Автоматизація технологічного процесу виробництва пелет

Класифікація за сортом: Пеллети, як паливо, підрозділяється на такі сорти:

• "Білі пеллети" (пеллети преміум сорту);
• Індустріальні пеллети;
• Агропеллети (Паливо стандартної якості).

Класифікація за використовуваною сировиною:

• Деревні гранули;
• Гранули з лушпиння;
• Гранули з вугілля;
• Гранули з торфу;
• Гранули з твердих побутових відходів.

Опис класів пеллет

"Білі пеллети" (пеллети преміум сорту) - (цей термін часто використовується покупцями) - вони мають світлий колір. Такий колір досягається завдяки проведенню обкорування деревини перед її дробленням і гранулюванням, а так само правильною сушкою деревини. Білі пеллети мають дуже велику перевагу перед своїми конкурентами - низька зольність. Зольність у білих пеллет 0,5% і нижче. Котел, при їх використанні, має бути вичищений усього один раз в місяць. Теплотворна здатність таких пеллет складає 17,2 Мдж/кг Золи при чищенні котла дуже мало. Пеллеты преміум сорту зазвичай робиться з тирси м'яким або твердим порід деревини, що не містять кору дерева. Пеллеты преміум, які складають більш ніж 95% від усього виробництва пеллетов, можуть спалюватися в будь-яких печах, створених для палива стандартної або підвищеної якості.

Індустріальні пеллети. Колір таких пеллет вже темніше. Це пов'язано з тим, що в пеллетах є присутньою кора і інші залишки (земля, пил), що не згорають. Зольність цієї категорії пеллет починається від 0,7%. Теплотворна здатність таких гранул, в більшості своїй ні чим не відрізняється від "білих" пеллет. Вона дорівнює 17,2 Мдж /кг В даному випадку котел доведеться чистити частіше. Частота чищення безпосередньо залежатиме від того на скільки висока зольність палива.

Агропеллети.Паливо стандартної якості. Такі пеллети роблять з відходів лущення гречки, насіння соняшнику. Дані пеллети мають дуже темний колір. Їх теплотворна здатність - 15 МДж/кг, а зольність 3% і більше. Основна перевага агропеллет - їх ціна. Вони набагато дешевші за вище перелічених. Як правило, їх використовують для спалювання у великих котлах, на великих теплових станціях. Чищення котла у такому разі збільшується до одного разу в день, або використовується пеллетний котел з автоматичним чищенням. Такі пеллети повинні використовуватися тільки в печах, визначуваних для їх використання.

Характеристики

Пеллети є пресованими циліндрами діаметром до 25 мм, найбільшого поширення набули пеллети діаметром 6.10 мм.

Физико-геометричні характеристики:

• діаметр;
• довжина;
• щільність;
• вологість;
• насипна маса;
• зольність;
• стираність.

Подібна форма забезпечує сипучість і дозволяє використовувати усі відомі способи автоматизації в подаючих пристроях котельних. Багато в чому завдяки цьому, пеллети стали основним видом прессованого палива в Європі.

Хімічні характеристики готових гранул залежать від початкової сировини. В процесі пресування не допускається використання сторонніх  матеріалів, таких як клей і пластмаси.

Ще однією характеристикою  паливних гранул є кількість теплової енергії, що виділяється. Частенько такий показник є основним при формуванні вартості на цей вид палива.

Пеллети завжди тонуть у воді, і хороші, і погані, оскільки щільність пеллет більше 1. Не є критерієм оцінки запах пеллет, за винятком сторонніх запахів, що вказують на застосуванні ним. єднальних або неправильного зберігання. Рівний край на зламі пеллеты теж говорить мало про що.

Фізичні характеристики пеллет з деревини

• Енергія, що виділяється, при згоранні - 5 кВт/кг;
• Залишок вологості - 8-12%;
• Зольність, максимум 3%;
• Довжина 5-50 мм;
• Щільність пеллет 1200-1400 кг/м3;
• Насипна щільність (для транпортировки і зберігання) 650 кг/м3;
• При спалюванні 1 т гранул виділяється стільки теплової енергії, як при спалюванні:
• 1600 кг деревини;
• 475 м3 газу;
• 500 л дизельного палива;
• 685 л мазуту.

 

3. Матеріальний та тепловий баланси технологічного об’єкта

Принцип складання матеріального  балансу

Основною і обов'язковою  частиною кожного технологічного проекту  є матеріальний розрахунок кількісних співвідношень реагуючих мас, тобто визначення норм витрати сировини, виходу продукції, напівпродуктів та відходів виробництва.

Матеріальний баланс складають за рівнянням основної сумарної реакції з врахуванням  побічних процесів на підставі закону збереження маси речовини. За цим законом маса речовини, що надходить у вигляді самої сировини або сировини з різними добавками, повинна завжди дорівнювати масі речовин, одержаних у вигляді продуктів, напівпродуктів і відходів виробництва.

На основі матеріального балансу визначають вихід продукту, під яким розуміють виражене в процентах відношення отриманої кількості продукту до максимальної кількості продукту (теоретично можливої). Вихід продукту розраховують на одиницю витраченої сировини. При наявності кількох видів сировини вихід виражають у відношенні до будь-якої з них. Матеріальні розрахунки поряд з тепловими, є основою технологічних розрахунків.

Визначення маси вихідних компонентів та отриманої продукції  проводять окремо:     для  твердої (Gт , G’т);  для рідкої (Gр ,G’р)  і газоподібної ( Gг ,G’г) фаз згідно з рівнянням:

Gт + Gр + Gг = G’т +G’р + G’г ,

За даними матеріального  балансу можна визначити витрату  сировини при  заданій потужності цеху, підприємства , об'єм реакційної зони, число реакторів, виробничі витрати, собівартість.

На основі матеріального балансу  складають тепловий баланс, який дозволяє визначити витрати теплоти. Розрахунок проводиться в одиницях маси.

Принцип складання енергетичного теплового  балансу

Тепловий баланс для  будь-якого апарату може бути записаний у вигляді рівняння, яке пов'язує надходження (Qнадх) і витрату (Qвитр) енергії процесу.

Для хіміко-технологічних  процесів складають тепловий баланс:

Qнадх= Qвитр ,

Надходження теплоти  в даному апараті повинно бути рівним витраті теплоти в тому ж апараті. Тепловий баланс складається за одиницю часу у апараті безперервної дії, а для апаратів періодичної дії - за 1 годину циклу.

Тепловий баланс розраховується за даними матеріального балансу з врахуванням теплових ефектів хімічних та фізичних перетворень, які відбуваються в апараті, а також з врахуванням відведеної теплоти. Рівняння теплового балансу має вигляд:

Q_т + Qр +  +Qф + Q_x + Qп = Q‘т+ Q’p +Q’г + Q’ф+ Q’x + Q’п,

де Q_{т ,}Qр ,Q_г - кількість теплоти, яка надходить в апарат разом з твердими, рідкими і газоподібними речовинами;

Q‘т, Q’p , Q’г - кількість теплоти,  яка виходить з апарату з  продуктами ї напівпродуктами  реакції і непрореагованими речовинами  в різних агрегатних станах;

Qф ,Q’ф - теплота фізичних процесів, які відбуваються з виділенням і поглинанням теплоти;

Q_{x ,}Q’x - кількість теплоти, яка виділяється в результаті екзот-і ендотермічної реакції;

Qп - кількість теплоти, яка надходить у апарат ззовні у вигляді газів, згораючогo палива, електроенергії;

Q’п - втрата тепла в навколишнє середовище і відведення його в холодильні установки.

Для складання теплового  балансу приймемо:

Q_{т ,}Qр ,Q_г , Q‘т, Q’p , Q’г  = Q = Gct , 

де G - кількість речовини, с - теплоємність речовини, Дж/кг*К .

Теплоту фізичних процесів, які здійснюються в апаратах, можна  визначити за формулою:

Qф = G1T1+G2T2  +G3T3,

дe G1,G₂,G_з - кількість компонентів в суміші, які мають фазові переходи в апараті; T1, T2, T3 - теплота фаз переходів конденсації, кристалізації, випаровування

4. Визначення і аналіз факторів, що впливають на технологічний процес

Умови, при яких проводиться  процес виготовлення пелет,  впливають на вихід продуктів та їх якість.

Зміною умов регулюється якість виконання того чи іншого процесу при виготовленні пелет. До основних чинників процесу виготовлення пелетвідносяться:

• Витрата вхідних потоків компонентів
• Якість компонентів після дробарки;
• Вологість приміщення.

В установці виробництва  комбікорму необхідно здійснювати контроль і регулювання наступних основних технологічних параметрів:

• тиск;
• витрата;
• температура;

 

 

 

1.5.Технологічна карта

№	НАЗВА	Одиниця вимірювання	Нормальне значення	Допустиме відхилення
1	Витрата зернових компонентів	м3/год	10	0.02
2	Рівень щіпок в бункері	М	1,5	0,05
3	Тиск в дробилці	Па	5 • 105	0,0001 • 105
4	Тиск в дробилці з  бункерним дозатором	Па	3 • 105	0,0001 • 105
5	Тиск в пресс-грануляторі	Па	10 • 105	0,0002 • 105
6	Температура в теплогенераторі	0С	80	±5
7	Температура в охолоджувачі гранул	0С	12	±0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Складання структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкта

Реальні об’єкти  керування в більшій чи меньшій  мірі піддаються збуренням, які порушують хід процесу в об’єкті. Більшість збурень важко заздалегідь передбачити, що значно ускладнює керування процесом. Розрізняють зовнішні та внутрішні збурення.

Зовнішні  збурення проникають в об’єкти керування зовні — зі зміною вхідних параметрів, деяких вихідних параметрів, а також параметрів навколишнього середовища. Зміна будь-якого вхідного параметра процеса обов’язково приводить до зміни проходження процесу в об'єкті. Більшість вихідних параметрів об’єкта (наприклад, склад і температура кінцевого продукту) не впливає на хід процесу в об'єкті, більше того, їх значення визначаються ходом цього процесу. Однак зміна деяких вихідних параметрів призводить до зміни режимних параметрів. Так, зміна вологості в приміщенні впливає на якість змішування і фільтрування, а зміна витрати компонентів —на концентрацію комбікорму на виході. Збурення, які надходять в об’єкт керування при зміні параметрів навколишнього середовища, найбільш сильно впливають на технологічний режим у випадку установки апаратів під відкритим небом.

Внутрішні збурення виникають в самому об’єкті автоматизації (наприклад, при забрудненні і корозії внутршніх поверхонь апарату, зміні активності подрібнювача и т. д.).

При керуванні процесом осбливу увагу слід звернути на зовнішні збурення, так як вони надходять в об’єкт частіше, чим внутрішні, нерідко мають ступінчастий характер, велику амплітуду зміни і в ряді випадків можуть бути вилучені до надходження в об’єкт.

Автоматизованою системою керування (АСК), взаємодіє із зовнішнім середовищем і кількісно її можна оцінити через входи X та виходи Y. Входами можуть бути витрати матеріальних та енергетичних потоків, які надходять в апарат або виходять з нього; виходами, як правило, є температура, тиск, рівень рідини та концентрація продукту. Звичайно на систему діють збурення Z, які намагаються відхилити вихідні координати від їх нормальних значень. Такими збуреннями є витрати речовин, їх температура, тиск та ін. Щоб компенсувати ці збурення, тобто щоб АСК працювала в заданому напрямі, використовують керуючі впливи U

Нижче наведена структурна схема процесу: