Система управления электронагревом барабанной печи в электротехническом комплексе производства безводного фтороводорода

• Автор: Цхе, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1. ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Технологическая схема производства безводного фтороводорода в барабанных печах

1.2. Описание процессов движения и нагрева реакционной среды в барабанной печи
1.3. Термодинамический расчет на основе процесса разложения флюоритового
концентрата
1.4. Кинетика процесса разложения технологической среды с учетом температуры нагрева

1.5. Особенности управления процессом нагрева технологической среды
1.6. Анализ электротехнического комплекса как объекта управления
1.7. Формирование критерия качества управления электрическим нагревом реакционной
среды
1.8. Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРОИЗВОДСТВА ФТОРОВОДОРОДА
2.1. Статическая модель теплового процесса в барабанной печи
2.1.1. Материальный баланс
2.1.2. Энергетический баланс
2.1.3. Составление статической модели
2.2. Динамическая модель теплового процесса в барабанной печи
2.3. Математическое описание электропривода барабанной печи
2.4. Модель движения реакционной массы внутри барабанной печи
2.5. Выводы
3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ И НАГРЕВОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗОН БАРАБАННОЙ ПЕЧИ
3.1. Синтез алгоритма управления электротехническим комплексом с использованием
эталонной модели
3.2. Алгоритм идентификации параметров передаточных функций зон нагрева
3.3. Сравнительный анализ двухпозиционного и ПИД-регулятора системы управления
нагревом барабанной печи

3.4. Параметрический синтез регуляторов контуров стабилизации температур
реакционного газа и отвала барабанной печи
3.5. Моделирование алгоритма регулирования зон нагрева на основе оценки температур
газа и отвала
3.6. Выводы
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных
исследований
4.2. Структура и описание экспериментальной установки для исследования процессов
движения и нагрева вязких сред
4.3. Методика проведения эксперимента
4.4. Применение TRACE-MODE для управления и визуализации тепловыми
процессами в электротехническом комплексе
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

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 - Шб, которое легко может быть переведено в жидкое или твердое состояние (температура возгонки 56°С 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 фторосодержащих 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 СаР2 95-99% серной кислотой во вращающихся барабанных печах с внешним электронагревом. С растущими с каждым годом требованиями к экономической эффек-

На основании приведенного выше энергетического баланса можно сделать упрощения данной модели, т.е. из неё можно исключить энергию поступившую с флюоритом, и энергии, уносимые 81Р4, Са?2, Н28С>4, т.к. их влияние взаимно компенсируется между собой. При данном упрощении погрешность не превысит 1%, что вполне приемлемо для целей управления. Тогда энергетический баланс вместе с материальным принимает окончательный вид:
• Исходные вещества:

(2.1.32)

• В отвале:
(2.1.33)
• В уходящем газе:
(2.1.34)
і2ш-=тнг-187,726, ^р.нго ~ тн/> • 251,753.
• На реакцию:

тсщ ~&'С,
Яхт = тсщ '^211,35,
(2.1.35)
(2.1.36)
(2.1.37)
(2.1.38)
(2.1.39)
0 = 0 -0,41, 02=6-0,44, а =0-0,15.