Моделирование и управление процессом обжига керамического кирпича в туннельной печи

• Автор: Гольцова, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 225 с. : ил.

Содержание
Содержание
Введение
Глава 1. Системный анализ параметров оптимального управления процессом обжига керамического кирпича в туннельных печах

1.1. Параметрический анализ конструктивных особенностей туннельных печей

1.1.1. Сравнительный анализ действующих туннельных печей для обжига керамического кирпича

1.1.2. Конструктивные особенности туннельной печи

1.2. Исходные данные для оптимального управления процессом обжига керамического кирпича

1.3. Анализ систем нагрева и систем управления процессом

1.3.1. Анализ нагревательных устройств.

1.3.2. Процесс обжига кирпича в туннельных печах как

объект управления
1.3.3. Анализ систем управления процессом обжига в существующих печах.
1.4. Выводы.
1.5. Постановка задач исследования
2. Моделирование процесса обжига в туннельной печи для определения оптимальных параметров.
2.1. Разработка структурно логической модели оптимального управления процессом обжига керамического кирпича
2.1.1. Физические процессы, существенные для формирования температурного режима
2.1.2. Исходные данные и ограничения, использованные в
модели.
2.2. Разработка математической модели управления печью.
2.2.1. Решение уравнения теплового баланса.
2.2.2. Решение уравнения теплопроводности
2.3. Численная реализация математической модели
2.3.1. Алгоритм решения задачи.
2.3.2. Описание программы по расчету температурного режима печи.
2.4. Учет конструктивных особенностей печей при расчете коэффициента теплопередачи.
2.5. Схема управления и алгоритм управления процессом обжига с помощью математической модели
2.6. Выводы
3. Экспериментальные исследования процесса обжига кирпича
3.1. Выбор объекта исследования
3.2. Анализ качества работы действующих туннельных печей
3.3. Методики натурного обследования печи
3.3.1. Выбор и описание измерительного комплекса.
3.4. Обсуждение результатов натурных исследований
3.4.1. Экспериментальные исследования температурных полей ограждающих конструкций туннельной печи
3.4.2. Исследование печи с помощью измерительного комплекса
3.4.2.1. Исследование температурного режима печи.
3.4.2.2. Исследование аэродинамического режима печи
3.4.2.3. Исследование температурного поля факела горелок
3.4.2.4. Исследование газового состава
3.5. Выводы.
4. Рекомендации по управлению процесса обжига кирпича
4.1. Численные эксперименты по увеличению производительности работы печи ОАО Альтаир
4.1.1. Определение количества потоков воздуха в печи ОАО Альтаир
4.2. Рекомендации по управлению оптимизации процесса обжига в туннельной печи для обжига керамического кирпича на ОА О Альтаир
4.3. Выводы и рекомендации по модернизации печи ОАО Альтаир по управлению процессом обжига на основе модельных расчетов.ИЗ
4.4. Выводы
Заключение.
Библиографический список.
Приложение.
Приложение А Методика натурного обследования печи
Приложение Б Журнал 1 Регистрация исследования режимов
работы печи
Б.1 лист1 результаты измерения температуры печи по зонам
Б.2лист2результаты измерения тяги печи по зонам
Б.ЗлистЗрезультаты измерения состава газа
Б.4лист4результаты измерения температурного поля факела горелок
Приложение В. Журнал 2 Регистрация параметров температурных полей наружных поверхностей печи
Приложение Г. Журнал 3 Регистрация параметров, исследование и настройка горелок на оптимальный режим работы Приложение Д. Инструкция по технике безопасности Приложение Е. Руководство по эксплуатации измерительного комплекса
Приложение Ж. Фотографические снимки теплового поля наружных поверхностей печи
Приложение 3. Таблица результатов расчта движения объмов газа в печи по зонам в зависимости от процентного соотношения открытия заслонки на дымососе с полным
Приложение И. Планирование загрузки печи Приложение К. Акты о использовании результатов
Введение


Изменение размеров печей и замена свода на плоский, изготовленный из современных теплоизоляционных материалов, обеспечивают использование серийно выпускаемых автоматов садки кирпича не на печных вагонетках, а за счет использования сводных горелок и скоростных боковых в зоне подготовки обеспечивается экономия энергии. Печей, построенных в гг, в России насчитывается более ста и для того, чтобы быть конкурентоспособными, они нуждаются в перевооружении теплотехнического оборудования с полной или частичной их автоматизацией для ведения рационального обжига кирпича. Это приводит к ухудшению качества обжига, вынужденному увеличению срока обжига и, как следствие, перерасходу топлива и к снижению производительности печи. Эти недостатки подробно рассмотрены в работах 5,,,. Кроме того, большой срок эксплуатации печей приводит к старению ограждающих конструкций, что приводит к непроизводительным тепловым потерям и ухудшению теплового режима. Суть модернизации печей состоит в улучшении работы теплотехнического оборудования. Вследствие этого в работе проведен анализ систем нагрева и систем управления процессами обжига. Несмотря на то, что печи строятся по различным проектам, принцип работы их один и тот же. Принцип работы хорошо освещен следующими авторами 3,,. Туннельная печь представляет собой прямолинейный канал, по рельсовому пути которого перемещаются вагонетки с садкой обжигаемых изделий навстречу теплоносителю. Схема представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Движение вагонеток с сырцом периодическое, с управляемым интервалом толкания. Конструктивно туннельная печь состоит из форкамеры, длиной в одну вагонетку, и собственно туннельной печи. Форкамера оборудована двумя поочередно открывающимися дверями гильотинного типа, благодаря чему при введении очередной вагонетки с кирпичомсырцом аэродинамический и тепловой режимы в печи не нарушаются. В форкамере устанавливают толкатель. Для устранения подсоса в печь холодного воздуха и постепенного нагрева изделий в форкамеру подается теплоноситель. В качестве теплоносителя используют горячий воздух, отбираемый из подвагонеточного или надсводного канала печи. В туннельной печи расположены горелки. Они могут располагаться как в боковых стенах, так и в своде печи. Печь имеет также подвагонеточное пространство, необходимое для проведения ремонтных работ в печи, обслуживания ходовой части печных вагонеток и для устранения завалов. Для уменьшения газообмена между обжигательным каналом печи и подвагонеточным пространством между стенами печи и вагонетками имеется песочный затвор и лабиринт. Для устранения выбивания горячего воздуха из зоны обжига в подвагонеточный канал осуществляется нагнетание холодного воздуха, уравнивающее давление в обжиговом и в подвагонеточном каналах. Обжигательный канал туннельной печи условно разделен по длине на три основные технологические зоны 1 подготовки, 2 обжига 3 охлаждения рисунок 1. В зоне подготовки происходит досушка кирпичасырца и подогрев его отходящими из зоны обжига газами до 0 С. Для управления температурным и газовым режимами зона подготовки печи разделена на три автономно регулируемые секции а низкотемпературной рециркуляции, б высокотемпературной рециркуляции, в подогрева пода. В зоне обжига происходит обжиг кирпича при температуре 0С, в зависимости от сырья. Для выравнивания температуры по всей массе изделий, более полного созревания черепка и прохождения в нем необходимых реакций, осуществляется выдержка изделий при максимальной температуре в течение часов. Время выдержки зависит от вида изделий, типа садки. Для улучшения качества изделий применяют восстановительноокислительный обжиг. Зона охлаждения. С целью охлаждения изделий по заданному температурному режиму, зона охлаждения разделена на 4 секции а закала, б ускоренного охлаждения, в замедленного охлаждения, г интенсивного охлаждения. Схема отопительновентиляционной системы представлена на рисунке 1. Весь горячий воздух отбирается из зоны охлаждения печи и направляется в сушилку. Устройство туннельной печи должно обеспечивать такой температурный режим печи, который необходим для проведения всех процессов, происходящих при обжиге керамического кирпича. Это подробно рассматривается в работах 3,,. Рисунок 1.