Сушка

Типовое решение автоматизации для процесса сушки часть 3

Регулирование сушилок с дисковыми распылителями. 

В дисковых распылительных сушилках диспергирование суспензий производится с помощью вращающихся дисков. Число оборотов дисков существенно влияет на процесс сушки, поэтому данный параметр необходимо стабилизировать. В случае применения асинхронных двигателей эта задача решается выбором двигателя с соответствующим числом оборотов вала; в случае же применения турбопривода - использованием центробежного ре¬гулятора прямого действия, изменяющего подачу пара к нему.
Главный регулируемый параметр таких сушилок - температура отработанного сушильного агента. Регулирующее воздействие вносится изменением расхода суспензии, так как за¬паздывания по этому каналу незначительны. Так, влажность высушенного материала и температура отработанного сушильного агента при изменении расхода суспензии изменяются через 30 , а при изменении расхода и начальной температуры сушильного агента - через 130 с. Для ликвидации возмущений от изменения начальной температуры .и расхода сушильного агента эти параметры стабилизируют. Чувствительный элемент регулятора расхода устанавливают после пылеочистных устройств, так как сушильный агент в сушилках этого типа содержит большое количество твердой фазы.
Во всех схемах управления дисковыми сушилками необходи¬мо контролировать число оборотов диска. Для этого можно при¬менить устройства с постоянным магнитом, установленным на рабочем валу диска. Сигнал от такого устройства может быть использован для регулирования или блокировки, например для прекращения подачи суспензии при уменьшении числа оборотов ниже предельного.

Рис. 4.54. Схема регулирования процесса в сушилках с кипящим слоем:
1 - сушилка; 2 - кипящий слой; 3 - решетка; 4 - топка; 5 - промежуточный бункер; 6 - питатели; 7 - вариаторы; 8 - электродвигатели; 9 - циклон.


Регулирование сушилок кипящего слоя (КС).

При автоматизации сушки в 'Кипящем слое основным показателем процесса является температура в слое, и только в случае крупных установок, когда температура по высоте слоя меняется, лучше в качестве такого показателя брать температуру сушильного агента на выходе, которая соответствует средней температуре материала в слое. Регулирующие воздействия при стабилизации температур могут осуществляться изменением расхода влажного материала или сушильного агента, а также изменением температуры последнего. Более предпочтителен первый вариант (рис. 4.54), так как изменение параметров сушильного агента можно производить только в определенном, довольно узком диа¬пазоне (температуры - ввиду терморазложения материала, расхода - вследствие 'повышенного уноса частиц с сушильным агентом). Первый способ предполагает наличие между сушилкой и предыдущим технологическим процессом промежуточного бункера с определенным запасом материала. Для предотвращения сводообразования и зависания материала в бункере предусматривают автоматические устройства, которые осуществляют встряхивание через определенные промежутки времени.
Нормальная работа сушилок КС возможна только при определенной высоте кипящего слоя. С целью поддержания заданного значения этого параметра стабилизируется гидродинамическое сопротивление слоя, т. е. перепад давлений до и после решетки, воздействием на вариатор электродвигателя питателя сухого материала. Можно регулировать перепад давлений и изменением расхода сушильного агента, однако при этом температура в кипящем слое будет сильно колебаться.
Кроме этих регуляторов предусматриваются стандартные узлы регулирования разрежения, начальной температуры сушильного агента, его расхода, соотношения расходов топлива и первичного воздуха.

Регулирование вихревых и аэрофонтанных сушилок.

По гидродинамическим и тепловым режимам этот тип сушилок подобен сушилкам КС, поэтому регулирование их аналогично. Основными регуляторами, в частности, являются регулятор тем¬пературы фонтанирующего слоя и регулятор перепада давления.

Регулирование контактных (барабанных и вальцовых) сушилок.

Процесс сушки в аппаратах такого типа обусловлен температурой греющей поверхности, которую и используют в качестве основной регулируемой величины. Если невозможно из¬мерить влажность шк, то измеряют температуру вращающейся теплопередающей поверхности с помощью специальных контактных устройств.

Рис. 4,55. Блок-схема связанной системы регулирования вальцовой сушилки: 1 - барабан; 2 - лента сухого материала; И – измеритель влажности; ТГ - тахогенератор; РУ - регулирующее устройство.

Регулирующее воздействие в контактных сушилках может вноситься изменением расхода теплоносителя или исходного материала, а также изменением скорости вращения барабана. Более предпочтителен второй способ вследствие больших запаздываний при изменении расхода теплоносителя и ограниченного применения регулируемого привода барабана. Температуру теплоносителя стабилизируют.
Иногда одноконтурное регулирование процесса контактной сушки только по температуре поверхности или по конечной влажности материала недостаточно. Тогда используется связанное регулирование.
На рис. 4.55 представлена структурная схема многоконтурной системы регулирования вальцовой сушилки, в которой управляющее воздействие - изменение скорости вращения барабана - формируется в зависимости от влажности материала, скорости вращения барабана V и их производных по времени.

Регулирование радиационных сушилок.

При регулировании процесса сушки в радиационных сушилках >в 'качестве основной регулируемой величины используется косвенный показатель: температура поверхности излучателя или же температура отработанного сушильного агента. На рис. 4.56 показан один из вариантов регулирования процесса. Кроме регулятора- температуры излучателя в схеме предусмотрены регулятор соотношения расходов топлива и воздуха и регулятор влажности отра¬ботанного сушильного агента.
Радиационные сушилки работают при высоких температурах, что повышает требования к ним в отношении техники безопасности. Система автоматического управления этими сушилками должна обеспечивать автоматическое зажигание горелочных устройств топки, определенную последовательность пуска и остановки отдельных устройств установки и т. д.

Рис. 4.56. Схема регулиро¬вания радиационной сушилки:
1 - топка; 2 - излучатель; 3 - конвейер; 4 - корпус.

Регулирование сушилок при использовании токов высокой частоты.

При сушке токами высокой частоты в качестве регулируемой величины целесообразно брать температуру материала. Термоэлектрический термометр вводится внутрь материа¬ла. Для предохранения измерительного прибора от воздействия токов высокой частоты в соединительных проводах термочувствительного элемента устанавливают высокочастотные фильтры. Регулирующее воздействие вносится изменением напряжения на рабочем конденсаторе.
Регулирование сушилок периодического действия. Окончание процесса сушки можно легко определить по достижению равновесного значения влажности материала, что характеризуется равенством температур материала и сушильного агента. Для измерения этих температур устанавливают два термочувствительных элемента, включают их по дифференциальной схеме и при достижении разности между ними заданного значе¬ния осуществляют при помощи переключающего устройства смену операции сушки на операцию разгрузки.

 

Типовое решение автоматизации для процесса сушки часть 2

Регулирование противоточных барабанных сушилок (рис. 4.50). 

Рис. 4.50. Схема регулирования противоточной барабанной cушилки:
1 - транспортер влажно¬го материала; 2 - барабан-. 3 - воздухонагреватель.
В противоточных сушилках для предотвращения разложения материала под действием высоких температур в качестве основной регулируемой величины нужно использовать температуру материала на выходе «з сушилки и вносить регули¬рующие воздействия изменением расхода сушильного агента. Температура воздуха на входе в барабан регулируется изменением расхода теплоносителя, подаваемого в воздухоподогреватель, а влажность - изменением расхода рециркулирующего воздуха. Узлы регулирования расхода влажного материала и разрежения остаются такими же, как 'и в прямоточных сушилках.
Следует отметить, что изменение расхода сушильного агента в противоточной сушилке может быть осуществлено и в зависимости от влажности wк, а также от температуры в самом барабане.


Регулирование ленточных и конвейерных сушилок (рис. 4.51) подобно барабанным.

Стабилизации подлежат влажность сухого материала или конечная температура сушильного агента, температура сушильного агента на входе в сушилку, раз¬режение в сушилке.
Конструкции ленточных и конвейерных сушилок позволяют принимать и особые решения по их автоматизации. При использовании ленточного транспортера (конвейера) появляется возможность регулирования влажности wк изменением скорости транспортера. При наличии дополнительного подогревателя под транспортером расход теплоносителя в подогреватель ста¬билизируется, а при рецикле части сушильного агента ее расход изменяется в зависимости от влажности (на схеме этот узел не показан).

Рис. 4.51. Схема регулирования ленточной (конвейерной) сушилки:
1 - калорифер; 2 - сушилка; 3 - дополнительный подогреватель; 4 - вентилятор; 5 - питатель.


Регулирование струйных распылительных сушилок (рис. 4.52).

В сушилках этого типа осуществляется сушка суспензий различных неорганических соединений (предварительно нагретых в теплообменнике) за счет распыливания их сушильным агентом. В струйных (и других) распылительных сушилках, как правило, требуется получить продукт не только заданной влаж¬ности, но и постоянного гранулометрического состава.

Рис. 4.52. Схема регулирования струйной сушилки:
1 - топка; 2 -сушилка; 3 - теплообменник суспензии; 4 - сепаратор; 5 - размеры частиц.
Дисперсность распыла в струйных сушилках определяется в основном соотношением расходов сушильного агента и суспензии. Поэтому к уже известным решениями по автоматизации добавляется, в частности, узел регулирования размеров частиц изменением соотношения расхода суспензии и суммарного расхода воздуха, поступающего аз топку.
Если допустима стабилизация подачи суспензии, то в схему дополнительно вводится регулятор суспензии.
В настоящее время при автоматизации струйных сушилок в качестве основной регулируемой величины часто используют не влажность сок, а температуру или влажность отработанного сушильного агента. Регулирование этих параметров в струйных сушилках можно осуществлять и изменением расхода влажного материала, так' как продолжительность переходного процесса при изменении расхода распыливаемой суспензии невелика (2- 3 мин).

Регулирование сушилок с механическими распылителями.

В таких сушилках суспензия распиливается за счет давления перед механическим распылителем (форсункой), которое и следует стабилизировать. Все остальные узлы регулирования такие же, как и у струйных сушилок.
В отдельных случаях идут по пути корректирования давления суспензии перед форсункой по основному показателю процесса. Такими показателями могут быть влажность высушенного продукта, его гранулометрический состав, температура отработанного сушильного агента. Выбор основного регулируемого параметра определяется целью управления и свойствами суспензии.
На рис. 4.53 показана одна из таких схем с использованием двухконтурной системы регулирования. Регулирующее воздействие осуществляется байпасированием части суспензии с выхода насоса суспензии на его вход. В приведенной конструкции сепарация высушенного продукта производится непосредственно в корпусе сушилки мешочными фильтрами. Для регенерации их предусмотрен встряхивающий механизм, который управляется командным устройством по жесткой временной программе.

   

Типовое решение автоматизации для процесса сушки часть 1

Типовое решение автоматизации (рис. 4.48). 

Рис. 4.48. Типовая схема автоматизации процесса сушки:

1 - топка; 2 - смесительная камера; 3 - барабан; 4 - бункер; 5 - циклон; 6 - вентилятор; 7 - автоматический дозатор; 8 - электродвигатель барабана.
В качестве объекта управления при автоматизации процесса сушки возьмем барабанную прямоточную сушилку, в которой сушильным аген¬том служат дымовые газы, получаемые в топке. Показателем эффективности данного процесса является влажность wк материала, выходящего из сушилки, а целью управления - поддержание этого параметра на определенном значении.
Влажность сухого материала определяется, с одной стороны, количеством влага, поступающей с влажным материалом, а с другой - количеством влага, удаляемой из него в процессе сушки. Количество влаги, поступающей с влажным материалом, зависит от расхода этого материала и его влажности wп.
Расход материала определяется производительностью сушилки, которая, как правило, должна быть постоянной. Поэтому следует идти по пути стабилизации расхода влажного материала, что обеспечивает заданную производительность и устраняет возмущения по данному каналу. Для этой цели устанав¬ливают автоматические дозаторы.
Влажность wн_зависит от технологического режима предыдущих процессов. С изменением этого параметра в объекте будут иметь место сильные возмущающие воздействия.
Количество влаги №, которое поглощается сушильным аген¬том, определяют по формуле

W = K F w

где К - коэффициент массопередачи (величина мало изменяющаяся); F - поверхность контакта сушильного агента и материала; w - средняя движущая сила процесса.
Поверхность F зависит от толщины слоя материала и его гранулометрического состава. Толщина слоя определяется наличием материала в барабане и при постоянных расходе материала и скорости вращения барабана (в практике для вращения используют асинхронные двигатели с постоянным числом оборотов рабочего вала) будет постоянна. Гранулометри¬ческий состав определяется ходом предыдущих технологиче¬ских процессов; с его изменением в объект вносятся возмущения.
Средняя движущая сила w определяется движущими силами в начале А1 и в конце А2 процесса (рис. 4.49). Положение точки А зависит от значений влажности материала и сушильного агента фн, которые определяются предшествующими процессами. Стабилизировать их 'сложно; по этим каналам будут поступать возмущения.

Положение точки Б определяется значениями влажности материала wк (wк задается, исходя из цели управления) и сушильного агента wк. Величина влажности wк зависит от расхода сушильного агента, проходящего через сушилку; че"м он больше, тем меньше wк и тем левее располагается точка Б на линии влажности «к. С изменением расхода сушильного агента в объект могут вноситься действенные регулирующие воздействия.

Положение точек Г и Д определяется положением кривой равновесной влажности. Положение этой кривой зависит от температуры и разрежения в барабане сушилки. Разрежение легко стабилизируется путем изменения расхода сушильного агента, выводимого из сушилки. Температура же определяется всеми начальными параметрами, а также интенсивностью процесса испарения влаги из материала. Стабилизировать ее можно, в частности, путем изменения расхода или температуры сушильного агента. Необходимо отметить, что диапазон изменения последнего параметра существенно ограничен, что объясняется требованиями техники безопасности и возможностью разложения высушиваемого материала.
Таким образом, все параметры, влияющие на показатель эффективности, стабилизировать невозможно. В частности, возмущения будут возникать в результате изменения начальной влажности материала и сушильного агента сон и фн, гранулометрического состава материала и т. д.
В барабане может изменяться распределение материала, а также гидродинамические условия его обтекания сушильным агентом. В связи с этим в качестве основного регулируемого параметра целесообразно взять влажность «к (используются влагомеры кондуктометрические, оптические, радиационные, электротермические, комбинированные), а регулирующее воз¬действие осуществлять изменением расхода сушильного агента. Если сушильный агент готовится в топке, то регулирующий кла¬пан устанавливают на линии топлива ('см. с. 1'59). Соответствие между расходами топлива и воздуха обеспечивается регулятором соотношения.
Температура сушильного агента на входе в барабан должна быть стабилизирована путем изменения расхода вторичного воздуха. Необходимо регулировать также расход влажного материала и разрежение в сушилке изменением расхода отобранного сушильного агента.
При управлении процессом сушки следует контролировать расход топлива, первичного и вторичного воздуха, влажного и сухого материала, температуру сушильного агента на входе в сушилку и на выходе из нее, температуру в сушилке, разрежение в смесительной камере.
При значительном отклонении показателя эффективности от заданного значения, опасном повышении температуры сушильного агента на входе в сушилку и остановке электродвигателя барабана должен быть подан сигнал обслуживающему персоналу. Кроме того, при остановке электродвигателя должна быть прекращена подача материала в сушилку.
Регулирование температуры сушильного агента в сушилке.
При отсутствии надежного прибора для непрерывного измерения влажности материала, а также при больших запаздываниях в сушилке в качестве основного регулируемого параметра следует брать температуру сушильного агента в барабане. Датчик регулятора температуры следует ставить на расстоянии длины сушилки от места ввода материала, где запаздывание мало и уже испарилась значительная часть влаги. В связи с тем что температура является распределенным параметром, правильнее было бы вести регулирование по средней температуре по длине сушилки. Однако осуществить многоточечное измерение температуры во вращающемся барабане сложно.
Более (перспективным является использование двухконтурных систем регулирования, где в качестве основного параметра взята температура сушильного агента на выходе из барабана (или влажность его), а в качестве вспомогательного - температура в середине сушилки. Можно построить двухконтурную систему также следующим образом: основной параметр - тем¬пература в середине сушилки, вспомогательный - параметр, характеризующий загрузку барабана, например расход влаж¬ного материала или ток электродвигателя привода барабана.
В качестве основной регулируемой величины может использоваться и температура материала на выходе из сушилки. Однако измерение этого параметра представляет значительные трудности ввиду неравномерности температурного поля в материале, налипания частиц на датчик и т. п.

   
Яндекс.Метрика Rambler's Top100