способ обнаружения, по меньшей мере, частично закупоренной перегородки для многокамерной печи

Формула изобретения

1. Способ обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания полой перегородки (6) многокамерной печи (1) с поворотным пламенем с камерами (2), характеризующийся тем, что он содержит, по меньшей мере, этапы, на которых определяют переменную R_x, характеризующую расход дымов в полой перегородке (6) порядкового номера х среди перегородок (6) камеры (2) печи (1), определяют доверительный интервал совокупности переменных R, по меньшей мере, нескольких из перегородок (6) порядкового номера от 1 до n указанной камеры (2), за исключением R_x, на основании среднего значения m и типового отклонения а указанных переменных R, последовательно и предпочтительно непрерывно проверяют, не находится ли переменная R_x за пределами указанного доверительного интервала, причем исключительно по нижнему значению, и в случае утвердительного результата выдают сигнал оповещения, свидетельствующий, по меньшей мере, о частичном закупоривании полой перегородки (6) в линии перегородок (6), к которой принадлежит указанная перегородка (6) порядкового номера х, относительно других перегородок (6), и/или подают команду, по меньшей мере, на одно изменение регулирования работы печи.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что переменную R_x, характеризующую расход дымов для перегородки (6) порядкового номера х камеры печи, определяют как комбинацию трех измерений, произведенных в зоне (А) предварительного нагрева печи (1), которыми являются расход Q_x, температура дымов Т_х и статическое разрежение Р_х для указанной перегородки (6) порядкового номера х.

3. Способ по п.2, характеризующийся тем, что переменную R_x определяют при помощи формулы: где , , являются измеряемыми весовыми коэффициентами.

4. Способ по п.3, характеризующийся тем, что выбор весовых коэффициентов , и производят путем сравнения существенных отклонений закупоривания со шкалами измерения каждой из величин, соответственно расхода Q, температуры дымов Т и статического разрежения Р.

5. Способ по п.4, характеризующийся тем, что весовые коэффициенты , и выбирают в следующих интервалах: от 0,3 до 0,5, от 1 до 1,5 и от 0,3 до 0,5.

6. Способ по любому из пп.3-5, характеризующийся тем, что содержит этап, на котором в качестве условия, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки (6) порядкового номера х указанной камеры (2), определяют условие, при котором значение С_х является отрицательным, где C_x=R _x-[k·m(R₁ R_x-1,R_x+1 R_n)-p· (R₁ R_x-1,R_x+1 R_n)], где k является коэффициентом коррекции обнаружения, значение которого выбирают от 0,8 до 1, m является средним значением переменных R за исключением R_x, n является общим числом перегородок (6) камеры (2), и р является числом типовых отклонений от среднего значения m, при этом р является натуральным целым числом, которое выбирают превышающим или равным 3 и предпочтительно меньшим или равным 6.

7. Способ по любому из пп.1-5, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры 2, находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду, по меньшей мере, на одно изменение регулирования работы печи (1) путем перевода, по меньшей мере, одной рампы (16) нагрева в зоне (В) нагрева в режим ограничения или остановки впрыска топлива указанными рампами (16) нагрева.

8. Способ по п.6, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры 2, находящуюся в зоне (A) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду, по меньшей мере, на одно изменение регулирования работы печи (1) путем перевода, по меньшей мере, одной рампы (16) нагрева в зоне (В) нагрева в режим ограничения или остановки впрыска топлива указанными рампами (16) нагрева.

9. Способ по любому из пп.1-5, 8, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод рампы (11) всасывания в режим максимального всасывания указанной рампой (11).

10. Способ по п.6, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод рампы (11) всасывания в режим максимального всасывания указанной рампой (11).

11. Способ по п.7, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (A) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод рампы (11) всасывания в режим максимального всасывания указанной рампой (11).

12. Способ по любому из пп.1-5, 8, 10, 11, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод, по меньшей мере, одной из рамп (19) охлаждения в зоне (D) принудительного охлаждения и/или рампы (18) обдува в зоне (С) естественного охлаждения печи (1) в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из указанных рамп охлаждения (19) и обдува (18).

13. Способ по п.6, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод, по меньшей мере, одной из рамп (19) охлаждения в зоне (D) принудительного охлаждения и/или рампы (18) обдува в зоне (С) естественного охлаждения печи (1) в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из указанных рамп охлаждения (19) и обдува (18).

14. Способ по п.7, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод, по меньшей мере, одной из рамп (19) охлаждения в зоне (D) принудительного охлаждения и/или рампы (18) обдува в зоне (С) естественного охлаждения печи (1) в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из указанных рамп охлаждения (19) и обдува (18).

15. Способ по п.9, характеризующийся тем, что в случае обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки (6) линии перегородок (6), включающей перегородку порядкового номера х камеры (2), находящуюся в зоне (А) предварительного нагрева печи (1) под рампой (11) всасывания, подают команду на перевод, по меньшей мере, одной из рамп (19) охлаждения в зоне (D) принудительного охлаждения и/или рампы (18) обдува в зоне (С) естественного охлаждения печи (1) в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из указанных рамп охлаждения (19) и обдува (18).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к многокамерным печам, называемым «печами с вращающимся пламенем», для обжига углеродистых блоков, в частности, анодов и катодов из углерода, предназначенных для электролизного производства алюминия, и, в частности, изобретение относится к способу обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородок в многокамерной печи.

Печи с вращающимся пламенем для обжига анодов описаны, в частности, в следующих документах: US 4859175, WO 91/19147, US 6339729, US 6436335 и СА 2550880, к которым можно обратиться для получения более подробной информации по этому вопросу. Вместе с тем, можно вкратце напомнить их конструкцию и принцип работы со ссылками на прилагаемые фиг.1, 2 и 3, где соответственно на фиг.1 представлен схематичный вид конструкции печи с вращающимся пламенем и с открытыми камерами, в данном случае с двумя зонами действия пламени, на фиг.2 - частичный вид в перспективе и в поперечном разрезе с вырезом внутренней конструкции такой печи и на фиг.3 - вид в продольном разрезе классической перегородки такой печи.

Показанная на фиг.1 обжиговая печь (FAC) 1 содержит два параллельных пролета или две параллельные шахты 1а и 1b, проходящие вдоль продольной оси XX по длине печи и каждая из которых содержит последовательный ряд поперечных камер 2 (перпендикулярных к оси XX), отделенных друг от друга поперечными стенами 3. По своей длине, то есть в поперечном направлении печи 1 каждая камера 2 образована чередованием расположенных рядом друг с другом ячеек 4, выполненных открытыми в своей верхней части для обеспечения загрузки предназначенных для обжига углеродистых блоков и выгрузки охлажденных обожженных блоков и в которые укладывают штабелем предназначенные для обжига углеродистые блоки 5, погруженные в углеродистую пыль, а также полыми нагревательными перегородками 6 с тонкими стенками, как правило, удерживаемыми на расстоянии друг от друга поперечными распорками 6а. Полые перегородки 6 камеры 2 находятся в продольном продолжении (параллельно большой оси XX печи 1) полых перегородок 6 других камер 2 одного пролета 1а и 1b, и эти полые перегородки 6 сообщаются друг с другом через окна 7 в верхней части своих поперечных стенок напротив продольных каналов, выполненных на этом уровне в поперечных стенах 3, при этом полые перегородки 6 образуют продольные линии перегородок, расположенные параллельно большой оси XX печи и предназначенные для циркуляции в них газообразных сред (окисляющий воздух, горючие газы и газообразные продукты горения и дымы), что позволяет обеспечивать предварительный нагрев и обжиг анодов 5 и их последующее охлаждение. Полые перегородки 6 дополнительно содержат переборки 8 для удлинения и более равномерного распределения пути отходящих газов и дымов, и в своей верхней части эти полые перегородки 6 оборудованы отверстиями 9, закрываемыми съемными крышками и выполненными в блоке 9а венца печи 1.

Оба пролета 1а и 1b печи 1 сообщаются своими продольными концами через поворотные каналы 10, которые позволяют перемещать газообразные среды от конца каждой линии полых перегородок 6 одного пролета 1а или 1b в конец соответствующей линии полых перегородок 6 другого пролета 1b или 1а, образуя по существу прямоугольные замкнутые контуры линий полых перегородок 6.

Принцип работы печей с вращающимся пламенем, называемых также печами «с продвижением пламени», основан на перемещении фронта пламени от одной камеры 2 к смежной с ней другой камере во время цикла, при этом каждая камера 2 последовательно проходит через стадии предварительного нагрева, принудительного нагрева, полного пламени, затем охлаждения (естественного, затем принудительного).

Обжиг анодов 5 осуществляют одним или несколькими факелами пламени или группами факелов (на фиг.1 показаны две группы факелов в положении, в котором одна из них работает на тринадцать камер 2 пролета 1а, а другая - на тринадцать камер 2 пролета 1b), которые циклически перемещаются от камеры 2 к камере 2. Каждый факел пламени или группа факелов состоит из пяти последовательных зон от А до Е, как показано на фиг.1 для пламени пролета 1b, и от выхода ко входу в направлении потока газообразных сред в линиях полых перегородок 6 и в обратном направлении при цикличных перемещениях от камеры к камере:

А) Зона предварительного нагрева, содержащая, если рассматривать пламя пролета 1а и с учетом направления вращения факелов, показанного стрелкой на уровне поворотного канала 10 на конце печи 1 вверху на фиг.1:

- рампу 11 всасывания, оборудованную, - для каждой полой перегородки 6 камеры 2, над которой проходит эта рампа всасывания, - системой измерения и регулирования расхода газообразных продуктов горения и дымов на каждую линию полых перегородок 6, причем в каждой всасывающей трубе 11а, жестко соединенной с рампой 11 всасывания и выходящей в эту рампу, с одной стороны, и заходящую в отверстие 9 соответственно одной из полых перегородок 6 этой камеры, эта система может содержать регулируемую шиберную заслонку, поворачиваемую приводом заслонки для регулирования расхода, а также расходомер 12 немного ближе к входу в соответствующей трубе 11а, а также температурным датчиком (термопарой) 13 измерения температуры дымов при всасывании, и рампу 15 предварительного нагрева, по существу параллельную рампе 11 всасывания над этой же камерой 2 и оборудованную температурными датчиками (термопарами) и датчиками давления;

B) Зона нагрева, содержащая:

- несколько идентичных рамп 16 нагрева, а именно две или предпочтительно три рампы, как показано на фиг.1; при этом каждая из них оборудована горелками и топливными форсунками (для жидкого или газообразного топлива) и температурными датчиками (термопарами), при этом каждая из рамп 16 расположена над одной из камер соответственно из числа смежных камер таким образом, чтобы форсунки каждой рампы 16 нагрева заходили в отверстия 9 полых перегородок 6 для впрыска в них топлива;

C) Зона обдува или естественного охлаждения, содержащая:

- так называемую рампу 17 «нулевой точки», расположенную над камерой 2 непосредственно на входе в нее под рампой 16 нагрева, находящейся ближе всего ко входу, и оборудованную датчиками давления для измерения давления в каждой из полых перегородок 6 этой камеры 2 с целью регулирования этого давления, что будет описано ниже, и

- рампу 18 обдува, оборудованную вентиляторами со встроенным двигателем, оснащенными устройством, обеспечивающим регулирование расхода атмосферного воздуха, нагнетаемого в каждую из полых перегородок 6 камеры 2, на входе камеры, находящейся под рампой 17 нулевой точки, чтобы регулировать расход воздушных потоков, нагнетаемых в эти полые перегородки 6, для получения необходимого давления (небольшое превышение давления или небольшое разрежение) на уровне рампы 17 нулевой точки;

D) Зона принудительного охлаждения, выполненная для трех камер 2 на входе рампы 18 обдува и в данном примере содержащая две параллельные рампы 19 охлаждения, каждая из которых оборудована вентиляторами со встроенным двигателем и трубами обдува, нагнетающими атмосферный воздух в полые перегородки 6 соответствующей камеры 2; и

Е) Рабочая зона, расположенная на входе рамп 19 охлаждения и обеспечивающая загрузку анодов 5 в печь и их выгрузку из печи, а также обслуживание камер 2.

Таким образом, нагрев печи 1 обеспечивается рампами 16 нагрева, форсунки горелок которых заходят через отверстия 9 в полые перегородки 6 соответствующих камер 2. На входе рамп 16 нагрева (относительно направления продвижения пламени и направления циркуляции воздуха и газообразных продуктов горения и дымов в линиях полых перегородок 6) рампа 18 обдува и рампа или рампы 19 охлаждения содержат трубы для нагнетания воздуха-окислителя, подающегося вентиляторами со встроенным двигателем, причем эти трубы соединены через отверстия 9 с полыми перегородками 6 соответствующих камер 2. На выходе рамп 16 нагрева расположена всасывающая рампа 11 для удаления газообразных продуктов горения и дымов, обозначаемых вместе общим термином «дымовые газы», которые циркулируют в линиях полых перегородок 6.

Нагрев и обжиг анодов 5 одновременно обеспечивается управляемым горением топлива (газообразного или жидкого), впрыскиваемого рампами 16 нагрева и, по существу в равной степени, - горением летучих веществ (таких как полициклические ароматические углеводороды) пека, выделяемых анодами 5 в ячейках 4 камер 2, в зонах предварительного нагрева и нагрева, причем эти летучие вещества, в основном горючие, распространяющиеся в ячейках 4, могут проходить в две смежные полые перегородки 6 через каналы, выполненные в этих перегородках, и воспламеняться в этих двух перегородках благодаря присутствию остаточного окисляющего воздуха в среде дымовых газов в этих полых перегородках 6.

Таким образом, циркуляция воздуха и дымовых газов происходит вдоль линий полых перегородок 6, и разрежение, создаваемое на выходе зоны В нагрева рампой 11 всасывания на выходном конце зоны А предварительного нагрева, позволяет контролировать расход дымовых газов внутри полых перегородок 6, тогда как воздух, поступающий из зон охлаждения С и D при помощи рамп 19 охлаждения и особенно рампы 18 обдува, предварительно нагревается в полых перегородках 6, охлаждая аноды 5, обжигаемые в смежных ячейках 4, во время своего прохождения и служит окислителем при поступлении в зону В нагрева.

По мере обжига анодов 5 все рампы 11-19 и соответствующие устройства и приборы измерения и записи циклично (например, приблизительно каждые 24 часа) перемещаются от камеры к камере 2, при этом каждая камера 2 обеспечивает, таким образом, последовательно на входе зоны А предварительного нагрева функцию загрузки необожженных углеродистых блоков 5, затем в зоне А предварительного нагрева функцию естественного предварительного нагрева дымовыми газами топлива и парами пека, которые покидают ячейки 4, проникая в полые перегородки 6 с учетом разрежения в полых перегородках 6 камер в зоне А предварительного нагрева, затем в зоне В нагрева или обжига функцию нагрева блоков 5 примерно до 1100°С и, наконец, в зонах охлаждения С и D функцию охлаждения обожженных блоков 5 атмосферным воздухом и, соответственно, предварительного нагрева этого воздуха, являющегося окислителем для печи 1, при этом в направлении, противоположном направлению перемещения пламени и циркуляции дымовых газов, за зоной принудительного охлаждения D следует зона Е выгрузки охлажденных углеродистых блоков 5, затем, в случае необходимости, загрузки необожженных углеродистых блоков 5 в ячейки 4.

Способ регулирования FAC 1 в основном включает регулирование температуры и/или давления зон предварительного нагрева А, нагрева В и обдува или естественного охлаждения С печи 1, а также этапы контроля и регулирования горения путем коррекции впрыска топлива рампами 16 нагрева, а также необходимого количества воздуха, и даже непрерывную оптимизацию этих параметров, например, в зависимости от содержания СО или от непрозрачности дымовых газов, замеряемых в рампе 11 всасывания (см. фиг.2).

Для обеспечения управления и контроля FAC 1 система контроля и управления этой печи может содержать два уровня. Первый может затрагивать все рампы 11-19, оборудованные датчиками и приводами, управляемыми программируемыми автоматами, а также локальную сеть цеха для связи между автоматами и для обмена данными между первым уровнем и вторым, который содержит центральную систему вычислительных машин с их периферийными устройствами, обеспечивающую связь с первым уровнем, контроль за всеми зонами действия пламени, центральное регулирование FAC, считывание задаваемых команд, управление хронологией данных обжигов, управление событиями, а также запоминание и создание отчетов в конце обжига.

Каждый факел пламени регулируется по линии полых перегородок 6 от рампы 18 обдува до рампы 11 всасывания, и для каждой линии полых перегородок 6 регулирование производит, например, регулятор типа ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциальный).

Дымовые газы, извлекаемые из зоны действия пламени рампами 11 всасывания, поступают в дымоотводную трубу 20, например, цилиндрическую трубу, частично показанную на фиг.2, с дымоходом 21, который может иметь в проекции U-образную форму (на фиг.1 показан пунктирной линией) или может проходить вокруг всей печи и выход 22 которого направляет всасываемые и удаляемые газы в центр обработки дымов (CTF), который не показан на чертеже, поскольку не относится к изобретению.

Объектом настоящего изобретения является способ обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания полой перегородки, такой как перегородка 6. Закупоривание, по меньшей мере, одной перегородки 6 или появление препятствия прохождению дымов в одной или нескольких перегородках 6 линии перегородок в основном происходит в следующих ситуациях:

- проникновение из ячейки 4 в смежную перегородку 6 и осаждение в этой перегородке 6 углеродистой пыли, покрывающей аноды 5 в этой ячейке 4,

- разрушение одной или нескольких распорок 6а в перегородке 6, обломки которых мешают потоку дымов, проходящих через эту перегородку 6,

- деформация и/или перекос стенки перегородки 6 под действием перепада температур или

- сочетание нескольких вышеуказанных ситуаций,

Риски, связанные с, по меньшей мере, частичным закупориванием перегородки 6, являются значительными, поскольку без его обнаружения система регулирования температуры продолжает впрыскивать топливо в перегородки 6 зоны В нагрева, даже если в результате закупоривания возникает нехватка окисляющего воздуха. Эта ситуация может привести к взрыву.

Ситуация, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки 6 может также отрицательно сказаться на качестве обжига анодов 5 не только в ячейке 4, смежной с закупоренной перегородкой 6, но и в находящихся ближе ко входу и к выходу ячейках 4, включенных в процесс обработки пламенем, по причине плохой циркуляции дымов и, следовательно, плохого теплообмена между дымами и перегородкой или перегородками 6.

Контроль расхода в перегородке 6 осуществляют либо путем измерения статического разрежения в нижней части отверстия 9 и/или в соответствующей всасывающей трубе 11а рампы 11 всасывания, либо путем измерения расхода, например, при помощи прибора, работающего на разности давлений, такого как трубка Вентури, трубка Пито, диафрагма, конус и т.д., установленного во всасывающей трубе 11а рампы 11 всасывания. Измерение статического разрежения характеризует расход в случае стабильного потока. В ситуации, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки 6 расход дымов стремится к снижению, в то время как статическое разрежение увеличивается, что приводит к изменению порядка корреляции этих двух переменных на обратный.

Измерение расхода при помощи расходомера 12 в соответствующей всасывающей трубе 11а позволяет характеризовать количественно поток дымов, поступающий из каждой перегородки 6. В ситуации, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки 6, учитывая увеличение статического разрежения, происходит проникновение воздуха, в частности, из верхней части печи 1 и/или из первой секции на входе зоны действия пламени и/или из соответствующей всасывающей трубы 11а, которая частично компенсирует снижение расхода дымов, проходящих через перегородку 6, и создает, таким образом, разность между расходом дымов, разбавляемых проникающим воздухом, измеряемым во всасывающей трубе 11а, и расходом дымов, реально проходящих через перегородку 6. В некоторых случаях эта разность может быть значительной и маскировать большое снижение расхода в перегородке 6. Поэтому, как было установлено экспериментальным путем, только одного измерения расхода разбавленных дымов во всасывающей трубе 11 недостаточно, чтобы надежно обнаруживать ситуацию, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки 6.

Основной задачей настоящего изобретение является устранение вышеупомянутых недостатков за счет разработки способа обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки, который предпочтительно можно применять для системы анализа в режиме реального времени измерений, производимых в зоне А предварительного нагрева, и который позволяет с уверенностью идентифицировать ситуации закупоривания перегородок, не требуя при этом дополнительных измерительных приборов и инструментов, и который при этом не приводит к подаче ложных тревожных сигналов, которые могут помешать нормальной работе печи.

Поставленная задача решена в способе обнаружения, по меньшей мере, частичного закупоривания полой перегородки многокамерной печи, называемой «печью с вращающимся пламенем», который, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, этапы, на которых:

- определяют переменную R_x, характеризующую расход дымов в полой перегородке порядкового номера х среди перегородок камеры печи,

- определяют интервал надежности совокупности переменных R, по меньшей мере, нескольких из перегородок порядкового номера от 1 до n указанной камеры, за исключением R_x, на основании среднего значения m и типового отклонения указанных переменных R,

- в последовательные моменты и предпочтительно непрерывно проверяют, не находится ли переменная R_x за пределами указанного интервала надежности, причем исключительно по нижнему значению, и в случае утвердительного результата,

- выдают тревожный сигнал, свидетельствующий, по меньшей мере, о частичном закупоривании полой перегородки в линии перегородок, к которой принадлежит указанная перегородка порядкового номера х относительно других перегородок, и/или подают команду, по меньшей мере, на одно изменение регулирования работы печи.

Согласно изобретению предпочтительно переменную R_x, характеризующую расход дымов для перегородки порядкового номера х камеры печи, определяют как комбинацию трех измерений, произведенных в зоне А предварительного нагрева печи, которыми являются расход Q_x, температура дымов Т_х и статическое разрежение Р_х для указанной перегородки порядкового номера х.

В частности, согласно изобретению, переменную R_x предпочтительно определяют при помощи формулы: , где , , являются весовыми коэффициентами измерений.

На практике выбор весовых коэффициентов , и можно производить путем сравнения существенных отклонений закупоривания со шкалами измерения каждой из величин, соответственно расхода Q, температуры Т и статического разрежения Р.

Таким образом, на основании данных, полученных для нескольких печей, предпочтительно весовые коэффициенты , и можно выбрать в следующих интервалах: от 0,3 до 0,5, от 1 до 1,5 и от 0,3 до 0,5.

Чтобы характеризовать ситуацию, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки 6, способ в соответствии с настоящим изобретением содержит этап, на котором в качестве условия, по меньшей мере, частичного закупоривания перегородки порядкового номера х указанной камеры, определяют условие, при котором значение С_х является отрицательным, где С_х=R_x-[k×m(R₁ R_x-1, R_x+1 R_n)-p× (R₁ R_x-1,R_x+1 R_n)], где k является коэффициентом коррекции обнаружения, значение которого выбирают от 0,8 до 1, m является средним значением переменных R, за исключением R_x, n является общим числом перегородок камеры и р является числом типовых отклонений от среднего значения m, при этом р является натуральным целым числом, которое выбирают превышающим или равным 3 и предпочтительно меньшим или равным 6.

Таким образом, этим условием можно проверить, что переменная R _x перегородки порядкового номера х находится за пределами интервала надежности совокупности переменных R перегородок порядкового номера от 1 до n, за исключением R_x, причем исключительно по нижнему значению, что позволяет выявить ненормальную ситуацию в перегородке порядкового номера х по отношению к совокупности других перегородок.

В случае обнаружения и альтернативно или в совокупности с подачей тревожного сигнала операторам печи система анализа данных, полученных в результате применения способа в соответствии с настоящим изобретением, может подать команды на изменения регулирования работы печи в зависимости от серьезности обнаруженного закупоривания, пока на перегородке или перегородках, в которых обнаружили закупоривание, будут производиться операции обслуживания.

Согласно изобретению такие изменения регулирования работы печи могут состоять в переводе, по меньшей мере, одной рампы нагрева в зоне В нагрева печи в режим ограничения или остановки впрыска топлива указанной рампой нагрева, и/или в переводе рампы всасывания в зоне А всасывания печи в режим максимального всасывания указанной рампой всасывания, и/или в переводе, по меньшей мере, одной рампы охлаждения в зоне D принудительного охлаждения печи и/или рампы обдува в зоне С естественного охлаждения печи в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из указанных рам охлаждения и обдува, и/или в любой другой мере или любом другом действии, по меньшей мере, на одной из указанных рамп печи с целью снижения риска взрыва, связанного с ситуацией закупоривания перегородки.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематично показана конструкция печи с вращающимся пламенем и с открытыми камерами, в данном случае с двумя зонами действия пламени, вид в плане;

на фиг.2 показан частичный вид в перспективе и в поперечном разрезе с вырезом внутренней конструкции такой печи;

на фиг.3 показана известная полая перегородка такой печи, при этом фиг.1-3 уже были описаны выше, вид в продольном разрезе;

на фиг.4 и 5 изображены характеристические кривые, показывающие, - в зависимости от времени (в часах) в цикле обжига, - соответственно значение С_х и расход Q дымов для пяти из восьми полых перегородок одной камеры печи под рампой 11 всасывания в зоне А предварительного нагрева печи с порядковыми номерами 1, 3, 4, 5 и 8, для которых характеристические кривые обозначены С1, С3, С4, С5 и С8 на фиг.4 и Q1, Q3, Q4, Q5 и Q8 на фиг.5.

Способ обнаружения в соответствии с настоящим изобретением применяют для печи, показанной на уже описанных выше фиг.1-3, при помощи системы анализа данных, основанной на статистической теории нормального распределения Гаусса. При таком распределении известно, что 99,73% совокупности находятся в интервале [m-3 , m+3 ] и что 99,99% этой совокупности находятся в другом интервале [m-6 , m+6 ], где m является средним значением, а является типовым отклонением.

Хотя распределение рабочих данных на всех перегородках порядкового номера от 1 до n необязательно должно следовать закономерности Гаусса, экспериментальным путем было установлено, что применение этой статистической модели, которая более детально будет описана ниже, приводит к способу обнаружения закупоривания перегородки, который одновременно является эффективным и надежным. Так, за период скрытого наблюдения в течение 3 месяцев на опытном промышленном объекте способ позволил обнаружить все появившиеся ситуации полного или частичного закупоривания перегородки и при этом привел только к одному ложному сигналу.

Таким образом, основываясь на этом распределении Гаусса, согласно изобретению, способ обнаружения по меньшей мере, частичного закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки 6 печи 1 с камерами 2, называемой печью «с вращающимся пламенем», содержит этап, на котором определяют интервал надежности переменной R_x, которую определяют как характеристику расхода дымов в перегородке 6 порядкового номера х среди перегородок порядкового номера от 1 до n одной камеры 2 печи 1, которая является камерой 2, находящейся под рампой 11 всасывания в зоне А предварительного нагрева, по меньшей мере, одной зоны действия пламени и предпочтительно каждой зоны действия пламени печи 1, для обеспечения идентификации ситуации закупоривания, по меньшей мере, одной перегородки 6, если переменная R_x, характеризующая расход дымов для этой перегородки 6 порядкового номера х, находится за пределами интервала надежности совокупности переменных R перегородок 6 порядкового номера от 1 до n, исключая R_x, причем этот интервал определяют на основании среднего значения m и типового отклонения указанных переменных.

Согласно изобретению характеристическая переменная R является комбинацией трех измерений, произведенных в зоне А предварительного нагрева, например, при помощи расходомера 12 и температурного датчика (термопары) 13, установленных в каждой из всасывающих труб 11а, соединяющих рампу 11 всасывания соответственно с одной из полых перегородок 6 этой камеры через отверстие 9, находящееся ближе всего к выходу в направлении циркуляции дымов для каждой из этих полых перегородок 6. Этими тремя измерениями являются расход Q и температура Т дымов, а также статическое разрежение Р в рассматриваемой перегородке 6.

В случае закупоривания перегородки 6 камеры 2, сообщающейся с рампой 11 всасывания в одной зоне действия пламени, или закупоривания, по меньшей мере, одной из перегородок 6 линии перегородок, к которой принадлежит рассматриваемая перегородка 6 камеры 2, отмечают, что расход Q и температура Т дымов стремятся к снижению, тогда как статическое разрежение Р стремится к увеличению, что будет пояснено ниже.

Поэтому, определив переменную R_x, характеризующую расход дымов для перегородки 6 порядкового номера х, при помощи следующей формулы:

,

где , , являются весовыми коэффициентами измерений, устанавливают, что переменная R_x перегородки 6 порядкового номера х в ситуации закупоривания значительно уменьшилась по сравнению с переменными R, характеризующими расход дымов в других перегородках 6 этой же камеры 2. Согласно изобретению в качестве условия, характеризующего ненормальную ситуацию в перегородке 6 порядкового номера х указанной камеры, определяют условие, при котором значение С_х является отрицательным, причем эту переменную С _х определяют при помощи следующей формулы:

C_x=R_x-[k×m(R₁ R_x-1,R_x+1 R_n)-p× (R₁ R_x-1, R_x+1 R_n)],

где:

- R _x является переменной, характеризующей расход дымов для перегородки 6 порядкового номера х камеры 2, соединенной с рампой 11 всасывания;

- k является коэффициентом коррекции теста обнаружения и может меняться от 0,8 до 1,

- n является общим числом перегородок 6 камеры 2 печи 1,

- m является средним значением характеристических переменных R, исключая R_x,

- является типовым отклонением,

- р является натуральным целым числом типовых отклонений от среднего значения m, и его выбирают превышающим или равным 3 и предпочтительно меньшим или равным 6.

Таким образом, этим условием можно проверить, что переменная R_x, характеризующая расход дымов для перегородки 6 порядкового номера х, находится за пределами интервала надежности совокупности переменных R перегородок порядкового номера от 1 до n этой камеры 2, за исключением R _x, причем исключительно по нижнему значению, что позволяет выявить ненормальную ситуацию в перегородке 6 порядкового номера х по сравнению с совокупностью других перегородок 6 этой же камеры 2 и что свидетельствует, по меньшей мере, о частичном закупоривании полой перегородки 6 линии перегородок, которая включает эту перегородку 6 порядкового номера х.

Выбор весовых коэффициентов , и измерений можно осуществлять эмпирическим путем, сравнивая существенные отклонения закупоривания перегородки 6 со шкалами измерений соответственно каждой из переменных Q, Т и Р.

Таким образом, на основании данных, получаемых из разных печей одного типа, определяют интервалы коэффициентов, в которых меняется от 0,3 до 0,5, меняется от 1 до 1,5 и меняется от 0,3 до 0,5.

Таким образом, способ в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять при помощи системы статистического анализа данных и, в частности, переменной R_x, преимуществом которой является возможность реализации этого анализа в ходе процесса, поэтому хронологическая запись данных не является необходимой.

За счет этого статистические вычисления для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением являются доступными для системы контроля и управления печью 1 и, в частности, для входящей в ее состав системы автоматического контроля, установленной непосредственно на оборудовании печи 1 и не требующей наличия интерфейса с другим уровнем обработки данных или контроля, что обеспечивает исключительную надежность работы.

Кроме того, поскольку анализ данных с применением способа в соответствии с настоящим изобретением производят путем сравнения переменных R_x между собой на данный момент, предложенный способ обнаружения является независимым от регулирования процесса обжига в печи 1 и от изменения переменных обжига в течение цикла обжига.

В случае обнаружения закупоривания перегородки 6 система контроля и управления печью 1 может подать тревожный сигнал, предпочтительно в виде тревожного сообщения для оповещения операторов печи. Однако, альтернативно или дополнительно, в зависимости от серьезности обнаруженного закупоривания, система контроля и управления может подать команду на изменения регулирования процесса обжига и, в целом, работы печи, пока на закупоренной перегородке или перегородках 6 будут производиться операции технического обслуживания.

Такие изменения могут относиться к переводу рамп 16 нагрева в зоне В нагрева в режим ограничения или остановки впрыска топлива этими рампами 16, и/или к переводу рампы 11 всасывания в зоне А предварительного нагрева в режим максимального извлечения (или всасывания) дымов этой рампой 11 всасывания, и/или к переводу рамп 19 охлаждения в зоне D принудительного охлаждения и/или рамп 18 обдува в зоне С естественного охлаждения печи в режим максимального обдува, по меньшей мере, одной из этих рамп 19 и 18, и/или к любой другой мере или любому другому действию на печи с целью снижения риска взрыва, связанного с ситуацией закупоривания перегородки 6.

На фиг.4 и 5 соответственно показаны характеристические кривые переменной С_х и расхода дымов Q, выраженного в Н.м³ в час, в зависимости от времени, выраженного в часах, в течение цикла обжига продолжительностью примерно 27 часов для пяти полых перегородок 6 из восьми полых перегородок каждой камеры 2 печи 1. Этот частичный показ результатов только по пяти перегородкам из восьми на фиг.4 и 5 связан только с соображениями упрощения представленного примера, тогда как во время скрытых испытаний по обнаружению закупоривания перегородки порядкового номера 5 учитывались результаты по всем восьми перегородкам каждой камеры 2 печи 1.

Из кривых расхода на фиг.5 видно, что расход Q5 в частично закупоренной перегородке по существу ниже расходов Q1, Q4 и Q8 в перегородках порядкового номера 1, 4 и 8, но не отличается в достаточной степени от расхода Q3 в перегородке порядкового номера 3, чтобы можно было ясно и уверенно идентифицировать ненормальную ситуацию закупоривания перегородки. С другой стороны, вычисление переменной С_х для перегородки порядкового номера 5 с применением способа в соответствии с настоящим изобретением дает кривую С5 на фиг.4, которая остается отрицательной в течение почти всего цикла обжига, тогда как значения С1, С3, С4 и С8, вычисленные с помощью способа в соответствии с настоящим изобретением для четырех перегородок порядкового номера 1, 3, 4 и 8, являются явно положительными и достаточно сгруппированными друг с другом, что неоспоримо свидетельствует о ненормальной ситуации для перегородки порядкового номера 5.

Вычисления и обработка данных, необходимые для определения значений С_х, осуществляют программы, которые можно загрузить в некоторые из программируемых автоматов, связанные с датчиками температуры, расхода и давления, в частности, рампы 11 всасывания и управляющие соответствующими приводами, такими как шиберные заслонки регулирования расхода, как было указано выше.