Прогнозування хімічних процесів у виробництві цементу
Розроблено інструмент для прогнозування хімічних процесів у виробництві цементу з розрахунком рівноваги термодинамічних фаз.
2 Хімічна модель
Хімічна модель служить інструментом для отримання інформації. Про хімічні процеси, що відбуваються в газовій твердої і рідкої фазах в процесі виробництва цементу. Тому обмеження моделі встановлювалися таким чином, щоб в модель були включені теплообмінник з очищенням відпрацьованого повітря, що обертається піч і клінкерна холодильник.
Інструментом розробки в основному послужила комбінація програмних продуктів AspenPlus [11] і ChemApp [12]. AspenPlus - це комерційний інструмент моделювання в хімічній промисловості. У даній моделі він використовувався для побудови технологічних карт, проведення ітерацій і т. Д. Програма ChemApp використовувалася в випадках, коли було необхідно розрахувати хімічну рівновагу. У програмі застосовується підхід, який використовує вільну енергію Гіббса для розрахунку рівноважних кількостей і енергетичних балансів. Для обчислень брали термодинамічні дані, що відносяться до процесу виробництва цементу. Технологічна схема виробництва цементу показана на рис. 3.
Параметри процесу, що використовуються в моделі близькі до реальних параметрів і значень, які характеризують стандартні стабільні умови процесу. Були використані наступні значення діаметрів циклонів: циклон 1-3,6 м; циклон 2-5 м; циклони 3 і 4-5,25 м. Рівень ефективності циклонів приймався як високий або середній.
Для корекції температури в моделі приймалося, що енергетичні втрати відбуваються в трьох різних точках вздовж обертової печі.
1 Схема типового процесу виробництва цементу
2 Різні підходи для розрахунку продуктів хімічних реакцій
3 Схема процесу відповідно до моделі Aspen Plus
В якості базових даних для моделювання використовувалися параметри сировинної муки і палива (табл. 1, 2). Відбита на руднику порода переробляється в сировинну борошно, що складається в основному з вапняку і щільного мергелю, в яку домішується пил, зібрана на рукавних фільтрах. Після очищення відпрацьованих газів. Інтенсивність завантаження сировинної муки прийнята рівною 140100 кг / год. Параметри подачі палива, на головну пальник наступні: вугілля - 3240 кг / год; нафтовий кокс - 3960 кг / год; MBM (м'ясна і кісткове борошно) - 1520 кг / год і 2500 кг / год - AC (легке гідрокарбонатне рідке паливо). Розподіл часток палива за розмірами також враховані в моделі.
2.2 Термодинамічна база даних.
Для рівноважного розрахунку кожного компонента, використовуваного в моделі, необхідні такі термодинамічні дані, як ентальпія освіти, енергія Гіббса, теплоємність, молярна маса, стехіометричні коефіцієнти і т. Д. Склад компонентів, що використовуються в моделі, був узятий з різних джерел високої надійності і для включення в модель був проведений їх ретельний відбір. Всього в модель увійшли 11 системних компонентів або елементів (табл.
3). Термодинамічна база даних складається з 100 фаз (табл. 4). Одна фаза - це змішана газова фаза з 59 елементами і 99 стехиометрических конденсованих фаз, що включають 22 рідких і 77 твердих.