Общие принципы автоматизации распылительных сушилок

По источнику информации автоматическое управление процессом сушки может быть прямым или косвенным. При прямом управлении система получает информацию от датчиков по влажности или температуре материала, его качестве и т. д. Это не исключает одновременное использование информации по температуре газов, статическому состоянию системы и др.

При косвенном управлении информация о качестве готового продукта отсутствует полностью. Для работы установки и управления используются только косвенные показатели — параметры теплоносителя на входе и выходе из сушилки, давление в системе и т. д. Отдельную группу составляют системы автоматизации, в которых управление производится по так называемому сводному параметру.

По объекту приложения управляющего воздействия системы управления делятся на системы с воздействием на газовый теплоноситель (температура, количество, влажность) и системы с воздействием на высушиваемый материал (его количество). Для распылительных сушилок можно считать, что прямой информации по влажности продукта получить пока нельзя из-за отсутствия надежных приборов определения влажности полидисперсного продукта. По этой причине реально применяемые схемы автоматизации осуществляются по косвенному параметру.

В распылительных сушилках в большинстве случаев температура отходящих газов однозначно определяет влажность и температуру высушенного продукта. Оба эти параметра сухого материала являются основными, указывающими косвенно на сыпучие свойства его и качественные показатели (химический состав, сохранность витаминов и т. д.). С достаточной точностью можно принимать, что температура материала в периоде падающей скорости сушки является функцией его влажности. Таким образом, стабилизация температуры отходящих газов обеспечивает получение продукта с определенными качественными показателями.

Стабилизация температуры газов на выходе может быть достигнута тремя способами:

1) воздействием на температуру сушильного агента,

2) на количество подаваемого сушильного агента и

3) на подачу исходного материала.

В зависимости от свойств материала начальная температура в номинальных условиях применяется максимальной, при которой качество продукта не ухудшается, а интенсивность сушки обеспечивается максимальная при минимальных затратах тепла и электроэнергии.

Поэтому в случае возмущения могут быть такие условия, когда начальная температура газов может подняться до такой величины, при которой будут ухудшаться качества продукта. В связи с этим путь стабилизации температуры на выходе из сушилки при возмущении в системе вряд ли является перспективным.

Стабилизация температуры за счет изменения количества подаваемого теплоносителя имеет перспективу для распылительных сушилок, в которых используется пневматическое и механическое распыление. При этих методах распыла трудно изменять подачу раствора без изменения дисперсности факела.

При распылении центробежными дисками просто осуществлять стабилизацию температуры газов за сушилкой за счет изменения подачи раствора на диск. Основными возмущениями в системе являются: возможное изменение влажности раствора, уменьшение количества просасываемых газов при частичном засорении газового тракта и пылеотделительных аппаратов. Таким образом, остальные входные параметры как-то: начальная температура газов, соотношение топливо — первичный воздух, температура раствора стабилизируются по независимому контуру. Таковы возможные структурные схемы автоматического управления распылительных сушилок. Окончательный выбор схемы автоматизации может быть сделан после проведения экспериментальных работ на действующих промышленных агрегатах по снятию статических и динамических характеристик.

Рассмотрим несколько схем автоматизации дисковых распылительных сушилок.

Рис. 16.1.

На рис 16.1. дана схема автоматизации сушилки с дисковым распылом, в которой теплоносителями являются топочные газы.

Стабилизация отходящих газов за сушилкой осуществляется по подаче раствора на диск с помощью регулирующего клапана. Начальная температура газов стабилизируется по расходу топлива. В этой схеме не предусмотрено регулирование расхода теплоносителя.

Ю. А. Майзель (НИУИФ) разработал схему автоматизации сушилки с дисковым распылением, работающей на топочных газах, которая показана на рис. 16.2.

По этой схеме стабилизируется температура газов перед сушилкой и количество теплоносителя. Температура газов стабилизируется регулятором подачи топлива в топку. Импульс подается на регулятор от малоинерционной термопары, установленной в газоходе перед сушилкой.

Нормальный режим горения в топочной камере поддерживается регулятором соотношения топливо — воздух, получающим импульсы по расходу газообразного или жидкого топлива и первичного воздуха и воздействующим на подачу первичного воздуха. Стабилизация количества теплоносителя осуществляется регулятором вторичного воздуха, получающим импульс по расходу уходящих из сушильной камеры газов. Стабилизация количества теплоносителя осуществляется по выходу, а не по входу с целью компенсации возможных изменении гидравлического сопротивления установки вследствие забивания пылью продукта газоходов, пылеотделителей и т. д.

Рис. 16.2.

Стабилизация манометрического режима установки осуществляется регулятором разрежения, который получает импульс по разрежению в сушильной камере и воздействует на направляющий аппарат дымососа.

Качество готового продукта однозначно определяется температурой отходящих газов. Стабилизация этой температуры осуществляется регулятором подачи раствора на диск. За счет изменения числа оборотов насоса происходит плавное изменение производительности его

На рис. 16.3 представлена схема автоматизации комбинированной параллельной противоточной установки. Эта схема была разработана Родовым А. Б. и Гердяд В. С. (НИУИФ).

Рис. 16.3.

В качестве теплоносителя в установке используется смесь топочных газов и воздуха. Раствор распыливается пневматическими форсунками. Топочные газы получаются при сжигании газа в двух (верхней и нижней, см. рис. 16.3) топках, причем топочные газы, получающиеся в верхней топке, используются для сушки, а топочные газы нижней топки — для термообработки материала на прокалочных тарелках. Получение теплоносителя требуемой температуры осуществляется путем добавления к топочным газам вторичного воздуха. Схема автоматизации аппарата должна предусматривать возможность его работы как для сушки распылением, так и для сушки с последующей термообработкой высушенного материала.

Схема автоматизации предусматривает:

а) подачу необходимого количества теплоносителя с заданной температурой в верхнюю часть аппарата; эта часть теплоносителя используется для сушки распылением;

б) подачу необходимого количества теплоносителя с заданной температурой э та часть теплоносителя используется для термообработки материала на прокалочных тарелках;

в) поддержание требуемого давления в корпусе аппарата.

Количество газа, подаваемого в верхнюю топку, определяется температурой газов, уходящих из аппарата. При изменении количества подаваемого в аппарат материала в связи с весьма большой интенсивностью протекающего в аппарате процесса сушки, температура уходящих газов соответственно меняется через несколько секунд. Сигнал, пропорциональный изменению температуры уходящих газов, подается на регулятор топлива, который изменяем подачу газа в верхнюю топку.

Экономичность процесса горения в топке обеспечивается регулятором соотношения, который поддерживает заданный избыток воздуха изменением количества первичного воздуха, подаваемого в топку.

Заданная температура теплоносителя, поступающего на сушку, обеспечиваемся регулятором температуры, который изменяет количество вторичного воздуха, подаваемого к топочным газам.

Автоматизация подачи теплоносителя заданной температуры в нижнюю часть аппарата для термообработки материала на прокалочных тарелках осуществляется следующим образом. Подача газа в нижнюю топку стабилизируется регулятором топлива. Экономичность процесса сжигания в нижней топке обеспечивается так же, как и в верхней топке, с помощью регулятора соотношения, который поддерживает заданный избыток воздуха, изменяя подачу первичного воздуха.

Температура теплоносителя, поступающего для термообработки высушенного материала поддерживается на заданном уровне с помощью регулятора температуры, который изменяет количество вторичного воздуха, добавляемого к топочным газам, выходящим из нижней топки. Поддержание заданной температуры теплоносителя для термообработки материала на прокалочных тарелках имеет весьма существенное значение для технологического процесса, поэтому наиболее правильной былο бы осуществление управления температурой теплоносителя по температуре материала на прокалочных тарелках. Учитывая, достаточную сложность замера температуры материала на прокалочных тарелках, а также сложность измерения этой температуры в процессе пересыпания материала с одной тарелки на другую, в основу принятой схемы автоматического регулировании температуры теплоносителя для термообработки выбран более простой метод.

В качестве импульса для регулирования температуры теплоносителя принята температура смеси газов и воздуха между прокладочными тарелками.

Заданное давление внутри корпуса аппарата обеспечивается регулятором давления, который в зависимости от давления в аппарате изменяет количество отсасываемых из сушилки газов.

Рис. 16.4.

Дата добавления: 2014-01-04