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高温氧化铝焙烧过程的控制问题管式换热器

2022-09-15 14:05:56 管式换热器    

高温氧化铝焙烧过程的控制问题

高温氧化铝焙烧过程的控制问题 2011: 摘 要:高温氧化铝焙烧工艺过程,需要高质量的控制调节,首先要保证高温回转窑燃油系统供油压力稳定,进而解决燃油自动提温和保温,从而实现燃油系统热工参量的稳定、可靠。为解决物料的质量、物料的输送和物料的焙烧等因素参量,给物料高温处理过程所带来的干扰,经过反复的方案实践和分析,采用窑内温度、喂料串机调节,克服了各种干扰问题,稳定了回转窑的运转,大大提高了高温氧化铝焙烧质量。关键词:焙烧工艺调节控制 自动提温0 引言随着高科技产业的迅猛崛起,高温氧化铝的应用领域也得到了迅速拓展。高温氧化铝外观为白色粉末或细砂状,流动性较好、性能稳定、难溶于酸碱溶液中,是一种用途广泛、性能优异、价格经济的无机非金属材料。高温氧化铝是由氢氧化铝或氧化铝进入回转窑,物料在移动过程中得到加热,经过物理与化学变化焙烧出来。在这一焙烧过程中只有有效地控制高温回转窑的各工艺参量,才能生产出合格的高质量高温氧化铝产品。1 工艺过程1.1 稳定供燃重油温度高温回转窑采用重油供燃,稳定供油回路热工参量是首先要解决的重要问题。从油路系统来看,供油压力比较稳定,但供油温度必须要经过提温、恒温控制。在进窑油路中设置了电加热器装置,经过电加热器提高油温,并经加热器出口温度自动调节电加热负荷,从而实现供燃重油温度稳定。另外从稳定重油油量并考虑生产负荷的改变,设计了重油油量自动调节回路。重油油量和温度的自动调节,保证了回转窑供燃系统热工参量的稳定,如图1 所示。

图1 自动调节回路流程

1.2 窑内温度调节回转窑物料要稳定且高质量的焙烧,必须使窑尾加料系统得以稳定控制。首先我们考虑物料恒量控制,以计量控制单元调节裙式喂料机下料量,实现均匀喂料。计量控制单元同时微比例调节配料料仓螺旋,使配料支路随动。在恒物料调节回路外给定窑尾温度、窑中温度平均值调节信号组成串机调节回路,来克服窑内宏观温度干扰(来自物料水分、燃油质量等随机量)带来的恒物料运行状态下可能出现的过烧或欠烧现象。另外回转窑检测控制系统还设计了窑尾负压—排风闭环调节回路、电机运行连锁保护回路等,如图2 所示。

图2 串级调节回路流程

2 控制回路抗干扰问题的分析以上所建立的调节回路能否克服回转窑系统中的各种干扰,保证高温回转窑稳定运行呢,从以上提出看,调节回路中其主要的控制对象是窑内焙烧温度,其他控制对象的被控目的都是为焙烧温度这一主控参数服务的。调节回路中油量单回路闭环调节、油温单回路闭环调节、窑尾负压单回路闭环调节都是单参数调节回路,其作用和调节质量从实践看都比较单一和易实现。窑尾流程工艺相对复杂,物料的水分、质量和流量等以及窑内工况的变化都对窑温主控参数带来直接干扰。针对这一情况,窑尾控制流程增加副环与窑温主控参数构成串级调节回路如图3 所示,实践证明这是一个非常好的方案。

在油温、油压、油量、窑压相对稳定的状态下,影响窑温的明显干扰是窑尾进料量,因此将调节进料流量作为串级调节的副回路。串级调节系统由于副回路的快速作用,因而对于进入副回路的干扰具有很强的克服能力,这样对窑温主参数构成的调节回路抗干扰起到先声夺人。从图 4 变换的串级调节系统方块图分析看,当干扰从对象调节通道的输入端进入副回路后,经过裙式机和对象G02(S)先影响副参数y2,于是,副回路立即启动。

图4 主参数调节系统

同时,副参数y2 对给定值的偏差又通过对象G01(S)影响主参数y1,主调节器也开始调节。整个串级系统在此干扰作用下的闭环传递函数可以通过图5 变换的方块图形式描述。

通过串级调节系统方块图的变换形式的传递函数,可以把串级调节系统克服干扰的能力用式(1)来表示。

假定主、副调节器均采用比例调节器,则上式可写成式(2)。

式中:KC1、KC2 分别表示主、副调节器的放大倍数。显而易见,主、副调节器的总放大倍数越大,则说明干扰作用的传递函数Y1(S)/F(S)作用越小,则系统克服干扰的能力越强。或者说,当干扰由副回路进入系统时,主、副调节器的调节作用越强,则主参数的过渡过程的动态偏差就越小。另外,比较单回路调节系统调节器的放大倍数Kc 来说,对于绝大多数串级调节系统都能满足:KC1·KC2>KC由此可见由窑内温度、喂料量组成串级调节回路系统由于副回路的存在,提高了系统调节作用的总放大倍数,因而对进入副回路的干扰具有较强的克服能力,并且,副调节器的放大倍数整定得越大,串级调节系统的这个优越性就越加显著。如果没有副回路的作用,物料流量增加△G,并通过滞后较大的温度对象、直到它使窑温上升时,调节器才能动作。而在串级系统中,由于副回路的存在,当扰动影响到物料流量时,流量调节器能及时调节,发出信号去调节裙式喂料,这样,即使进入窑内的物料量比前有所增加的话,也肯定比没有副回路时的幅值小得多,它所能引起的温度偏差也小得多,并且又有主调节器进一步调节来克服这个干扰,因此总效果比单回路调节时大为提高。3 结束语实践证明我们运用了以上油路系统控制环路,以及窑尾系统窑内温度、喂料量串机调节控制环路,实现了高温回转窑运转稳定,大大提高了高温氧化铝焙烧质量。(end)

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