Вариант №13
Технологический процесс: «Безотходный технологический процесс изготовления цемента»
Безотходный технологический процесс изготовления цемента изображен на рисунке 2.16. При подаче питания, включается нерегулируемая плазменная печь (поз.3.), и сырьевые материалы, в виде отходов промышленных предприятий и дополнительных компонентов (Ca CO3 и т.д.), необходимые для получения вяжущего заданного состава, подаются в приемные бункеры (поз.1.), оснащенные дозаторами. После срабатывания датчиков верхнего уровня ДВУ1, ДВУ2, ДВУ3, подача смеси в бункера прекращается, открываются заслонки приемных бункеров (З.1, З.2, З.3), и дозированная смесь поступает в дробительное осушительное отделение (поз.2.). Как только уровень смеси падает до нижнего уровня и срабатывают датчики ДНУ1, ДНУ2, ДНУ3, заслонки закрываются и система снова возвращается в исходное состояние. В дробильном отделении после срабатывания датчика ДПС, происходит ее измельчение и усреднение до 5мм, путем включения привода ротационной дробилки ДР на 30 минут.
После усреднения сырьевая смесь поступает в разогретую плазменную печь (поз.3.). Подача материала осуществляется прямо через плазмотроны в рабочее пространство печи (заслонка З.5), где происходит термическое дробление, плавление и синтез вяжущего. В кожухе печи присутствует датчик температуры ДУ, срабатывание которого разблокирует заслонку З.5 и означает, что печь накалена до нужной температуры и возможен процесс плавления.
Плавка происходит в течении 3 часов, затем клинкерный расплав на выходе печи через заслонку З.6 поступает в гранулятор (поз.3.), где гранулируется и охлаждается до температуры 60 ºС, по достижении этой температуры срабатывает датчик ДТ1, и охлажденный клинкерный расплав поступает обратно, в сырьевой смеситель. С целью утилизации вторичного тепла, отходящие газы и возгоны металлов поступают, через З.7 в установку для утилизации углекислого газа (поз.6.), который перерабатывается в сухой лед.
Рисунок 2.16 - Безотходный технологический процесс изготовления цемента
В установке установлен датчик давления ДД, он считается аварийным. По достижению критического давления в установке 6, величина которого может привести к аварийной ситуации, ДД срабатывает на отключение силового блока электропитания печи. Тугоплавкие металлы оседают в донной части и периодически сливаются, после срабатывания датчика ДУ в емкость (поз.7.). Легкоплавкие металлы возгоняются и улавливаются в рукавных фильтрах (поз.5.).
Вариант №14
Технологический процесс: «Процесс производства аммиака»
Технологический процесс представляет собой промышленный способ получения аммиака (NH3) из азота (N2) и водорода (H2) по реакции:
N2 + 3H2 = 2NH3
Установка синтеза состоит из следующих основных элементов: (рисунок 2.17): турбокомпрессор (ТК), колонна синтеза, холодильник, сепаратор, циркуляционный насос (ЦН), насосы охладительной системы (ГНО, ВНО).
Необходимые для синтеза аммиака азот и водород получают из воздуха путем охлаждения с последующим сжижением и очисткой. Подготовленные реагенты подаются в виде азотоводородной смеси в систему через турбокомпрессор и далее в колонну синтеза.
Рисунок 2.17 - Процесс производства аммиака
Колонна синтеза (поз.1.) представляет собой стальной цилиндр, в который помешена коробка меньшего диаметра с катализатором. Таким образом, между катализационной коробкой и корпусом образуется зазор, через который и поступает холодная азотоводородная смесь, предохраняющая стенки корпуса от чрезмерного нагревания (синтез протекает при высоком давлении и температуре). Поток азотоводородной смеси также подогревается за счет теплоты покидающей катализатор горячей смеси при прохождении через трубчатый теплообменник.
Прореагировавшая смесь с температурой около 200 ºС покидает колонну синтеза и направляется в водный холодильник (поз.2.), циркуляцию воды в котором осуществляют главный и вспомогательный насосы системы охлаждения.
Охлажденная смесь подается в сепаратор (поз.3.), где осуществляется разделение конденсата аммиака и непрореагировавшей азотоводородной смеси. Непрореагировавшая азотоводородная смесь вновь подается в колонну синтеза через ЦН. Сжиженный аммиак периодически откачивается из сепаратора насосом сепаратора.
Автоматизация процесса. Стабилизация и поддержание давления от 300ат до 320ат в колонне синтеза обеспечиваются путем открытия и закрытия дискретной задвижки обратного клапана ОК в системе ТК в соответствие с данными от датчика ДДА. Если давление в системе меньше, чем 300ат, то закрывается задвижка, тем самым перекрывая обратный клапан; давление в системе начинает возрастать. При достижении давления в колонне синтеза в 320ат задвижка закрывается (давление в системе начинает падать) до момента, пока давление не снизится до 300ат, а затем снова открывает ее. Если время снижения давления до 300ат превышает заданное (20 сек), либо давление повысилось до 340ат при открытом обратном клапане, то выдается сигнал об аварии, и автоматически выключается дискретный выход управления двигателем ТК, что обеспечивает его остановку. В нормальном режиме работы дискретный выход управления двигателем турбокомпрессора постоянно включен.
Температура корпуса колонны синтеза контроллируется через датчик ДТК. В нормальном режиме температура ниже 200 ºС. При превышении порогового уровня в 200 ºС выдается дискретный сигнал «1» (в нормальном режиме работы «0») на двигатель ЦН, переводящий его в режим ускоренной работы, что обеспечивает бόльшую скорость потока азотоводородной смеси и, соответственно, усиленное охлаждение стенок колонны синтеза. Выключение ускоренного режима циркуляционного насоса ПЛК производит по достижении температуры датчика ДТК в 170 ºС. Если за 20сек температура не снижается до 170 ºС, то включается вспомогательный насос охладительной системы (ВНО). Выключение ускоренного режима ЦН и выключение ВНО происходит при достижении температуры датчика ДТК в 170 ºС.
Показания о температуре химической реакции синтеза с датчика ДТР усиливается и выдается на аналоговый выход для подключения индикационного прибора.
Контроль температуры хладагента (воды) холодильника выполняеся по сигналу от датчиков ДТХ1, ДТХ2. В нормальном режиме работы ПЛК выдает сигнал «0» на выходы по управлению насосами охладительной системы, что соответствует режиму нормальной работы главного насоса охладительной системы (ГНО) и отключению вспомогательного. При возникновении разницы температур между ДТХ1 и ДТХ2 (нагреве хладагента при прохождении холодильника) в 50 ºС. ГНО переходит в ускоренный режим, подавая на выход по управлению «1», с задержкой выключения 1мин.
Полученный аммиак отводится из сепаратора насосом по следующему алгоритму: При достижении уровня аммиака в сепараторе до уровня датчика верхнего уровня ДВУ (датчик ДНУ уже включен) он срабатывает, и включается насос сепаратора, уровень начинает падать. При достижении нижнего уровня датчик ДНУ выключается и отключается насос. Сигнал об аварии и включение насоса сепаратора производится при срабатывании датчика аварийного уровня ДАУ, при наличии сигнала от датчика ДВУ и отсутствии от ДНУ.
По показателям датчиков нормальной скорости вращения валов двигателей ДС1-ДС3 определяется исправность последних. Срабатывание датчика ДС1 свидетельствует о нормальной или ускоренной работе двигателя главного насоса системы охлаждения. При отсутствии сигнала с датчика выдается сигнал об аварии и включает ВНО. Срабатывание датчика ДС2 указывает на включение двигателя ВНО. Если сигнал на включение вспомогательного насоса и состояние датчика ДС2 не совпадают, выдается сигнал об аварии и отключается ТК, понижая давление, чтобы оградить систему от перегрева от химической реакции синтеза. Отсутствие сигнала с датчика ДС3 соответствует неисправности двигателя ЦН, выдается сигнал об аварии, отключается ТК. При анализе сигналов от датчиков ДС1-ДС3 также учитывается тот факт, что вал двигателей набирает нормальную скорость вращения только по истечении 3-5 секунд после подачи на них напряжения питания.