Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое (стр. 6 из 9)

При использовании второго способа регулирования температуры слоя регулирующее воздействие вносится изменением расхода топлива, температура сушильного агента на входе в сушилку регулируется изменением расхода вторичного воздуха (рис. 2.1, б).

2.4 Оптимизация процесса сушки

В качестве критерия оптимальности сушки выбирают, как правило, количество влаги W, удаляемой из материала в единицу времени:

W = Gм (ωн – ωк)

где Gм — расход сухого материала;

ωн, ωк - влажность соответственно влажного и сухого материала.

Текущие значения расхода Gм и влажностей ωн и ωк подаются на вычислительное устройство , рассчитывающее критерий оптимальности. Выходной сигнал с этого устройства поступает на экстремальный регулятор, который изменяет поочередно расходы сушильного агента и влажного материала, отыскивая наилучшее значение критерия оптимальности процесса. При работе экстремального регулятора вводится ограничение по минимальной влажности сухого материала.

Рисунок 2.2 - Схема оптимизации процесса сушки в кипящем слое:

1 — сушилка; 2 — нагреватель сушильного агента; 3 — промежуточный бункер; 4— дозатор; 5 — вариатор; 6 — электродвигатель; 7 датчик расхода сухого материала.

Начальная температура сушильного агента в данной схеме стабилизируется путем изменения расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменник 2.

Оптимизирующие управляющие системы целесообразно применять в сушилках с высокоэффективными способами сушки, например с сушкой в кипящем слое. В сушилках с большой инерционностью поиск экстремальных значений затягивается, а качество регулирования не улучшается (по сравнению с обычными схемами регулирования).

2.5 Определение момента окончания сушки по разности температур

Такой метод применяется в сушилках периодического действия. При достижении в процессе сушки равновесной влажности температура становиться равной температуре сушильного агента. В связи с этим можно довольно просто контролировать окончание процесса сушки: в материале и в окружающей его среде поместить чувствительные элементы (термопары), соединив их по дифференциальной схеме и подсоединив к потенциометру с сиганализирующим устройством (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема определения момента окончания сушки по разности температур:

1 – сушилка; 2 – высушиваемый материал

2.6 Регулирование отдельных параметров

Регулирование температуры слоя. Рассмотрим установившийся процесс сушки, при котором заданы температура и количество теплоносителя, нагрузка по влажному материалу и его влагосодержание. Любое изменение одного из этих переменных немедленно вызовет дисбаланс прихода и расхода тепла в слое при одновременном изменении температуры слоя и отходящих газов. Так, например, увеличение загрузки влажного материала или повышение его влагосодержания, или то и другое одновременно, будет иметь своим следствием увеличение расходной части баланса при постоянном приходе тепла и, следовательно, соответствующее понижение температуры слоя. Аналогичным образом увеличение количества теплоносителя или повышение его температуры при неизменной загрузке повышает приход тепла над расходом и температура слоя начнет повышаться; таким образом, температура слоя отражает любое изменение переменных, характеризующих процесс сушки.

Следовательно, температура слоя является одним из основных параметров, отражающих соответствие приходной и расходной частей теплового баланса сушки, и поддержание ее на постоянном заданном уровне главная задача системы регулирования. Наряду, с этим необходимость стабилизации температуры слоя диктуется технологическими требованиями.

Экспериментально доказано, что конечная влажность материала при сушке в кипящем слое однозначно определяется температурой слоя. Это свойство процесса позволяет регулировать качество сушки наиболее простым и надежным способом — путем поддержания температуры слоя на заданном для данного материала уровне. При нарушениях этого условия, например при понижении температуры слоя, происходит повышение конечного влагосодержания материала, что может в отдельных случаях резко ухудшить условия псевдоожижения и привести установку к аварийному состоянию. Кроме того, при снижении температуры слоя соответственно понижается температура отходящих газов, что связано с опасностью конденсации паров в узле пылеулавливания. Повышение температуры слоя приводит не только к снижению теплового к. п. д. установки, но и к ухудшению условий работы и снижению производительности хвостового дымососа. Последнее может явиться причиной вынужденного снижения объема теплоносителя и соответствующего уменьшения производительности сушильной установки.

Таким образом, оптимальная схема регулирования температуры слоя сводится к ее стабилизации на заданном уровне. В производственных условиях неизбежны, конечно, внешние возмущающие воздействия, обусловливаемые колебанием количества сырого материала, поступающего на сушку, или его влагосодержания. Задачей регулирования является, следовательно, компенсация возникших изменений таким образом, чтобы колебания температуры слоя при этом не превышали определенного значения. Регулирование температуры слоя можно осуществить двумя принципиально различными способами. По первому способу (рис. 2.4) стабилизируется температура и количество теплоносителя — соответственно приходная часть баланса, а постоянство температуры слоя поддерживается путем соответствующего регулирования количества влажного материала, подаваемого в слой.

Рисунок 2.4 - Схема автоматического регулирования процесса сушки в аппарате КС: 1 — аппарат КС; 2 — забрасыватель; 3 — шнек; 4 — бункер; 5 циклон; 6 и 12 — регулирующие органы; 7 - дымосос; 8 — регулятор разрежения; 9 — регулятор высоты слоя; 10 — привод; 11 —топка; 13 — расходомер; 14—регулятор соотношения «газ — воздух»; 15 — воздуходувка; 16 — регулятор соотношения «топливо — воздух»; 17 — регулятор температуры теплоносителя; 18 — регулятор температуры слоя

При таком способе регулирования температуры слоя между сушкой и предшествующей станцией (например, фильтрами, центрифугами) устанавливается промежуточный бункер достаточной емкости, который должен воспринимать и сглаживать возможные, сравнительно небольшие, производственные колебания. Транспортное устройство или питатель, подающий влажный материал из промежуточного бункера в аппарат КС, должен иметь в этом случае регулируемый привод, позволяющий изменять производительность питателя в зависимости от изменения температуры слоя.

Эта система регулирования путем изменения подачи сырого материала проста, надежна и позволяет поддерживать температуру слоя при автоматическом регулировании с погрешностью, не превышающей ±5 град. К этому можно добавить, что в этом случае сушильная установка может работать при постоянной оптимальной температуре теплоносителя, что обеспечивает высокий тепловой к. п. д. при стабильной работе топки.

Вследствие малой инерционности процесса для измерения и регулирования температуры в слое могут быть использованы только быстродействующие датчики высокой эксплуатационной надежности. Наиболее приемлемым типом датчика является малоинерционная термопара.

К недостаткам этого метода регулирования следует отнести необходимость установки промежуточного бункера и регулируемого дозирующего устройства на загрузке сырого материала.

Такой способ регулирования достаточен только в тех случаях, когда колебания количества и влагосодержания материала, поступающего на сушку с предшествующей производственной станции, невелики, имеют случайный характер и легко сглаживаются установкой промежуточного бункера или когда сушка не связана жестко с работой предшествующей станции, получая, например, материал со склада.

При отсутствии этих условий, т. е. когда сушка жестко связана с работой предшествующей производственной станции и должна перерабатывать весь поступающий влажный материал, независимо от возможных колебаний нагрузки, рассмотренный выше способ стабилизации температуры оказывается уже недостаточным для управления процессом и должны быть приняты специальные меры для согласования производительности установки КС с поступающей на нее нагрузкой. В дополнение к приведенной схеме регулирования температуры слоя вводится новый параметр, отражающий соответствие производительности установки требованиям предшествующей станции. В качестве такого параметра может служить уровень влажного материала в промежуточном бункере. Понижение уровня в бункере показывает, что производительность сушилки в данный отрезок времени превосходит производительность предшествующей станции, при этом температура теплоносителя должна быть снижена и, наоборот, накопление сырого материала в промежуточном бункере требует повышения производительности сушилки путем повышения температуры теплоносителя.

Так как температура теплоносителя при постоянном количестве воздуха, вводимого в систему, однозначно определяется расходом топлива, то такой способ регулирования основан на изменении расхода топлива в зависимости от уровня сырого материала в промежуточном бункере (рис. 2.5, а). При этом регулирование уровня в бункере осуществляется двумя регуляторами, включенными по каскадной схеме: вспомогательным регулятором температуры теплоносителя 2 и главным (корректирующим) регулятором уровня 5.