Содержание к диссертации
Введение
1. Описание электротехнического комплекса как объекта управления 11
1.1. Технологическая схема производства безводного фтороводорода в барабанных печах 11
1.2. Описание процессов движения и нагрева реакционной среды в барабанной печи .. 14
1.3. Термодинамический расчет на основе процесса разложения флюоритового концентрата 17
1 А. Кинетика процесса разложения технологической среды с учетом температуры нагрева 25
1.5. Особенности управления процессом нагрева технологической среды 28
1.6. Анализ электротехнического комплекса как объекта управления 30
1.7. Формирование критерия качества управления электрическим нагревом реакционной
среды , 35
1.8. Выводы 38
2. Математичекое описание электротехнического комплекса производства фтороводорода 40
2.1. Статическая модель теплового процесса в барабанной печи 40
2.1.1. Материальный баланс 41
2.1.2. Энергетический баланс 45
2.1.3. Составление статической модели 51
2.2. Динамическая модель теплового процесса в барабанной печи 56
2.3. Математическое описание электропривода барабанной печи 67
2.4. Модель движения реакционной массы внутри барабанной печи 72
2.5. Выводы „ 86
3. Синтез алгоритмов управления электроприводом и нагревом технологических зон барабанной печи 88
3.1. Синтез алгоритма управления электротехническим комплексом с использованием эталонной модели „ 88
3.2. Алгоритм идентификации параметров передаточных функций зон нагрева 94
3.3. Сравнительный анализ двухпозиционного и ПИД-регулятора системы управления нагревом барабанной печи 100
3.4. Параметрический синтез регуляторов контуров стабилизации температур реакционного газа и отвала барабанной печи 103
3.5. Моделирование алгоритма регулирования зон нагрева на основе оценки температур газа и отвала, 107
3.6. Выводы 112
4. Результаты имитационного моделирования и экспериментальных исследований 114
4.1. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований 114
4.2. Структура и описание экспериментальной установки для исследования процессов движения и нагрева вязких сред 117
4.3. Методика проведения эксперимента 124
4.4. Применение TRACE-MODE для управления и визуализации тепловыми процессами в электротехническом комплексе 133
4.5. Выводы 135
Заключение 136
Список использованной литературы
- Технологическая схема производства безводного фтороводорода в барабанных печах
- Статическая модель теплового процесса в барабанной печи
- Синтез алгоритма управления электротехническим комплексом с использованием эталонной модели
- Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований
Введение к работе
Актуальность работы
Соединения фтора имеют большое практическое значение. Фтороводо-род применяется для получения фторорганических соединений, используется в производстве фторопластов, металлургии редких металлов, а также как травильный агент - при обработке поверхности некоторых металлов. Наибольшее количество безводного фтороводорода (БФВ) расходуется на производство элементарного фтора, фтороуглеродов, синтетического криолита.
Исторически технология производства фтора получила своё развитие с развитием ядерной энергетики. Фтор служит как фторирующий элемент при получении и аффинаже ядерного горючего [1, 11, 21]. Это связано с тем, что фтор образует устойчивое газообразное соединение с ураном - UF6, которое легко может быть переведено в жидкое или твердое состояние (температура возгонки 56С при атмосферном давлении).
Соединения фтора широко применяются как вещества с высокой химической стойкостью и электроизоляционными свойствами (фторопласты). Фториды инертных газов являются сильными окислителями и используются в качестве компонентов ракетного топлива. Также фтор широко применяется в электронной промышленности. Поскольку использование фторосодержа-щих хладонов не приводит к разрушению атмосферы, разрабатывается вопрос о применении фторосодержащих органических соединений для изготовления искусственной крови и других биоматериалов.
В промышленных масштабах элементарный фтор получают путем электролиза электролита на основе безводного фтороводорода. В связи с этим роль и значение производства безводного фтороводорода растет с каждым годом.
Промышленный способ производства фтороводорода основан на разложении флюоритового концентрата (ФК) с содержанием CaF2 95-99% серной кислотой во вращающихся барабанных печах с внешним электронагревом. С растущими с каждым годом требованиями к экономической эффек-
тивности производства фтороводорода, вызванными ростом цен на сырье и рабочую силу, возникает потребность в улучшении качества протекания технологического процесса и увеличении межремонтного цикла технологического оборудования путем создания автоматизированной системы управления, позволяющей вести технологический процесс в оптимальном режиме.
В работах [2, 4, 8, 17, 26, 31, 33, 42] отмечено, что для качественного протекания процесса разложения ФК необходимо соблюдать жесткие требования, предъявляемые к температупным режимам технологического аппарата производства фтороводорода. Степень разложения исходных компонентов реакционной (PC) зависит от величины теплового потока и своевременного его воздействия на барабанную печь [8, 16, 17, 43]. Температура PC зависит от многих факторов, в том числе от температуры в зонах обогрева и среднего времени пребывания смеси в печи. В свою очередь, время пребывания PC в печи находиться в определённой зависимости от скорости вращения наклонного барабана. Ошибки управления электротехническим комплексом барабанной печи приводят как к экономическим потерям в виде высокой концентрации исходных реагентов в отвале, так и ухудшению экологических показателей производства в связи в высокой токсичностью исходных реагентов и продуктов реакции в отвале. Необходимо отметить, что избыточный нагрев PC приводит к спеканию ФК и испарению серной кислота, а как следствие -к загрязнению выходного продукта.[40,44,46]
В [3, 8, 9, 31, 32, 33] авторы разбивают систему управления технологическим аппаратом печи разложения ФК на две подсистемы: дозирования и управления тепловым режимом. Автоматизированная система управления подсистемой дозирования подробно рассмотрена в работе [33]. В [31-33] отмечено, что дальнейшим развитием системы управления процессом разложения флюоритового концентрата во вращающейся печи должна стать разработка подсистемы управления тепловыми режимами печи с целью обеспечения подачи достаточного количества тепла и оптимального распределения этого теплового потока по зонам обогрева. Некоторые результаты работ,
проводимых в этом направлении, изложены в [3,32]. Анализ уровня технического обеспечения электротехнического комплекса технологического аппарата производства БФВ показал, что для обеспечения требований, предъявляемых к ведению технологического процесса разложения ФК серной кислотой [19], необходимо провести работы как по модернизации технических средств автоматизации, так и в области математического и алгоритмического обеспечения системы управления вращающейся барабанной печи.
В данной диссертационной работе разработаны статическая и динамическая модели процессов нагрева и движения PC в барабанной печи. На основании разработанных математических моделей, предложены алгоритмы управления электротехнического комплекса производства фтороводорода, проведен анализ эффективности предложенных алгоритмов на компьютерных моделях и экспериментальной установке.
Цель работы и задачи исследования
Цель диссертационной работы состоит в разработке математического и алгоритмического обеспечения для системы управления нагревом и электроприводом вращения барабанной печи сернокислотного разложения флюоритового концентрата, что позволит установить необходимый температурный профиль для эффективного протекания химической реакции, а также стабилизировать производительность барабанной печи на регламентном уровне, ресурсо- и энергосбережения технологического процесса.
Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:
анализ теплохимических процессов, происходящих в барабанной печи;
создание статической и динамической тепловой модели процесса разложения флюоритового концентрата серной кислотой в барабанной печи;
разработка динамической модели движения реакционной среды в барабанной печи;
создание алгоритмов согласованного управления системой нагрева и электропривода вращения барабанной печи на основе разработанных моделей;
проведение экспериментальных исследований по подтверждению эффективности разработанных алгоритмов.
Методы исследований
Для решения поставленных задач в диссертационной работе применялись методы теории автоматического регулирования, математического моделирования с использованием аппарата дифференциального и интегрального исчислений и моделирования на ЭВМ. Экспериментальные исследования проводились на макетной установке в лабораторных условиях и на промышленной установке получения фтороводорода.
Научная новизна:
созданы статическая и динамическая модели нагрева и движения реакционной среды в барабанной печи, позволяющие повысить точность оценки температуры реакционной среды в зависимости от частоты вращения и мощности нагрева;
предложен алгоритм согласованного управления системой электронагрева и электроприводом вращения барабанной печи на основе эталонных моделей, обеспечивающий максимальную производительность печи;
разработан алгоритм идентификации параметров передаточных функций зон нагрева барабанной печи, позволяющий вести перенастройку параметров регуляторов температуры зон нагрева в реальном времени с учётом изменения расхода и марки сырья.
Практическая значимость
предложена инженерная методика расчета уставок регуляторов температур зон нагрева и задания частоты вращения электропривода барабанной печи, позволяющая учитывать протекающие тепло- химические и физические процессы, а также характер движения PC внутри барабанной печи;
разработана программа расчета тепловых потоков и времени пребывания реакционной среды в барабанной печи, позволяющая устанавливать необходимый температурный профиль печи управляя электротехническим комплексом технологического аппарата;
создана экспериментальная установка для исследования тепловых процессов в барабанной печи и движения реакционной среды, позволяющая исследовать разработанные алгоритмы управления электротехническим комплексом.
Достоверность полученных результатов
Достоверность результатов подтверждается математическим обоснованием разработанных моделей, сопоставимостью показателей экспериментальных и теоретических исследований, а также положениями теории автоматического управления.
Реализация результатов работы
Основные результаты диссертации получены при выполнении хоздоговорной НИР «Разработка комплекса технических средств автоматической системы управления печи разложения плавикового шпата» на Сибирском химическом комбинате.
Результаты проведенных исследований нашли применение на Ангарском электролизно-химическом комбинате, Сибирском химическом комбинате и в учебном процессе Томского политехнического университета.
Основные положения, выносимые на защиту:
статическая модель теплового процесса разложения флюоритового концентрата серной кислотой в барабанной печи;
динамическая модель теплового процесса разложения флюоритового концентрата серной кислотой в барабанной печи;
алгоритм идентификации параметров теплового процесса для перенастройки регуляторов температуры зон нагрева;
алгоритм согласованного управления системой нагрева и электроприводом барабанной печи по эталонной модели;
программно-аппаратная реализация алгоритма управления на имитационной установке.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на межвузовской конференции «Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях» 5-12 октября 2003 года г. Бийск, на десятой юбилейной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, посвященной 400-летию г. Томска «Современные техника и технологии», 29 марта - 2 апреля 2004 года г. Томск, на научно-технической конференции «Технология и автоматизация атомной энергетики» 22 - 26 мая 2006 года г. Северск и научных семинарах кафедры электропривода и электрооборудования Электротехнического института Томского политехнического университета. Результаты выполненных исследований отражены в 9 печатных работах, в том числе в 8 статьях и тезисах докладов, и одном авторском свидетельстве о регистрации программного продукта для ЭВМ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 146 стра-
ниц, в том числе 67 рисунков, 14 таблиц, список литературы из 72 наименований, 5 приложений.
Технологическая схема производства безводного фтороводорода в барабанных печах
В настоящее время известно множество методов получения безводного фтороводорода (БФВ) [10, 20, 43, 57, 39, 65]. Исследования по этой теме ведутся в разных странах мира. Наиболее распространенным промышленным методом получения БФВ является разложение флюоритового концентрата серной кислотой [10, 21] в барабанной печи с электрическим нагревом реакционной среды. В технологический процесс производства БФВ входят следующие основные стадии: приготовление пульпы из флюоритового концентрата и смеси кислот и разложение реакционной среды во вращающейся барабанной печи.
Для производства фтороводорода обычно используется флюоритовый концентрат высокой степени чистоты с содержанием фторида кальция 95- 99 %. Концентрация серной кислоты, используемой для разложения ФК, выбирается для каждого производства на основании технологических и экономических соображений и обычно колеблется в пределах 87-98 %. Кислота заданной концентрации готовится смешением товарных сортов олеума и купоросного масла с оборотной кислотой, возвращаемой из производственного цикла. На получение 1 т фтороводорода расходуется 2,2-2,5 т флюоритового концентрата и до 3 т серной кислоты, при этом образуется около 4 т отходов - сульфата кальция, содержащего 1-5 % не прореагировавшего CaF2 и 2,5-7 % H2SO4[10].
Основная реакция осуществляется в барабанных печах при температуре 130С - 200С. Вращающиеся барабанные печи изготавливаются из не ржавеющей стали толщиной 15-ь25 мм. Для предотвращения преждевременного износа передняя часть внутренней поверхности барабана защищается цилиндрическим вкладышем (гильзой), изготавливаемым из стали ЭИ535 или ЭИ629 и заменяемым при текущих ремонтах печи. Барабан устанавливается наклонно, под углом до 2 для самотранспортировки реакционной среды, и вращается со скоростью 0.5- 2 об/мин [10]. Производительность печи диаметром 1,9 м и длиной 12 м составляет до 10 т безводного фтороводорода в сутки. Газы, образующиеся в печи, обычно содержат до 95% фтороводорода и около 1% примесей: SiF4, H2S04, S02, С02 [10].
Блок-схема производства БФВ Вариант блок-схемы производства БФВ приведен на рис. 1.1. Флюо-ритовый концентрат подается в печное отделение, куда одновременно посту пает рабочая смесь кислот (РКС), которая приготавливается из товарных сортов олеума и купоросного масла и отбираемой из производственного цикла оборотной кислоты. Из печи выводится отвал, состоящий, в основном, из сульфата кальция, и печной газ, содержащий, преимущественно, фтороводород. В отвале и в печном газе содержится также небольшое количество продуктов, образующихся по побочным химическим реакциям.
Реакционный газ из печного отделения поступает в отделение конденсации, где его сжижают, охлаждая промышленной водой и рассолом. В отделении ректификации, куда поступает сжиженный фтороводород, происходит его ректификация и выдача товарного БФВ в отделение выдачи готовой продукции, а газы, образующиеся в отделениях ректификации и конденсации, поступают в отделение абсорбции, где проходят очистку до санитарных норм и выводятся в вентиляцию. Прочие примеси удаляются в спецканализацию. Кислые растворы, образующиеся в процессе абсорбции и ректификации, поступают в сборник оборотной кислоты, откуда оборотная кислота поступает в узел очистки реакционного газа и отделение приготовления рабочей смеси.
Более подробно узлы дозирования кислот, транспортировки и разложения ФК представлены на аппаратно-технологической схеме (рис. 1.2).
Технологический процесс получения БФВ осуществляется разложением ФК в печи I под действием серной кислоты при температуре процесса разложения 70 С -240 С (температура в греющей камере до 600 С).
ФК из железнодорожного вагона по транспортным линиям под действием вакуума передается в бункера, откуда с помощью шнека и элеватора транспортируется в бункер 3 и затем из них с помощью выгрузного шнеков загружается по трубопроводам в шнеки-смеситсли аппарата 1. Серная кислота из мерника 9, олеум из мерника 8 и оборотная кислота из мерника 7 передается по трубопроводам через смесители 4, 6, сепаратор 4, в качестве готовой рабочей смеси кислот, в шнеки-смесители печи 1. Разложение ФК длится в течение 2,5 ,0 часов. Отвал выгружается в аппарат 2 для проведения операции распульповки и нейтрализации отвала.
Статическая модель теплового процесса в барабанной печи
Рассмотрена статическая тепловая модель, позволяющая производить расчёт необходимых тепловых потоков для каждой из зон нагрева барабанной печи и температур в зонах обогрева. При разработке статической тепловой модели, были приняты следующие допущения: 1. Процесс теплообмена в камере печи принимается стационарным, соответствующим режиму наибольшей температуры нагреваемых изделий. 2. Учитывается лишь излучение, ролью конвекции пренебрегают. 3. Все участвующие в теплообмене тела являются серыми. 4. Температуры всех точек поверхностей принимаются равными, т.е. усредняются. 5. Процесс теплопередачи между каждыми двумя из трех включенных в теплообмен тел рассматривается как раздельный.
Материальный баланс рассчитываем на основании закона сохранения массы при химических превращениях вещества. Он имеет вид
Из приведенных выше условий, реакций, происходящих в печи разложения, и результатов химических анализов отвала на производственном предприятии, следует, что фтористый кальций реагирует не полностью, серная кислота подается с избытком, состав рабочей смеси не постоянен и некоторое количество фтористого водорода расходуется на реакцию с кремнеземом.
При нормальном режиме работы в отвал уходит не более 1% шпата, тогда для упрощения считаем, что масса отвала складывается из CaS04 , FeS04, S и из не прореагировавшего избытка H2S04, с точностью до не выделившегося HF, который составляет не более (0,5 - 0,8)% от общей массы отвала. Анализ результатов погрешности при расчете материального баланса при загрузке флюорита от 600 до 1000 кг/час показывает, что погрешность в его расчете не превышает 1 %, что вполне приемлемо для целей управления. Из материального баланса наглядно видно, что вполне можно преберечь такими компонентами, как SO2, СО2, FeSC 4, C3F2, FeS, S. Их составляющая в материальном балансе не превышает в сумме 2%, а при использовании более качественных сортов шпата этот вклад станет еще менее заметным.
Основываясь на законе сохранения энергии и материальном балансе, проведем расчет тепловых процессов происходящих в барабане печи разложения. Уравнение энергетического баланса имеет вид
Уприх или (если подробно расписать составляющие) Q ,+Q=Q» +Qp +& (2.1.15) где исход. - энергия , вносимая исходными реагентами; Qmft- энергия, уносимая с твердыми продуктами; Qpr- энергия, уносимая реакционными газами; QKm- энергия, затрачиваемая на химическую реакцию.
Энергия, вносимая исходными реагентами и уносимая продуктами реакции, определяем исходя из их теплоемкости по формуле где т - масса реагента, кг/ч; М- молярная масса реагента, кг/моль; ср - молярная теплоемкость вещества, кДж/(моль С);Г- температура, С ,
Молярная теплоемкость большинства веществ изменяется при изменении температуры и агрегатного состояния данного вещества. Зависимость молярной теплоемкости от температуры (интервал 273 -1000 К) для веществ, участвующих в процессе, можно получить в табл. 2.2 [55].
Произведем расчет энергии, уносимой печными газами, учитывая, что по данным исследований УНИХИМа [33] при температуре выходного продукционного газа в пределах 130 - 150С достаточно полно идет реакция и содержание серной кислоты не превышает установленного предела [53, 54]. Решив данную систему уравнений, можно определить, какое количество энергии необходимо подвести в барабан печи по зонам обогрева для полного разложения ФК и получения требуемых, по технологическим соображениям, температур отвала и продукционного газа. Данную статическую математическую модель можно использовать для расчетов параметров модели объекта и алгоритма управления.
Для построения статической модели теплового процесса необходимо определить температуру наружных стенок барабана в соответствующих зонах нагрева. На основании производственных данных опытного образца и кинетического процесса в технологической среде устанавливается температура реакционной массы на выходе зон нагрева: 1-я зона- 90С, 2-я зона-110С, 3-я зона -160С.
Считая граничные условия стенок барабана, как граничные условия третьего рода, температура Тнар наружной стенки барабана определяется выражением [58] Т =Т +0 нар рс Ы-рс s U (2.1.40) где Qpc - энергия, подводимая в барабан, Вт; S- толщина стенки, м (0,04м) о. [19]; Я - коэффициент теплопроводности стали (51,5 Вт/(м С)) [58]; Fcm -площадь стенки барабана зоны обогрева (18,09м ) [19]; ат - коэффициент те-лоотдачиВт/(м2оК)[41].
В данной формуле коэффициент ат теплоотдачи остается неизвестной величиной, причем эта величина зависит от качества перемешивания реагентов, температур, налипания реакционной массы на стенки барабана, свойств и поведения ворошителя, гранулометрического состава образующегося отвала.
Синтез алгоритма управления электротехническим комплексом с использованием эталонной модели
Алгоритм управления электротехническим комплексом барабанной печи разработан для автоматизированного управления мощностью нагревательных камер, стабилизации температуры отвала и реакционного газа и управления частотой вращения барабанной печи. Алгоритм обеспечивает следующие функции системы управления: по уравнениям материального и теплового баланса определяется количество энергии, потребляемое процессом разложения флюоритового концентрата; рассчитывает необходимое время пребывания реакционной среды в барабанной печи в зависимости от производительности подсистемы дозирования; рассчитывает скорость вращения барабанной печи в зависимости от необходимого времени пребывания; формирует управляющее воздействие на систему электропривода печи; вычисляет необходимую мощность нагревательных зон в зависимости от расхода исходных компонентов; рассчитывает управляющее воздействие на ТЭНы зон обогрева барабанной печи.
Очевидно, что алгоритмы работы подсистем управления тепловым режимом и управления электроприводом барабанной печи должны взаимодействовать с подсистемой приготовления реакционной среды [23, 24, 67]. Для эффективной работы алгоритмов подсистем управления тепловым ре жимом и управления электроприводом необходима информация о производительности шнека загрузки и датчиков расхода компонентов реакционной среды. Производительность загрузки и расход компонент реакционной среды можно рассматривать контролируемыми возмущениями для подсистем управления тепловым режимом и управления электроприводом.
Расчет задания уставок для подсистемы нагрева зон барабанной печи осуществляется в результате вычисления материального и теплового баланса (см. п. 2.1.1, 2.1.2). Решая совместно систему уравнений статической модели (2.1.46), получаем величины тепловых потоков и уставки температур в зонах нагрева, необходимых для обеспечения требуемого теплового потока. Для вычисления уставок используются коэффициенты Ки К2, Кь которые рассчитываются из статистических данных анализа работы технологического аппарата следующим образом. Выбираются периоды работы барабанной печи с минимальными показаниями содержания реагентов в отвале, вычисляется необходимое количество тепла для прохождения химической реакции. Коэффициенты К\, Кг, Кг находятся как отношение температурного режима к количеству необходимой тепловой энергии в зонах нагрева. Результаты расчёта были представлены в табл. 2.4.
При расчёте уставок для подсистем управления зонами нагрева вычисляется количество требуемой энергии для каждой из зон нагрева. Для примера определим мощность ТЭНов, которая требуется для обеспечения протекания технологического процесса при частоте вращения барабанной печи 2об/мин. где в числителе - необходимое количество энергии для ведения технологического процесса по регламенту (см. (2.1.46)). При вычислении необходимого времени пребывания реакционной среды в барабане печи был использован следующий подход к подсистеме управления тепловым режимом. Для корректного использования ТЭНов подсистемы и возможности регулировать температуру в зонах нагрева необходимо иметь оперативный запас электрической мощности. Для определения такого запаса будем использовать коэффициент кзапжа, и максимальная мощность ТЭНов подсистемы нагрева зон определяется выражениями
1 МАХ іном " запаса где Р\ ном, - номинальная мощность ТЭНов в зонах нагрева с учётом потерь. Значения номинальной мощности можно рассчитать по методикам, описанным в [58, 64], или, в частности, по динамической модели ТЭНов (п. 2.2.)
В случае, если значение требуемой мощности в какой-либо зоне нагрева превышает максимальное значение, то приравниваем его максимально возможному значению в этой зоне нагрева Pj=Pi МАХ, где / - номер зоны нагрева. Используя значение необходимого количества тепловой энергии Q-u находим требуемое время пребывания реакционной среды в рассматриваемой зоне нагрева
Далее, по математической модели, описанной в п. 2.4, рассчитываем необходимую частоту вращения печи и производим перерасчёт уставок остальных двух зон нагрева с учетом скорректированного времени пребывания реакционной среды и необходимой мощности в зонах барабанной печи.
Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований
Сотрудниками Северской государственной технической академии под руководством В.П. Пищулина был проведен эксперимент по исследованию температурных режимов барабанной печи разложения флюоритового концентрата. При проведении эксперимента контролировались следующие параметры: температура реакционного газа Грг, температура отвала Готв, температуры в зонах обогрева Ть Тг Тз, а также дополнительно были установлены датчики температуры внутри барабанной печи в каждой из греющих камер Трсь 7рс2 Трсз- Результаты экспериментальных исследований представлены на рис. 4.1, в приложении 4 приведена таблица экспериментальных данных. По результатам исследований была построена сводная таблица коэффициентов корреляции измеряемых параметров (табл. 4.1).
Выделим коэффициенты, по модулю превосходящие 0,5. По результатам анализа взаимосвязей можно сделать следующие выводы. Как и предполагалось в гл. 1 и 3, величины Тотв, Трсз и Тр„ Трс2 находятся в функциональной зависимости. Таким образом, за счёт высокой степени корреляции этих величин возможно использование Т01В и 7 рг для косвенного измерения Грез и ТрС2. Результаты исследования экспериментальных данных на практике являются подтверждением аналитических выводов о протекании технологического процесса (п, 3.1 и 3.4), атакже разработанных на основании этих выводов алгоритмов управления технологическим аппаратом.
Также необходимо отметить, что существует коррелировашюсть между температурами PC во 2-й и 3-й зонах нагрева. Таким образом, можно сделать вывод о том, что ошибки управления, допущенные в процессе нагрева PC во 2-й нагревательной зоне неизбежно приведут к несоблюдению теплового режима PC в 3-й нагревательной зоне. Такие заключения подтверждаются экспериментальными графиками, из которых видно, что падение температуры PC во 2-й нагревательной зоне повлекло за собой падение температуры PC и в 3-й зоне нагрева (рис. 4.1).
Необходимо отметить, что проведение экспериментальных исследований связано с определёнными сложностями ввиду высокой токсичности реагентов и отходов производства, а также с непрерывным режимом работы технологического аппарата. Таким образом, для проведения дальнейших работ было принято решение о создании экспериментальной установки, максимально приближенной к прототипу.
В целях исследования технологического процесса разложения ФК и изучения зависимости времени пребывания материала от частоты вращения барабанной печи создана экспериментальная установка вращающейся барабанной печи, структурная схема которой представлена на рис. 4.2.
Схема экспериментальной установки: ТП - тиристорный преобразователь; ЭП - электропривод; БУТ-10 -нормирующий преобразователь датчиков температуры Экспериментальная установка состоит из макета барабанной печи, оборудованной загрузочной воронкой в передней крышке, разгрузочной задней крышкой, приводной шестерней, бандажом и опорным роликами. Во вращение барабан приводится электродвигателем постоянного тока через редуктор. Загрузка производится шнековым питателем. В качестве PC в печь загружается песок. Обогревается печь ТЭНами. Тиристорный преобразователь, управляемый компьютером служит, для регулирования мощности ТЭНов. Контроль температуры ведется в 3 точках.
