Автоматизація технологічного процесу виробництва пелет

Міністерство  освіти і науки України

Національний  університет водного господарства

 та  природокористування

ТЕХНІЧНИЙ КОЛЕДЖ

 

 

 

 

ПОЯСНЮВАЛЬНА  ЗАПИСКА

 

до курсового  проекту з дисципліни

«Автоматизація  технологічних процесів»

на тему :

«Автоматизація процесу виробництва пелет »  

 

 

 

 

 

                                                                             

Виконав:

студент групи  ЕМ-3

Параниця Андрій

Керівник курсового

проекту:

Сачук Ю. Д.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рівне - 2012р.

Зміст

Вступ

1. Аналіз технологічного процесу як об’єкта керування
1. Опис технологічного процесу. Теоретичні основи технологічного процесу в окремих технологічних апаратах і машинах

1.2 Фізико-хімічні властивості сировини, готової продукції, напівпродуктів

3. Матеріальний та тепловий баланси технологічного об’єкта
4. Визначення і аналіз факторів, що впливають на технологічний процес
5. Технологічна карта
6. Складання структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкта
2. Розроблення системи автоматичного керування технологічним процесом
1. Аналіз структурної схеми взаємозв’язку  між технологічними параметрами об’єкту
2. Порівняльний аналіз існуючих схем автоматизації технологічного процесу

2.4. Вибір технічних засобів автоматизації

2.5. Проектування загальної ФСА

2.6. Опис ФСА

3. Розрахунок системи автоматичного регулювання

3.1. Складання  математичної моделі об’єкта регулювання

2. Розрахунок оптимальних настроювальних параметрів регулятора

Висновок

Література

 

 

 

 

Вступ

У зв'язку з виснаженням запасів викопних палив, в усьому світі проводяться дослідження з використання біопалива. Для опалювальних цілей одним з перспективних є деревна гранульоване паливо - пелети. Незважаючи на масу достоїнств, пелети поки ще недостатньо поширені в Україні, але в країнах Євросоюзу на цей вид палива з кожним роком зростає попит. Через ряд особливостей технології їх виробництва, ціна на пелети ще досить висока, для того щоб вони могли конкурувати з традиційними нафтою і газом.

Переваги деревних пеллет

Гранули мають великі переваги в порівнянні зі звичайними видами палива: теплотворна здатність становить 4,3- 4,5 кВт / кг, що в 1,5 рази більше теплотворності деревини і може зрівнятися з вугіллям;при згоранні 2000 кг деревних пелет виділяється стільки ж теплової енергії, як і призгоранні: 3200 кг деревини, 957 м³ газу, 1000 л дизельного палива, 1370 м азуту;конструктивні особливості печей можуть привести до автоматизації процесу отримання теплової енергії.

Автоматиза́ція— один з напрямів науково-технічного прогресу, спрямований на застосування саморегульованих технічних засобів, економіко-математичних методів і систем керування, що звільняють людину від участі в процесах отримання, перетворення, передачі і використання енергії, матеріалів чи інформації, істотно зменшують міру цієї участі чи трудомісткість виконуваних операцій. Разом з терміном автоматичний, використовується поняття автоматизований, що підкреслює відносно великий ступінь участі людини в процесі.

Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього  керування механізмами. У автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговуванні засобів автоматизації і спостереженню за їхньою дією. Якщо механізація полегшує фізичну працю людини, то автоматизація має на меті полегшити так само і розумову працю. Експлуатація засобів автоматизації вимагає від обслуговуючого персоналу високої техніки кваліфікації.

Автоматизація параметрів дає значні переваги:

1) забезпечує зменшення  чисельності робочого персоналу,  тобто підвищення продуктивності  його праці;

2) приводить до зміни характеру праці обслуговуючого персоналу;

3) підвищує безпеку  праці і надійність роботи  устаткування;

В процесі виробництва  пелет  одночасно відбувається безліч складних проце-сів. Відстеження і керування за всіма процесами гранулювання, охолодження, дроблення або просіювання можливо тільки за допомогою повної автоматизації лінії. Програма автоматичного контролю лінії грануляції пристосована для індивідуальних потреб кожного замовника. Комп'ютер відстежує правильність всіх  процесів і на кожному етапі контролює заздалегідь встановлені параметри.  Відхилення від норми приводить в дію автоматичну реакцію системи управління. Вся лінія грануляції і деякі машини оснащені серією датчиків, які весь час передають сигнали головного комп'ютера. Одночасно сигнали змінюються  на друковану інформацію,яка відображається у вигляді символів і сигналізації. Тому вся інформація формується у вигляді таблиць з урахуванням часу початку   роботи сигналізації, підтвердження з боку обслуговуючого персоналу, а також часу ліквідації аварії.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аналіз технологічного процесу як об’єкта керування

Опис технологічного процесу. Теоретичні основи технологічного процесу в  окремих 

1.1.Опис технологічного  процесу

Рис.1.Схема виробництва пеллет

У основі технології виробництва  паливних гранул, як і паливних брикетів лежить процес пресування подрібнених відходів деревини, соломи, лушпиння та ін.

Сировина (тирса, солома і так далі) поступає в дробарку, де подрібнюються до стану борошна. Отримана маса поступає в сушарку, з  неї - в прес-гранулятор, де деревне борошно пресують в гранули. Стискування під час пресування підвищує температуру матеріалу, лігнін, що міститься в деревині розм'якшується і склеює частки в щільні циліндрики.

На виробництво однієї тонни гранул йде 3-5 м³ деревних відходів природньої вологості. Готові гранули охолоджують, пакують у великі биг-бэги (по декілька тонн) або дрібну упаковку від декількох кілограм до декількох десятків кілограм.

Технологія виробництва  деревних паливних гранул

Розставляння устаткування на кожному підприємстві може бути різна. Проте принципи - загальні з моменту виникнення технологія виробництва пеллет в 1947 році. Сам по собі процес гранулювання - пеллетизації відбувається в спеціальних кільцевих штампах (прес-формах) роторними вальцями, що обертаються, які упресовують в численні отвори, - фільєри прес-форми, активізована парою подрібнена деревна сировина, після чого, зрізають із зовнішнього боку штампу спеціальним ножем гранули, мають бути охолоджені і відокремлені від дрібних часток.

Увесь процес виробництва умовно можна розділити на декілька етапів:

• Подрібнення;
• Сушка;
• Доизмельчение;
• Водопідготовка;
• Пресування;
• Охолодження;
• Фасовка і упаковка;

Подрібнення деревної сировини

Подрібнюючі машини (Дробарки) подрібнюють деревну сировина до фракції з розмірами не більше за 25х25х2 мм для подальшої сушки. Краще всього для зниження енерговитрат на сушку подрібнювати до дрібнішої фракції.

Сушка

Деревна сировина перед  пресуванням повинна мати вологість 10% ± 2%. Сировина з більшою або  меншою вологістю вимагає додаткового зволоження або додаткової сушки.Сушарки діляться на два типи:

• барабанного;
• стрічкового (дорожче, але безпечніше).

За типом вживаного  сушарного агента вони підрозділяються  на сушарки:

• на паливневих газах;
• гарячому повітрі;
• водяній парі;

За типом вживаного виду палива для виробництва пеллет :

• газові;
• на деревних відходах.

Додрнення сухої сировини

Для стійкої роботи пресу  вхідна фракція має бути не більше 4 мм. Таку фракцію може забезпечити  молоткастий млин, стружковий верстат  або дезинтегратор.

Водопідготовка

Сировина з вологістю  менше 8% погано піддається пресуванню, тому вимагається, пристрій додаткового  зволоження сировини. Кращий варіант - це шнекові змішувачі, що мають можливість подачі води або пари. Пару застосовують для зниження міцності і збільшення пластичності деревної сировини твердих порід. Преси деяких виробників із-за конструктивних особливостей не вимагають додавання пари. Деякі застосовують пару для старої сировини, що злежалася, але такою сировиною складно отримати гранули хорошої якості.

Пресування

У основі усього процесу  гранулювання або в серці його знаходиться прес. Сьогодні існує  декілька десятків виробників пресів з різних країн світу :

• CPM;
• Andritz;
• Salmatec;
• Amandus Kahl;
• Buhler;
• Munch;

 
1 - прес з круглою матрицею; 2 - прес з плоскою матрицею

Багато пресів конструктивно  розрізняються по видах матриць :

• прес з круглою матрицею;
• прес з плоскою матрицею.

Прес з круглою матрицею розроблявся для комбікормової, харчової і хімічної промисловості. А прес з плоскою матрицею спочатку для утилізації промислових і побутових твердих відходів. На сьогодні преси обох модифікацій, використовувані в гранулюванні, працюють за однаковим принципом. Катки, що біжать, створюють контактну напругу того, що зім'яло сировини на матриці, і через отвори в матриці продавлюють сировину, яка обрізується ножами. Преси виконані з особливо міцних матеріалів з жорсткими потужними корпусами. Матриця і катки виготовлені із спеціальних загартованих зносостійких сплавів. Гранулювання деревини, як матеріалу має високу щільність, вимагає підвищеного зусилля для пресування. При пресуванні відбувається ущільнення деревної сировини до 3 разів. Питоме споживання електроенергії складає від 30 до 50 кВт в годину на тонну. Із-за сил тертя і адіабатичних процесів, що відбуваються при різкому стискуванні сировини, температура в робочій зоні пресу досягає 100°С.

Охолодження

Чим вище зусилля пресування і вище температура сировини, тим  краще гранули за якістю. При збільшенні температури пресування понад 120°З відбуваються безповоротні процеси  в гранульованій сировині, які призводять до погіршення якості гранул. Охолодження потрібне длякондиционирования гранул після пресування. У хороших виробників устаткування в технологічному процесі, після охолоджувача існують системи для очищення готових гранул від пилу, що істотно покращує якість продукції, що випускається.

Фасовка і упаковка

Фасовка і упаковка паливних гранул залежить від того, яка система  зберігання існує у споживача.

• у вільному виді - насипом;
• у мішках биг-бэг, від 500 до 1200 кг;
• у дрібній розфасовці по 10.20 кг

Способи расфасофки паливних гранул

Вільний насип пеллет

Пеллет в биг бегах

Дрібна розфасовка

У вільному виді - насипом

Підрозділяється на дві  групи:

• Перша йде на великі ТЕЦ, вимоги за якістю невисокі, ціна також невелика: промислові пеллеты.
• Друга - високої якості для котлів невеликої потужності і подальшої фасовки в дрібну упаковку, вимоги високі, ціна також досить висока.

Фасовка в биг-бэги .Фасовка в биг-бэги застосовується для індустріального транспортування сипких продуктів. Биг-беги виготовляються з міцного полімеру, мають петлі для механізації погрузо-разгрузочных робіт, а також дозволяють зберігати постійну необхідну вологість пеллет при відкритому складуванні. Ціна пеллет в биг-бэгах вища, ніж при доставці насипом.

Дрібна розфасовка .найдорожча група. Ціни на гранули в дрібній розфасовці найбільш високі, і перевищують 200 Євро за тонну. До цієї групи пеллет пред'являються підвищені вимоги за якістю. Дуже зручна для тих замовників, хто не може мати складу для зберігання в насипному виді. Перевозиться на палетах (піддонах). Масою до однієї тонни.

2. .Фізико-хімічні властивості сировини, готової продукції, напівпродуктів. \

Пеллети (паливні гранули)

Пеллети(англ. pellets) - це циліндрична спресована тирса від лісопилки і деревообробки, відходи виробництва сільського господарства (солома, лушпиння, кукурудза та ін.), торфу, деревного вугілля єднальною речовиною виступає складовий компонент рослин - лігнін, що пластифікується в процесі грануляції під дією високої температури. Процес формування пеллет відбувається під тиском близько 300 атм, без яких-небудь добавок і клею. Довжина пеллет в середньому має від 10 до 30 мм в довжину і від 6 до 10 мм в діаметрі. Паливні гранули є екологічно чистим видом палива. При спалюванні пеллет в атмосферу викидається стільки ж вуглекислого газу, скільки утворилося при природному розкладанні деревини. Застосовуються для спалювання в пеллетних котлах.