多回程滾筒式乾燥機溫度分回程調節及均勻控制的方法

2023-06-21 21:34:51

專利名稱：多回程滾筒式乾燥機溫度分回程調節及均勻控制的方法
技術領域：
本發明涉及一種乾燥機，具體地說是一種能對加熱氣流的溫度進行分別調節及均
勻控制的多回程滾筒式乾燥機。
背景技術：
多回程滾筒式物料乾燥機，以其結構緊湊、加熱流程長、工藝性能好、保溫效率高 等特點，在選礦、煤炭提質、水泥燒結、化工原料製造、糧食及藥材幹燥等行業得到了越來越 廣泛的應用。 以用於煤炭提質的三回程滾筒乾燥機為例，其傳統的構造如圖1所示，主要由燃 燒爐、三回程滾筒乾燥裝置、除塵設備和引風機構成。所說的三回程滾筒乾燥裝置，主要由 三層相互套疊安裝的滾筒、固定在滾筒內壁上的導流板和揚料板、滾筒驅動裝置、滾筒轉動 支撐裝置等部件所組成。 原料煤在三回程滾筒乾燥裝置中的處理流程是(如圖1所示)經進料口 2進入 由滾筒驅動裝置12驅動並作同步勻速轉動的三層相互套疊的三回程滾筒乾燥裝置3的內 滾筒5，在固定於筒壁的揚料板4的作用力下，向內滾筒的右側定向移動，並於滾筒右端落 入中滾筒6，此行程為第一回程；物料在中滾筒壁反向固定的揚料板的作用力下，向相反方 向定向移動，並於其左端落入外滾筒，此行程為第二回程；物料在外滾筒壁固定的揚料板的 作用力下，折反而向右側定向移動，並於其右端的出料口 ll被送出滾筒乾燥裝置，此行程 為第三回程。在此過程中，引風機10從燃燒爐1中不斷將燃料輸送機14送入爐內燃燒的 燃料釋放出的熱量，通過加熱氣流13，引入到乾燥機的內、中、外滾筒，並與其中運動的物料 進行熱交換，將物料所含水份汽化蒸發。經三個回程排出的含有水蒸汽的氣流8，經除塵設 備9濾去粉塵，再經引風機10排出，從而達到乾燥物料的目的。 由於多回程滾筒式乾燥裝置內進入各回程的乾燥氣流溫度相同-一均為從燃燒 爐直接引出的高溫燃氣，其溫度是採用改變加熱爐燃料供給量和引風機流量的方法實現。 因此存在溫度控制的熱慣量大、超調量大、加熱氣流溫度場不均勻等缺點。特別是在乾燥 裝置的不同乾燥段內，物料的乾燥溫度無法實現分別控制，極易造成物料表面溫度過高、加 熱不均勻或乾燥不充分現象。尤其是用於易燃易爆或對於加熱溫度要求較高物料，如煤炭 (易自燃、揮發份易流失)、糧食(胚芽死亡、局部碳化)、藥材(性質改變)等進行深度脫水 時，甚至會產生物料的嚴重變質、燃燒爆炸等危險，難以保證規模化安全生產的需要。

發明內容
本發明的目的，在於解決傳統多回程滾筒式乾燥機加熱溫度無法分段控制的問 題，提供一種對於多回程乾燥機的各回程溫度進行分別調節和均勻控制的方法，以滿足特 殊物料的脫水乾燥要求。 鑑於多回程滾筒乾燥裝置之各回程的配風調溫、均勻控溫與三回程滾筒乾燥裝置 原理相同，以下僅以三回程滾筒乾燥裝置為例，闡明該裝置的構成及其工作原理
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在多回程滾筒乾燥裝置的燃燒爐熱風引入端，設置了由均壓配風環15和16以及 溫度傳感器組17和18等組成的"配風調溫和均勻控溫"系統，採用"冷熱風摻配"、"混風道 圓周多點進風"、"溫度場多點測溫"、"PID閉環自動控制"的方法，實現對進入多回程滾筒幹 燥裝置加熱氣流溫度的分別調節和均勻控制。 本發明主要由配風流量調節閥19和21，配風節流口組20，外混風道24，中混風道 25，內風道26，均壓配風環15和16，溫度傳感器組9禾P 10，工控機(IPC) 27，伺服放大器28， 伺服電機29構成。在外、中、內混風道右端安裝的配風流量調節閥19和20的入口，通入大 氣；出口則通過管道與均壓配風環15和16上的進風口相連接；均壓配風環15和16分別安 裝在外混風道24、中混風道25之上，並通過均壓配風環上的兩組配風節流口組20的6個 配風節流口與外混風道、中混風道相連通；在外混風道和中混風道的右端裝有兩組溫度傳 感組17和18，分別實時檢測外混風道和中混風道中加熱氣流溫度。來自燃燒爐的高溫氣 流進入三回程滾筒乾燥裝置的外、中、內混風道後，分別與經配風流量調節閥、均壓配風環、 配風節流口組摻入的冷空氣，在混風道內均勻混合後，再分別進入三回程滾筒乾燥機的外、 中、內滾筒，以對物料進行加溫烘乾。由於內滾筒中的物料為剛剛進入乾燥機的高溼物料， 其加熱所需的氣流溫度最高，故加熱氣流(第1回程)為未經摻配冷風之來自燃燒爐的高 溫氣流。而中滾筒和外滾筒內的物料水份，已在前回程乾燥過程中逐漸減少，故物料乾燥所 需熱量也相應減少，為防止物料表面過熱，則需要對進入滾筒的加熱氣流溫度分別進行降 溫調節處理。 中滾筒和外滾筒加熱氣流溫度的調節和均勻控制是這樣實現的工業控制計算機 (IPC)27，將所設定的第二回程(中滾筒)、第三回程(外滾筒)的加熱氣流溫度，分別與溫 度傳感器組20實時檢測到的氣流溫度值比較後，根據其偏差值按PID(比例、積分、微分) 規律，通過伺服放大器28，對伺服電機29進行閉環調節與控制。伺服電機29，通過改變混 風流量調節閥19開度的方式，達到改變配風節流口組20的冷風進風流量及其與燃燒爐高 溫氣流的混合比的目的，從而改變中混風道、外混風道加熱氣流溫度，此過程為"冷熱風摻 配"的過程。 本發明為保證加熱氣流溫度在中、外滾筒環截面上的均勻度，採用了在中、外混風 道的環截面上，均布了多個配風節流口 20-1 6多點進風、在配風節流口前由均壓配風環 15和16環形均壓供風的方法，以保證各配風節流口前後壓差的基本一致和配風流量的基 本均勻，此方法稱為"混風道圓周多點進風"。 本發明在中、外混風段25和24的出口端的環截面上，均布了由多隻溫度傳感器組 成的溫度傳感器組17和18，工業控制計算機(IPC)將溫度傳感器分別實時檢測到的各測點 氣流溫度值，採集整理並分別計算出溫度傳感器組的算術平均值後，據此對氣流溫度進行 PID自動調節和穩定控制，此方法為"溫度場多點測溫"和"PID閉環自動控制"。
本發明的核心是(l)多回程滾筒各回程溫度分別控制的方法，是採用配風流量 調節閥分別向各回程熱氣流中摻配冷風的方法實現。(2)保證多回程滾筒各回程圓截面上 摻配冷風及冷熱風混合的均勻度，是依靠送入冷風的"均壓配風環"以及在滾筒圓周上採用 多點進風的方法實現。(3)避免加熱氣流溫度場局部過熱，保證溫度場圓截面溫度調節和控 制的穩定可靠，是依靠滾筒圓周上設置若干溫度傳感器進行多點測溫，並據此對氣流溫度 進行PID自動控制的方法實現。
本發明可實現分別調節和均勻控制多回程滾筒乾燥機各回程滾筒的加熱氣流溫 度，解決多回程滾筒乾燥機流動氣流溫度調節和穩定均勻控制的難題。滿足了被乾燥物料 在滾筒乾燥裝置內運動過程中，由於所處狀態不同而對於乾燥溫度要求不同的需要。本方 法適用於兩回程以上的多回程滾筒乾燥機物料乾燥流程的溫度分段調節與穩定控制。


圖1.傳統三回程滾筒乾燥機結構及原理簡圖； 圖中，1燃燒爐，2進料口 ， 3三回程滾筒乾燥裝置，4揚料板，5內滾筒，6中滾筒，7 外滾筒，8水蒸汽氣流，9除塵設備，10引風機，11出料口， 12滾筒驅動裝置，13從燃燒爐進 入三回程滾筒乾燥裝置的加熱氣流，14燃料輸送及燃燒裝置。
圖2.本發明"配風調溫、均勻控溫"系統結構及原理簡圖； 圖中，15中混風道均壓配風環，16外混風道均壓配風環，17中混風道溫度傳感器 組，18外混風道溫度傳感器組，18-1溫度傳感器1， 18-2溫度傳感器2， 18-3溫度傳感器3， 19外混風道配風流量調節閥，20-1配風節流口 1，20-2配風節流口 2，20-3、配風節流口 3， 20-4配風節流口 4， 20-5配風節流口 5， 20_6配風節流口 6， 21中混風道配風流量調節閥，22 中混風道內冷熱混風氣流，23外混風道內的冷熱混風氣流，24外混風道，25中混風道，26內 風道。 圖3.本發明"配風調溫、均勻控溫"系統的電氣原理框圖； 圖中，18-1溫度傳感器1， 18-2溫度傳感器2， 18-3溫度傳感器3， 19外混風道配風 流量調節閥，27工業控制計算機(IPC) ， 28伺服放大器，29伺服電機 圖4.溫度可分別調節和均勻控制的三回程滾筒乾燥機應用實例結構及原理簡圖
圖中，1燃燒爐，2進料口 ， 3三回程滾筒乾燥裝置，4揚料板，5內滾筒，6中滾筒，7 外滾筒，8水蒸汽氣流，9除塵設備，10引風機，11出料口， 12滾筒驅動裝置，13從燃燒爐進 入三回程滾筒乾燥裝置的加熱氣流，14燃料輸送及燃燒裝置，15中混風道均壓配風環，16 外混風道均壓配風環，17中混風道傳感器組，18外混風道傳感器組。
具體實施例方式
下面結合各附圖，敘述一個本發明的實施例——用於煤炭脫水提質的三回程滾筒 乾燥機。 圖4顯示了本發明之溫度可分別調節和均勻控制的三回程滾筒乾燥機結構及原 理。本實施例是在傳統滾筒乾燥機結構(圖l所示)的基礎上做出的改進，主要由燃燒 爐、三回程滾筒乾燥裝置、滾筒驅動裝置、燃料輸送及燃燒裝置、除塵設備、引風機等部分構 成。所不同的是，在傳統三回程滾筒乾燥機的燃燒爐至滾筒乾燥裝置的右側之加熱氣流引 入端，增加了由中混風道均壓配風環15、外混風道均壓配風環16以及中混風道溫度傳感器 組17、外混風道溫度傳感器組18等部分所組成的，用於分別調節和均勻控制中滾筒、外滾 筒氣流溫度的"配風調溫和均勻控溫"系統。即，在三回程滾筒乾燥裝置3的熱風引入端， 有一個分別調節和均勻控制中滾筒、外滾筒氣流溫度的配風調溫和均勻控溫的設施，該設 施是由配風流量調節閥19和21 、配風節流口組20、外混風道24、中混風道25、內風道26、均 壓配風環15和16，溫度傳感器組17和18、工控機(IPC)27、伺服放大器28、伺服電機29所
5組成；在第二、第三回程的滾筒環截面上，設有多個均布於圓周的配風節流口 20以及均壓 配風環15和16 ;外混風道24、中混風道25、內風道26，分別與配風流量調節閥19和21、均 壓配風環15和16、配風節流口組20和多回程滾筒乾燥機的各滾筒相連通；在混風道24和 25的下遊滾筒環截面上，設有均布於圓周的由多隻溫度傳感器組成的溫度傳感器組17和 18，該溫度傳感器組17和18與工控機(IPC) 27連接，工控機(IPC) 27按偏差原理計算出溫 度傳感器組的算術平均值後，通過伺服放大器28，對伺服電機29進行閉環調節與控制。
本發明的結構及工作原理是原料煤炭，經進料口 2進入由內、中、外三層滾筒套 疊，由滾筒驅動裝置12驅動，完成三回程的移動。在此過程中，引風機10從燃燒爐1中不 斷將經燃料輸送及燃燒裝置14送入爐內燃燒的燃料釋放出的熱量，通過燃燒爐進入三回 程滾筒乾燥裝置的加熱氣流13，引入乾燥機的內、中、外滾筒，並與其中運動的煤炭進行熱 交換，將煤炭所含水份汽化蒸發。經三個回程後，含有水蒸汽的氣流8，經除塵設備9濾去粉 塵，再經引風機10排出，從而達到煤炭脫水提質的目的。 為保證煤炭脫水過程的安全及其深度脫水的需要，三回程滾筒式乾燥裝置內引入 各回程的乾燥氣流溫度各不相同第一回程(內滾筒)為直接從燃燒爐引入的高溫氣流，其 溫度仍然採用改變加熱爐燃料供給量和引風機流量的方法實現；第二回程(中滾筒)為從 中混風道引入的經中混風道配風環15摻配冷風后的調溫熱氣流，其溫度的調節採用圖2、 圖3所示系統，通過"配風調溫和均勻控溫"的方法實現；第三回程(外滾筒)為從外混風 道引入的經外混風道配風環16摻配冷風的調溫熱氣流，其溫度的調節亦採用如圖2、圖3所 示系統，通過"配風調溫和均勻控溫"的方式實現。 本實施例溫度調節迅速可靠、溫度控制均勻穩定，解決了傳統多回程滾筒乾燥設 備在煤炭脫水提質過程中由於加熱氣流溫度過高、難以調節控制、極易造成燃燒爆炸事故 等問題，滿足了煤炭提質規模化安全生產的需要。由於實現了煤炭乾燥流程溫度的分段調 節與均勻控制，也使煤炭產品規模化深度脫水的市場需求成為了可能。
權利要求
多回程滾筒式乾燥機溫度分回程調節及均勻控制的方法，由燃燒爐(1)、多回程滾筒乾燥裝置(3)、除塵設備(9)和引風機(10)構成，所說的多回程滾筒乾燥裝置(3)，由多層相互套疊安裝的滾筒(3)、固定在滾筒內壁的導流板和揚料板(4)、滾筒驅動裝置(12)所組成，其特徵在於在多回程滾筒乾燥裝置(3)的熱風引入端，有一個分別調節和均勻控制中滾筒、外滾筒氣流溫度的配風調溫和均勻控溫的設施，該設施是由配風流量調節閥(19)和(21)、配風節流口組(20)、外混風道(24)、中混風道(25)、內風道(26)、均壓配風環(15)和(16)，溫度傳感器組(17)和(18)、工控機(IPC)(27)、伺服放大器(28)、伺服電機(29)所組成；在第二、第三個回程的滾筒環截面上，設有多個均布於圓周的配風節流口(20)以及均壓配風環(15)和(16)；外混風道(24)、中混風道(25)、內風道(26)，分別與配風流量調節閥(19)和(21)、均壓配風環(15)和(16)、配風節流口組(20)和多回程滾筒乾燥機的各滾筒相連通；在混風道(24)和(25)的下遊滾筒環截面上，設有均布於圓周的由多隻溫度傳感器組成的溫度傳感器組(17)和(18)，該溫度傳感器組(17)和(18)與工控機(IPC)(27)、通過伺服放大器(28)，對伺服電機(29)進行閉環調節與控制。
2. 根據權利要求1所述多回程滾筒式乾燥機溫度分回程調節及均勻控制的方法，其特 徵在於溫度傳感器組(17)和(18)與工控機(IPC) (27)連接，工控機(IPC) (27)按偏差原 理計算出溫度傳感器組的算術平均值後，分別對配風流量調節閥(19)和(21)上分別安裝 的伺服電機(29)進行連續PID調節。
全文摘要
本發明涉及一種能對加熱氣流的溫度進行分別調節及均勻控制的多回程滾筒式乾燥機，由燃燒爐、多回程滾筒乾燥裝置、除塵設備和引風機構成，在多回程滾筒乾燥裝置的熱風引入端，有一個配風調溫和均勻控溫的設施，該設施是由配風流量調節閥、配風節流口組、外混風道、中混風道、內風道、均壓配風環，溫度傳感器組、工控機(IPC)、伺服放大器、伺服電機所組成；外混風道、中混風道、內風道，分別與配風流量調節閥、均壓配風環、配風節流口組和多回程滾筒乾燥機的各滾筒相連通；溫度傳感器組與工控機、通過伺服放大器，對伺服電機進行閉環調節與控制。本發明可實現分別調節和均勻控制多回程滾筒乾燥機各回程滾筒的加熱氣流溫度，解決多回程滾筒乾燥機流動氣流溫度調節和穩定均勻控制的難題。本方法適用於兩回程以上的多回程滾筒乾燥機物料乾燥流程的溫度分段調節與穩定控制。
文檔編號F26B21/10GK101726171SQ20091021922
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月30日 優先權日2009年11月30日
發明者劉峰, 王衛國, 胡曉旭, 馬保國 申請人:陝西中實煤化有限公司