Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование автоматизированных систем управления непрерывными технологическими процессами" Часть 2 (стр. 6 из 14)

Автоматизация нагрева металла облегчается при использовании установленных в одну линию секций, которые объединены в автоматически регулируемые зоны. Трубы или круглые заготовки транспортируют через печь в 1-3 ручья, применяя водоохлаждаемые ролики. В качестве топлива используют мазут или газ; воздух подогревают в металлургических рекуператорах до 200...400 ⁰С.

Для термообработки изделий металлургического производства применяют башенные, колпаковые, роликовые проходные, протяжные и другие печи. Термическую обработку углеродистых и мало легированных сталей ведут при температуре не выше 900...950 °С, нержавеющих ayстeнитных сталей - при 1150...I200 °С. Отжиг жести и трансформаторной стали в башенных печах проводят при 720...900 °С [6 ].

В [7, рис. 138, с. 326,327] показана принципиальная схема контроля и автоматического регулирования теплового режима регенеративного колодца. Для оценки параметров теплового режима регенеративного колодца приведены данные одного из металлургических заводов [7, с. 328].

Система автоматического контроля и регулирования теплового режима рекуперативного нагревательного колодца с отоплением из центра подины приведена в [7, рис. 139, с. 330, 331], примерные параметры теплового режима - в [7, с. 329].

Отдельные зоны многозонных нагревательных печей (методических, кольцевых, секционных) обычно характеризуются определенной автономностью в отношении подачи топлива и воздуха и (иногда) отбора продуктов сгорания. Поэтому системы контроля и регулирования таких печей содержат узлы регулирования температуры рабочего пространства, соотношения топливо - воздух и давления по числу самостоятельных зон. Если продукты сгорания отводят одним общим потоком, то устанавливают один регулятор давления, сигнал к которому поступает из наиболее ответственной точки рабочего пространства (обычно вблизи окна выдачи).

В [7, рис. 141, с. 336. 337] представлена типовая принпипиальная схема автоматизации методической печи непрерывного действия. Приведены также практические величины отдельных параметров, необходимые для расчета систем контроля и регулирования методической четырехзонной печи, которая работает на природном газе с площадью пода, 158 м² и производительностью на холодном всаде 110 т/ч.

Описанные печи скоростного нагрева металла обладают сравнительно небольшой инерционностью кладки и малой аккумулирующей способностью, поэтому для таких печей имеется возможность использовать балансовые схемы регулирования теплового режима. В [7, рис. 142] приведена упрощенная принципиальная схема автоматического сведения теплового баланса секционной печи прокатного стана, а в [7, с. 339, 340] дан расчет теплового баланса печи включая зону рекуперации теплоты.

В больших отделениях нагревательных колодцев, прокатных цехах со значительным числом нагревательных и термических печей экономически целесообразно использовать ЭВМ в рамках АСУТП. В [6, рис. 103] рассмотрена структурная схема системы управления нагревом металла в нагревательных колодцах.

8. асутп ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВИСКОЗНОГО раствора

Технологический процесс производства вискозного волокна имеет такие основные стадии [8]:

II. Приготовление вискозного прядильного раствора (вискозы).

III. Отделка, сушка, перемотка волокна.

Стадия приготовления вискозного раствора включает в себя:

- приготовление растворов едкого натра и регенерацию отработанных растворов,

- мерсеризацию целлюлозы,

- предсозревание щелочной целлюлозы,

- ксантогенерирование и растворение ксантогената,

- подготовку вискозы к формированию волокна.

8.1. Приготовление растворов едкого натра, регенерация отработанных растворов

Эта стадия включает в себя следующее:

- прием каустической соды от поставщика и ее хранение;

- приготовление растворов едкого натра (рабочего, укрепительного и рас- творительного);

- прием отработанного раствора после мерсеризации и его фильтрацию;

- регенерацию части отработанного раствора.

Каустическая сода поступает на содовую станцию с концентрацией не менее 42% в жидком виде по специальному обогреваемому трубопроводу или в железнодорожных цистернах. Замерзший в пути каустик перед сливом разогревается острым паром.

Для мерсеризации целлюлозы применяется рабочий раствор едкого натра концентрации 220...242 г/л. Непрерывное укрепление циркулирующего раствора проводится путем подачи в циркуляционный бак укрепительной щелочи концентрации 250...270 г/л.

Для растворения ксантогената применяется раствор с содержанием едкого натра 32...38 г/л и до 120 г/л в случае мокрого сульфидирования. Все эти растворы готовятся в баках, установленных на содовой станции.

В бак подается заданное количество растворов, перемешивается при циркуляции с помощью центробежных насосов в течение 3...4 ч., после чего раствор анализируют на содержание едкого натра и гемицеллюлозы. Приготовленная щелочь отстаивается не менее 50 ч. Рабочий раствор щелочи готовится для замены загруженного взвесями целлюлозы рествора в циркуляционном баке рабочего раствора установки непрерывной мерсеризации (УНМ).

Отработанная щелочь с УНМ возвращается на содовую станцию, фильтруется на барабанном фильтре непрерывного действия и рамном фильтре, очищаясь от волоконец целлюлозы и механических загрязнений, после чего часть щелочи возвращается в циркуляционный бак рабочей щелочи, а другая часть щелочи через кварцевые фильтры подается для приготовления укрепительной рабочей щелочи, остальная часть подвергается диализу.

В процессе регенерации (диализа) отработанная щелочь очищается от гемицелюлозы. Диализ основан на диффузии в воду едкого натра через непроницаемую для коллоидных веществ мембрану. Отработанный раствор щелочи поступает в диализатор самотеком из напорного бака. Внутрь рам подается умягченная вода, при этом частицы едкого натра,

проникая через ткань, уносятся водой. Частицы гемицелюлозы, не прошедшие через ткань, поднимаются в верхнюю часть диализатора и через перелив сбрасываются в канализацию вместе с водой и некоторым количеством едкого натра. Диализ осуществляется при температуре 26...28 °С.

В результате регенерации получается разбавленный раствор едкого натра, очищенный от гемицеллюлозы. Регенерированная щелочь применяется для растворения ксантогената и частично для приготовленной рабочей щелочи. Канализационная щелочь частично идет

на повторный диализ, частично для промывки деталей в прядильном цехе, остаток сбрасывается в канализацию.

Щелочь для растворения ксантогената готовится из регенерированной щелочи, умягченной воды и крепкого каустика. Отстой перед расходованием составляет не менее 20 ч. Перед подачей в ксантатное отделение растворенная щелочь фильтруется на свечевых фильтрах [8].

8.2. Мерсеризация целлюлозы

Целлюлоза поступает на склад производства в виде листов размером 600х800 мм. Перед мерсеризацией смешивается целлюлоза различных партий (не менее пяти) для выравнивания свойств полученной вискозы. Смешение осуществляется кипами путем раскладки их на транспортную ленту в определенном порядке.

Процесс мерсеризации заключается в обработке целлюлозы рабочим раствором едкого натра. Реакция едкого натра с целлюлозой протекает по схеме

(8.1)

В процессе мерсеризации целлюлоза набухает, из нее вымывается гемицеллюлоза, происходит окислительная деструкция целлюлозы. Мерсеризация целлюлозы осуществляется в массе на УНМ.

Сбрасывающий механизм транопортера-питателя захватывает по одному листу из кипы и сбрасывает в бак-мерсеризатор. Туда же непрерывно подается рабочая щелочь из циркуляционного бака, подогретая до 46...50 °С. Листы целлюлозы набухают в щелочи и измельчаются вращающимися лопастями мешалки, образуя в аппарате однородную пульпу. Масса циркулирует в баке не менее 20 мин., часть ее непрерывно отбирается массонасосами и подается на отжимное устройство.

УНМ имеет следующие основные узлы:

- транспортер-питатель и бачок-дозатор щелочи;

- бак-мерсеризатор;

- массо-насос и бачок-выравниватель давления (буферный);

- отжимной механизм;

- предварительный измельчитель и лоток для передачи щелочной целлюлозы;

- измельчитель.

Транспортер-питатель обеспечивает необходимую подачу целлюлозы путем изменения скорости движения ленты, края регулируются с помощью вариатора в зависимости от нужной производительности.

Бак-мерсеризатор представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, снабженный рубашкой для темперирования и вертикальной пропеллерной мешалкой с зубьями. Внутри бака-мерсеризатора установлен цилиндр, предназначенный для создания определенного направления рециркуляции щелочной массы целлюлозы между стенками мерсеризатора и внутреннего цилиндра. Во внутреннем цилиндре реакционная масса движется сверху вниз и ударяясь о нижнее дно, поднимается вверх между стенками внутреннего цилиндра. Во внутреннем цилиндре реакционная масса движется сверху вниз.

Буферный бачок устанавливается на линии от массо-нассса к отжимному устройству и служит для обеспечения более равномерной подачи щелочной целлюлозы в отжимное устройство. В нижнем днище бака находится штуцер для отвода реакционной массы. Установлено водомерное стекло с целью наблюдения за уровнем массы. Давление воздуха в буферном бачке составляет 0,7...0.8 атм (поддерживается сжатым воздухом).

Отжимной механизм состоит из двух чугунных вращающихся сетчатых барабанов, на поверхности которых имеются бороздки. В торцах барабанов просверлены отверстия, соединяющиеся с бороздками на поверхности барабана, через которые отводится отработанная щелочь во время отжима.