен автоматиче­ский контроль работы горелочных устройств и дистанционный их розжиг (XXIV). Необходимость введения в систему автомати­зации обжиговых машин этого узла вызывается весьма частыми различной длительности остановками машин. При остановках машины должны быть погашены горелки или значительно снижен расход газа, что может привести к отрыву пламени и самопроиз­вольному погасанию пламени горелок. Визуальный контроль, ручное гашение пламени и розжиг горелок — трудоемкие опера­ции, требующие присутствия персонала на рабочей площадке ма­шины и не гарантирующие от «хлопков». В системе можно исполь­зовать описанные выше устройства контроля наличия пламени и автоматического розжига горелок. Без этих устройств при корот­ких остановках машин пламя горелок обычно не гасят, что приво­дит к перерасходу топлива, перегреву паллет и нарушению техно­логического режима обжига окатышей. Надежный дистанционный контроль работы горелок из операторского пункта и их розжиг может устранить указанные недостатки.

Для создания равномерного теплового поля машины горелки, расположенные на противоположных сторонах горна, смещены одна относительно другой. По одной стороне горна горелки распо­ложены на таком расстоянии одна от другой, что факел одной го­релки не зажигает соседнюю горелку. Поэтому для надежного контроля и розжига горелок необходимо устанавливать устройства контроля и розжига на каждую горелку. Чтобы обеспечить надеж­ную работу системы контроля и дистанционного розжига горелок, кроме специальных запальников, необходимо применить приборы автоматического контроля наличия факела, устройства, полностью отключающие газопровод зоны и подключающие его по сигналам управляющего прибора или оператора из операторского пункта. В качестве таких устройств можно использовать серийные отсеч­ные клапаны или быстродействующие электрофицированные за­движки. Подвод газа к запальным устройствам следует выполнять

отдельно от подвода газа к горелкам. Предварительное изучение условий работы контрольных и запальных устройств показало принципиальную возможность применения серийных устройств для этих целей.

Таким образом, описанная система решает задачи автоматиче­ского контроля и регулирования режима работы обжиговых машин в нормальных эксплуатационных условиях и при кратковременных их остановках.

Комментарии закрыты.