Разработка автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое

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.

Регулирование температуры слоя, как и в первом случае, выполняется регулятором 1, воздействующим на подачу в аппарат влажного материала.

Второй способ регулирования температуры слоя заключается в следующем. Если по производственным условиям установка КС должна работать без промежуточного бункера, то стабилизация температуры слоя достигается за счет изменения температуры теплоносителя в соответствии с мгновенной нагрузкой сушилки, предписываемой предшествующей станцией. В этом случае не требуется ни установки промежуточного бункера, ни регулировки подачи материала в слой, так как сушилка должна принимать и перерабатывать весь поступающий материал независимо от возможных колебаний.

Так как при постоянном расходе воздуха температура теплоносителя определяется только расходом топлива, то этот способ сводится к регулированию расхода топлива в зависимости от температуры слоя.

Рисунок 2.5 - Согласование производительности установки «КС» с нагрузкой предшествующей технологической станции

а -- при наличии промежуточного бункера; б -- при отсутствии промежуточного бункера; 1 -- регулятор температуры слоя; 2 --регулятор температуры теплоносителя; 3 -- корректирующий регулятор уровня.

Данный способ регулирования проще в аппаратурном оформлении, однако качество регулирования температуры слоя, вследствие существенной тепловой инерции топки, ниже, чем при регулировании температуры путем изменения подачи влажного материала.

Выбор того или иного способа стабилизации температуры слоя зависит от конкретных условий сушки и анализа работы предшествующих ей производственных станций. Физические свойства влажного материала, поступающего на сушку, например его склонность к слеживанию в бункерах, также определяет выбор одного из двух способов регулирования.

Регулирование высоты слоя

Система автоматизации процесса сушки, помимо стабилизации температуры слоя и согласования нагрузок, должна также выполнять стабилизацию сопротивления слоя. Стабилизация сопротивления слоя необходима, поскольку значительные колебания количества материала в слое и соответственно его сопротивления может привести к аварийному состоянию, а также к нарушению гидродинамического режима процесса, а в ряде случаев и гранулометрического состава продукта.

Поддержание постоянного сопротивления слоя (или суммарного перепада в слое и газораспределительной решетке) выполняется регулятором 9 (рис. 2.4) путем изменения количества выгружаемого из слоя сухого материала. Такое регулирование достигается в результате изменения производительности выгрузного устройства (секторного затвора, шнека), оснащаемого регулируемым приводом. Вывод сухого материала осуществляется на уровне решетки аппарата.

В некоторых случаях, особенно в сушилках большой мощности (100 т/ч и выше) можно рекомендовать установку переливных течек, используемых, однако, только в аварийных случаях при остановках принудительной выгрузки, поскольку они неудобны в эксплуатации, -- при небольшом разрежении в аппарате через них подсасывается воздух, а при кратковременных прекращениях загрузки, в результате интенсивного кипения слоя и перехлестывания его через края течки, высота слоя сильно понижается. В верхней части аппарата должно поддерживаться небольшое разрежение порядка 5-- 10 мм. вод. ст., чтобы не допустить проникновения запыленных газов из аппарата в рабочее помещение через загрузочную течку. Это достигается при помощи установки направляющего аппарата на всасе дымососа, управляемого регулятором разрежения 8.

Регулирование расхода воздуха

Наиболее важным условием обеспечения нормального режима процесса является поддержание постоянного расхода воздуха и, соответственно, скорости газа в слое. Особенно резкие нарушения гидродинамики слоя влечет за собой понижение расхода воздуха ниже определенного предела, характерного для данного материала. При повышенном расходе воздуха увеличивается вынос материала из слоя, что приводит к повышению нагрузки на пылеулавливающие устройства и увеличению потерь продукта.

Регулирование количества воздуха, подаваемого вентилятором, производится при помощи лепесткового направляющего аппарата, установленного на всасе вентилятора. Управление направляющим аппаратом выполняется дистанционно. Опыт эксплуатации промышленных сушильных установок показывает, что при стабилизации сопротивления слоя и величины разрежения в верхней части аппарата количество подаваемого вентилятором воздуха остается практически постоянным в течение весьма длительных промежутков времени и лишь изредка может потребоваться небольшая корректировка. Изменение количества подаваемого воздуха в значительных пределах бывает необходимым лишь в аварийных случаях, например при кратковременных остановках и т. п. Поэтому для регулирования общего расхода воздуха не требуется автоматического регулятора и можно ограничиться дистанционным управлением с пульта. Поскольку расходы воздуха и топлива, поступающих в топку, можно измерить достаточно точно, экономичность процесса горения обеспечивается путем поддержания постоянного соотношения топливо -- воздух.

Весь объем воздуха, подаваемого вентилятором в систему и устанавливаемый дистанционно с пульта, распределяется на две части: первичный -- для сжигания топлива и вторичный-- для разбавления топочных газов до температуры теплоносителя. Распределение воздуха производится клапаном 12, управляемым регулятором соотношения 16 (рис. 2.4).

Исследование устойчивости и качества процессов регулирования основных параметров установки кипящего слоя позволяет рекомендовать к использованию регуляторы пропорционально-интегрального типа. При этом целесообразно отдать предпочтение электронным регуляторам.

В случае применения в качестве топлива природного газа необходимо предусмотреть также обычную систему защитной автоматики.

Должна предусматриваться возможность дистанционного управления со щита оператора следующими параметрами: расходом влажного и сухого материала, общего воздуха, воздуха на горение и расхода газов. На щит оператора выносится технологическая и аварийная сигнализация, а также дистанционное управление всеми двигателями установки кипящего слоя. Однако не все функции регулирования установок кипящего слоя автоматизированы. Некоторые из них выполняются обслуживаемым персоналом.

Частичное выполнение функций регулирования вручную допустимо в установках небольшой производительности. Так, в отдельных случаях при редких и не особенно сильных изменениях нагрузки, а следовательно, и расхода топлива можно отказаться от автоматического регулирования и корректировать дистанционно соотношение «топливо -- первичный воздух».

Как минимум система автоматизации должна включать регуляторы температуры и сопротивления слоя.

В схеме автоматизации процесса сушки необходимо также предусматривать выполнение контроля следующих параметров (рис. 2.6): температуры в слое и начальной температуры теплоносителя, температуры отходящих газов, расхода топлива, общего воздуха и воздуха на горение, давление в аппарате и перед дымососом, сопротивления слоя и уровня материала в бункере.

Рисунок 2.6 - Схема технологического контроля процесса сушки в аппарате КС. Приборы контроля: 1 -- давления газа; 2 --расхода газа; 3 --напора общего воздуха; 4 -- расхода общего воздуха; 5 -- расхода первичного воздуха; 6 -- уровня влажного материала в бункере; 7 -- температуры теплоносителя; 8 -- температуры слоя; 9 - сопротивления (высоты) слоя; 10 - разрежения в аппарате; 11 -- температуры отходящих газов; 12 -- давления перед дымососом; 13 -- расхода сухого продукта

2.7 Средства контроля и регулирования

Опыт пуска и наладки ряда установок для сушки солей в кипящем слое показал, что надежность управления работой установок в значительной мере зависит от правильного выбора регулирующих органов, аппаратурного оформления узлов загрузки влажного материала и выгрузки сухого продукта, а также способа регулирования производительности этих узлов.

Рациональными органами для регулирования расхода общего воздуха отходящих газов следует считать осевые направляющие аппараты, устанавливаемые на всосе вентилятора и дымососа. Регулирование расхода первичного воздуха целесообразно осуществлять с помощью распределительного клапана (типа перекидного шибера на воздуховодах для общего и первичного воздуха).

Необходимое внимание должно быть уделено конструктивному выполнению угла подачи влажного материала. Трудности, с которыми приходится сталкиваться при дозировании влажных и сыпучих материалов, хорошо известны. На этой позиции оправдало себя применение традиционных пирамидальных бункеров в сочетании с ленточными питателями, емкость бункера должна обеспечивать работу установки при номинальной нагрузке в течение 10--15 мин. В ряде случаев можно использовать питатели скребкового типа, которые позволяют создать развитую по длине питателя площадь разгрузочной горловины, при этом стенки бункера выполняются с небольшими углами к вертикали. Скребковые питатели широко применяются в энергетике, цветной металлургии и других отраслях промышленности.

Как отмечалось выше, предпочтительной аппаратурой для автоматизации установок КС является электронная аппаратура. Применительно к условиям автоматизации процесса сушки к достоинствам этой аппаратуры следует отнести, что она, включая в себя сравнительно небольшое число унифицированных блоков, позволяет осуществить регулирование температуры, расхода уровня и других параметров, реализовать каскадные схемы регулирования, выполнить дистанционное управление регулирующими органами. Аппаратура имеет достаточный выбор исполнительных механизмов как по конструктивным оформлениям, так и по перестановочным усилиям.

Контроль температур на установке КС должен осуществляться только с помощью малоинерционных термопар. Термопару, предназначенную для контроля температуры слоя, вводят в слой на длину около 1/3 диаметра решетки и устанавливают с небольшим наклоном (5--10°) к центру аппарата. Конец термопары должен находиться на уровне 100-- 150 мм от решетки.

Термопары для измерения температуры теплоносителя часто ошибочно устанавливают в непосредственной близости от газораспределительной решетки. Такая установка, вследствие лучистого теплообмена термопары и решетки, влечет за собой значительные погрешности в измерении температуры газа. Ошибка может достигать нескольких десятков, а иногда и сотен градусов. Поэтому наиболее целесообразным местом для установки этой термопары является газоход, соединяющий топку с подрешетным пространством аппарата КС. В этом случае необходимо также принять меры для защиты термопары от лучистого теплообмена с топкой.

При компоновке топок в подрешетном объеме аппаратов КС термопара также должна быть надежно защищена (например, с помощью специальных козырьков из огнеупорного кирпича) от лучистого теплообмена с решеткой и топкой.

Термометр сопротивления, контролирующий температуру отходящих газов, не следует устанавливать на аппарате. Этот замер нужно выполнить в наиболее узком месте тракта отходящих газов (перед циклонами).

Измерение перепада давления осуществляют дифманометрами. Особое внимание надо обратить на выполнение и установку отборных устройств на запыленном газе - при измерении разрежения в аппарате и перед дымососом.

Отборные устройства выполняются из отрезков труб большого диаметра (2 --- 3") и устанавливаются, по возможности, вертикально. Отбор разрежения в аппарате размещается на верхней крышке, а отбор напора теплоносителя -- непосредственно под решеткой.

Измерения расхода воздуха желательно выполнить с помощью нормальных диафрагм, предусматривая для их установки необходимые прямые участки. В случае затруднений с размещением диафрагмы для контроля расхода общего воздуха можно применить входную диафрагму, устанавливаемую на всасе вентилятора. Методика расчета входных диафрагм нормирована.

3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ВО ВЗВЕШЕННО-ЗАКРУЧЕННОМ СЛОЕ

Разработка относится к технике сушки, а именно к способам автоматического управления процессами сушки, и может быть использовано в пищевой, химической и смежных с ними отраслях промышленности. Способ автоматического управления процессом сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое, предусматривает подсушку и сушку материалов и заключается в измерении расхода, влажности и температуры исходного материала, расхода и влажности высушенного материала, влагосодержания, температуры и расхода теплоносителя, поступающего на сушку, влагосодержания теплоносителя после сушки. При этом информация с датчиков, измеряющих расход, влажность и температуру исходного материала, расход и влажность высушенного материала, влагосодержание, температуру и расход теплоносителя, поступающего на сушку, влагосодержание теплоносителя после сушки, подается в микропроцессор, который устанавливает температурный режим и режим подачи теплоносителя на сушку и оптимальный расход исходного материала. В то же время этом способ предусматривает подсушку исходного материала в вихревой сушилке, а сушку - в сушилке со взвешенно-закрученным слоем, а коррекция режима управления осуществляется на четырех уровнях, сначала на первых трех уровнях, в трех зонах сушки, тангенциально подводимыми потоками теплоносителя, а затем производят коррекцию на четвертом уровне воздействием на расход и температуру осевого потока теплоносителя. Техническим результатом разработки является повышение качества готового продукта, оперативности и надежности управления, снижение энергетических затрат на единицу массы готового продукта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического управления процессом сушки дисперсных материалов в активном гидродинамическом режиме, содержащий подсушку за счет тепла отработанного теплоносителя и сушку материала и заключающийся в измерении расхода, влажности и температуры исходного материала, поступающего в сушилку, расхода и влажности высушенного материала, влагосодержания, температуры и расхода теплоносителя, поступающего в сушилку, влагосодержания теплоносителя после сушки. При этом информация с датчиков, измеряющих расход, влажность и температуру исходного материала, поступающего в сушилку, расход и влажность высушенного материала, влагосодержание, температуру и расход теплоносителя, поступающего в сушилку, влагосодержание теплоносителя после сушки подается в микропроцессор, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количества влаги и тепла, содержащихся в исходном и высушенном материале, устанавливает температурный режим и режим подачи теплоносителя на входе в сушилку посредством исполнительных механизмов калориферов и вентиляторов с целью обеспечения заданных параметров высушиваемого материала. Так же дополнительно используют датчики, измеряющие потребляемую мощность вентиляторов и калориферов, информация с которых подается на микропроцессор, который непрерывно определяет суммарные энергетические затраты на единицу массы высушиваемого материала, и если они увеличиваются, то уменьшает температуру и расход теплоносителя, если уменьшаются, то увеличивает, а оптимальный расход исходного материала определяется минимизацией функции стоимости энергетических затрат, кроме того, коррекцию режима управления процессом сушки осуществляют по двум уровням, при этом на первом уровне при отклонении текущего значения количества влаги, испаряемой в какой-либо зоне сушилки от заданного, воздействуют на температуру и расход тангенциально подводимого потока теплоносителя, на втором уровне, если изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, воздействуют на расход и температуру осевого потока теплоносителя.

Этот способ имеет ряд существенных недостатков по сравнению с представляемой разработкой:

-- недостаточно высокое качество готового продукта:

-- длительность проведения процесса сушки;

-- большая инерционность системы, т.е. низкая точность и надежность управления процессом сушки из-за случайных возмущений со стороны работы оборудования:

-- невозможность оптимального управления процессом сушки;

-- нерациональное использование теплоэнергетического и материального потенциала.

Технической задачей разработки является повышение качества готового продукта, оперативности и надежности управления, снижение энергетических затрат на единицу массы готового продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе автоматического управления процессом сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое, информация с датчиков, подается в микропроцессор, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количества влаги и тепла, содержащихся в исходном и высушенном материале, устанавливает температурный режим и режим подачи теплоносителя на сушку посредством исполнительных механизмов калориферов и вентиляторов с целью обеспечения заданных параметров высушиваемого материала. При этом дополнительно используют датчики, измеряющие потребляемую мощность вентиляторов и калориферов, информация с которых подается на микропроцессор, который непрерывно определяет суммарные энергетические затраты на единицу массы высушиваемого материала. Если они увеличиваются, то микропроцессор уменьшает температуру и расход теплоносителя, если уменьшаются, то увеличивает. Оптимальный расход исходного материала определяется минимизацией функции стоимости энергетических затрат, кроме того, коррекцию режима управления процессом сушки осуществляют сначала тангенциально подводимыми потоками теплоносителя, на температуру и расход которого воздействуют при отклонении текущего значения количества испаряемой влаги в зонах сушилки со взвешенно-закрученным слоем от заданного, а затем, если изменение температуры и расхода тангенциально подводимых потоков теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, воздействуют на расход и температуру осевого потока теплоносителя. Новым является то, что способ предусматривает подсушку исходного материала в вихревой сушилке, а сушку - в сушилке со взвешенно-закрученным слоем, причем коррекцию режима управления процессом сушки осуществляют на четырех уровнях. Сначала на первых трех уровнях, в трех зонах сушки, тангенциально подводимыми потоками теплоносителя, при этом заданное значение количества влаги, испаряемой из полидисперсного материала в сушилке со взвешенно-закрученным слоем, рассчитывают по формуле:

где W - количество влаги, которую необходимо удалить в процессе сушки, кг/ч; G_ВМ - количество материала, поступающего в сушилку со взвешенно-закрученным слоем, кг/ч; w_дс и w_пс - влажность материала до сушки и после сушки, %. Затем производят коррекцию на четвертом уровне воздействием на расход и температуру осевого потока теплоносителя.

Технический результат заключается в повышении качества готовой продукции, оперативности и надежности управления процессом сушки, снижении энергетических затрат на единицу массы готового продукта.

На рис. 3.1 представлена схема, реализующая предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки.

Рисунок 3.1 - Схема реализации автоматического управления процесса сушки полидисперсных материалов во взвешенно-закрученном слое

Схема содержит бункер исходного сырья 1, вихревую сушилку 2 для подсушки исходного сырья, сушилку со взвешенно-закрученным слоем 3, состоящую из трех секций I. II. III; вентиляторы 4, 5 для подачи сушильного агента; калориферы 6, 7, 8, 9; линии: подачи исходного влажного материала 10, отвода высушенного материала 11, подвода осевого потока сушильного агента на сушку 12, подвода тангенциального потока теплоносителя 13, отвода отработанного теплоносителя 14; датчики: влажности 15 и 16 соответственно исходного и высушенного материалов, расхода исходного теплоносителя 17 и 18 соответственно осевого и тангенциального потоков, а также 19, 20 и 21 - расхода тангенциального потока по каждой из трех зон, расхода 22 и 23 исходного и высушенного материала соответственно, влагосодержания теплоносителя 24, 25, 26 и 27, подаваемого в сушильную камеру, и 28 - влагосодержания отработанного теплоносителя, температуры теплоносителя 29, 30, 31 и 32, исходного влажного материала 33, потребляемой мощности вентиляторов 34 и 35 и калориферов 36, 37, 38 и 39 соответственно; исполнительные механизмы 40-49 (а, б, в, г, д, е, ж, з, и, к, л, м, н, о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ - входные каналы управления, d, I, j, l, r, s, t, v, w - выходные каналы управления); микропроцессор 50.

Способ сушки осуществляется следующим образом. Влажный полидисперсный материал из бункера 1 подают сначала в вихревую сушилку 2, где подсушивают за счет тепла отработанного теплоносителя, затем в I, II и III зоны сушилки 3 со взвешенно-закрученным слоем. Информация о влажности, температуре и расходе подсушенного материала в линии 10 с помощью датчиков 15, 33, 22 передается в микропроцессор 50, который по заложенному в него алгоритму в зависимости от количество влаги и тепла, содержащихся в исходном влажном материале, подаваемом на сушку, устанавливает температурный режим и режим подачи теплоносителя на входе в сушилку посредством исполнительных механизмов 42, 44,.46 и 48 калориферов 6, 7, 8 и 9 и исполнительных механизмов 41 и 43, регулирующих приводы вентиляторов 4 и 5.

Количество влаги, поступающей с исходным материалом, определяется микропроцессором 50, исходя из информации о расходе и влажности исходного материала, поступающей с датчиков 22 и 15, установленных но линии 10 подачи исходного материала, по формуле:

где W_исх - количество влаги, поступающее с исходным продуктом, кг/ч.

В ходе процесса сушки полидисперсного материала во взвешенно-закрученном слое с помощью оперативной информации с датчиков влажности исходного материала 15 и высушенного 16 измеряют текущее значение влажности исходного и высушиваемого материалов, по которому осуществляют коррекцию режима управления процессом сушки по четырем уровням. За счет этого значительно повышается оперативность управления.

Первый уровень. При отклонении текущего значения потока влаги, испаряемого в сушилке, от заданного микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 48 и 49, установленных в линии 12. Если необходимая влажность готового материала не достигается на первом уровне, дальнейшая регулировка осуществляется на втором уровне.

Второй уровень. При этом микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 46 и 47, установленных в линии 12. Если необходимая влажность готового материала не достигается на втором уровне, то дальнейшая регулировка осуществляется на третьем уровне.

Третий уровень. При этом микропроцессор 50 вычисляет необходимое изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя и осуществляет его коррекцию посредством исполнительных механизмов 44 калорифера и 45 шибера, установленных в линии 12.

Если изменение температуры и расхода тангенциально подводимого потока теплоносителя не обеспечивает требуемой влажности высушенного материала, то коррекцию режима управления осуществляют по четвертому уровню.

Четвертый уровень управления предусматривает достижение заданной влажности материала путем воздействия на расход и температуру осевого потока теплоносителя в линии 13 и осуществляет его с помощью исполнительных механизмов 41 и 42, изменяющих мощность вентилятора и калорифера соответственно.

Сигналы, пропорциональные влажности теплоносителя на входе и выходе аппарата, поступают соответственно с датчиков 25, 26, 27 и 28 на микропроцессор 50. Сюда же поступают сигналы, пропорциональные подаче теплоносителя, с расходомеров 17, 18, 19, 20 и 21 и сигнал, пропорциональный влажности исходного материала, с датчика 15.

Информация о расходе материально-энергетических ресурсов, фиксируемая с помощью датчиков 15-39, передается в микропроцессор 50, который непрерывно определяет суммарные энергетические затраты на единицу массы высушиваемого материала, и если они увеличиваются, то уменьшает температуру и расход теплоносителя, если уменьшаются, то увеличивает, оптимальный расход исходного сырья определяется минимизацией функции стоимости энергетических затрат. Изменение расхода исходного материала осуществляют с помощью исполнительного механизма 40, установленного в линии 10.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического управления процессом сушки полидисперсного материала во взвешенно-закрученном слое позволяет:

-- получить готовый продукт более высокого качества за счет оптимизации режимных параметров процесса сушки материала во взвешенно-закрученном слое;

-- осуществить многоуровневое управление, благодаря чему повышается оперативность и надежность управления в наиболее оптимальных диапазонах изменения параметров режима работы сушилки;

-- значительно увеличить точность управления за счет использования информации с датчиков влажности исходного материала 15 и высушенного 16 в качестве корректирующих сигналов, при этом повышается чувствительность системы управления процессом на случайные возмущения со стороны работы оборудования, большую часть которых удается полностью компенсировать;

-- за счет использования тепла отработанного теплоносителя, при предварительной подсушке продукта в вихревой сушилке, обеспечить снижение энергетических затрат на единицу массы готового продукта;

-- обеспечить рациональное использование теплоэнергетических ресурсов, варьируя их величиной в зависимости от характеристик высушиваемого материала и хода процесса.