Способ управления процессом грануляции и сушки сыпучих продуктов в барабанном грануляторе-сушилке

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАНУЛЯЦИИ И СУШКИ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ в БАРАБАННОМ ГРАНУЛЯТОРЕСУШИЛКЕ путем стабилизации расхода пульпы, температуры отходящих газов изменением расхода топлива в топку, регулирования соотношения расходов пульпы и общего сжатого воздуха на ее распыление изменением расхода последнего, а также температуры газов на входе в гранулятор-сушилку изменением расхода вторичного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления, общий поток сжатого воздуха разделяют на поперечный и продольный и измеряют их давление, дополнительно . измеряют влажность и температуру пульпы, разрежение перед гранулятором-сушипкой , гранулометрический состав готового продутста, по измеренным параметрам с учетом температуры газов на входе в гранулятор (Л сушилку, расходов пульпы и общего с сжатого воздуха определяют оптимальные значения температуры газов на входе в гранулятор-сушилку и соотношение поперечного и продольного потоков воздуха и по последнему изменяют расход поперечного потока воздуха на входе в гранулятор-су:А шилку, а расход вторичного воздуха в зависимости от оптимального значения температуры газов - на входе в гранулятор-сушилку.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (у)4 F 26 В 25/22

- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3691556/24-06 (22) 09.01.84 (46) 15.08.85. Бюл. У 30 (72) Т.А. Чиркина, Б.Е. Бродский, II,N. Шоболов, В.И. Рубштейн, P.Ë. Лейбе, Е.Н. Селин, А.А. Силкин и В.И. С ов (71) Государственный всесоюзный центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт комплексной автоматизации и Череповецкое производственное объединение "Аьмофос" (53) 066.047.012(088.8) (56) Майзель Ю.А., Зельман В.Б.

Баркан А.Б. Автоматизация производства фосфора и фосфоросодержащих продуктов. М.: Химия, 1973, с. 332, рис. 1V-13. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ГРАНУЛЯЦИИ И СУШКИ СЫПУЧИХ

ПРОДУКТОВ В БАРАБАННОМ ГРАНУЛЯТОРЕ СУШИЛКЕ путем стабилизации расхода пульпы, температуры отходящих газов изменением расхода топлива в топку, регулирования соотношения расходов пульпы и общего сжатого воздуха на ее распыление изменением расхода последнего, а также температуры газов на входе в гранулятор-сушилку изменением расхода вторичного воздуха, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности управления, общий поток сжатого воздуха разделяют на поперечныч и продольный и измеряют их давление, дополнительно измеряют влажность и температуру пульпы, разрежение перед гранулятором-сушилкой, гранулометрический состав готового продукта, по изМеренным параметрам с учетом температуры газов на входе в грануляторсушилку, расходов пульпы и общего сжатого воздуха определяют оптимальные значения температуры газов на входе в гранулятор-сушилку и соотношение поперечного и продольного потоков воздуха и по последнему изменяют расход поперечного потока воздуха на входе в гранулятор-сушилку, а расход вторичного воздуха в зависимости от оптимального значения температуры газов — на входе в гранулятор-сушилку.

1 11

Изобретение относится к автоматическому управлению химическими процессами, в частности процессом грануляции и сушки минеральных удобрений.

Цель изобретения - увеличение объема выпуска продукта, улучшение .его качества за счет повышения точ-. ности управления процессом.

На чертеже дана блок-схема устройства, реализующего способ управления процессом грануляции и сушки сыпучих материалов в барабанном грануляторе-сушилке.

Устройство соцержит на трубопроводе 1 подачи пульпы в барабанный гранулятор-сушилку (БГС) 2 измерители 3, 4 и 5 соответственно влажности, температуры и расхода пульпы, регулирующий клапан 6 подачи пульпы, на трубопроводе 7 подачи BTQ ричного воздуха в топку 8 — регулирующий клапан 9 подачи вторичного воздуха, на трубопроводе 10 подачи риродного газа в топку 8 — регулирующий клапан 11 подачи природного газа в топку 8, на трубопроводе 12 подачи топочных газов в БГС 2 — измерители 13 и 14 соответственно температуры топочных газов и разрежения перед БГС 2, на трубопроводе

15 подачи общего сжатого воздуха на распыление пульпы в БГС 2 — измеритель 16 расхода сжатого воздуха, регулирующий клапан 17 подачи общего сжатого воздуха, на трубопроводе

18 подачи попе1 ечного сжатого воздуха в БГС 2 - измеритель 19 давления и регулирующий клапан 20 подачи поперечного сжатого воздуха в БГС 2, на трубопроводе 21 подачи продольного сжатого воздуха в

БГС 2 — измеритель 22 давления продольного сжатого воздуха в БГС 2, на трубопроводе 23 отходящих газов из БГС 2 — измеритель 24 температуры отходящих газов, на трубопроводе 25 выхода продуктов из БГС 2— измеритель 26 грансостава продукта, регуляторы 27-31 соответственно стабилизации расхода пульпы в БГС 2, соотношения давлений поперечного и продольного сжатого воздуха на входах в БГС 2, соотношения расходов пульпы и общего сжатого воздуха на ее распыление в БГС 2, температуры топочных газов на входе в

БГС 2, температуры топочных газов

73140 на выходе из БГС 2; блок 32 ввода справочной информации для описания математической модели процесса грануляции и сушка, блок 33 ввода рас5

55 считанного значения показателя нейтрализации пульпы (мольного соотношения - Ф„), блок 34 ввода текущих значений параметров, опрашиваемых измерителями, и начальных значений параметров соотношения поперечного и продольного сжатого воздуха на распыление пульпы, температуры топочных газов на входе в БГС 2, вычислительный блок 35, в котором определяются оптимальные значения параметров — соотношения давлений поперечного и продольного сжатого воздуха на распыление пульпы, температуры топочных газов на входе в БГС 2, вычислительный блок 36 корректировки экспериментальных коэффициентов математической модели процесса грануляции и сушки, вычислительный блок

37 выбора канала управления.

Способ осуществляют следующим образом.

По трубопроводу 1 в БГС 2 поступает пульпа на распыпение, по трубопроводу 7 в топку 8 поступает вторичный воздух на разбавление, по трубопроводу 10 в топку 8 поступает природный газ на горение, по трубопроводу 12 в БГС 2 поступает образующийся в топке 8 топочный газ, по трубопроводу 15 поступает общий сжатый воздух на распыпение пульпы, который далее разделяется на поперечный сжатый воздух по трубопроводу 18 и продольный сжатый воздух по трубопроводу 21 на входах в БГС 2. По трубопроводу 23 из

БГС 2 выходят отходящие газы, а по трубопроводу 25 — готовый продукт.

Сигнал с измерителя 5 расхода пульпы поступает на вход регулятора 27, выходной сигнал с которого поступает на клапан 6 подачи пульпы в БГС 2. Сигналы с измерителей

5 и 16 соответственно расхода пульпы в БГС 2 и общего расхода сжатого воздуха на распыление пульпы поступают на вход регулятора 29, выходной сигнал с которого поступает на клапан 17 подачи сжатого воздуха на распыление пульпы.

Сигнал с измерителя 13 температуры топочных газов на входе s

БГС 2 поступает на вход регулятора

1173140

Сигнал с измерителя 26 грансостава продукта поступает на вход блока 36 корректировки коэффициентов 40 математической модели процесса, выходной сигнал с которого поступает в вычислительный блок 35.

Блок 32 вводит в вычислительный блок.35 справочную информацию: 45

VII — скорость капель пульпы, C — коэффициент теплоотдачи, KI) — число (3 П/4) 3 удельная теплота испарения влаги

Ро — коэффициент постоянный

VII — угол конусности форсунки; ()4 — скорость капель относительно газа;

/ — плотность воздуха, S5

)э — площадь сечения трубы подачи сжатого воздуха;

d — диаметр отверстия форсунки, 50

30, выходной сигнал с которого поступает на клапан 9 подачи вторичного воздуха в топку 8.

Сигнал с измерителя 24 температуры отходящих газов после БГС 2 5 поступает на вход регулятора 31, выходной сигнал с которого поступает на клапан 11 подачи природного газа в топку 8. Сигналы измерителей

19, 22 соответственно давления поперечного и продольного сжатого воздуха поступают на вход регулятора 28, выходной сигнал с которого поступает на клапан 20 подачи none"< речного воздуха. 15

Сигналы с измерителей 3, 4, 5, 14, 16, 19, 22 параметров состояния объекта управления поступают на вход блока 34, который вводит текущие значения параметров, опрашивае- 20 мых измерителями:

Q — расход пульпы в БГС, м /ч; о

) р — температура пульпы, С, 4Р— разрежение перед БГС, Q — общий расход сжатого возду- 25 св ха на распыление пульпы, м /ч, Wz — влажность пульпы, 7. и значения параметров, являющихся начальными условиями при решении 30 задачи минимизации, — давление поперечного

P се(о) cl3(o) и продольного сжатого воздуха;

T < ) — температура дымовых 35 . о газов перед БГС, C. бп — поверхностное натяжение пульпы;

4 — интервал дискретности по времени, — постоянная времени БГС, „(„ — постоянные коэффициенты, а блок 33 — значение показателя степени нейтрализации пульпы (мольного отношения щ„ ), рассчитанное заранее.

В вычислительном блоке 35 определяются значения параметров P

pPñå

>т <(заданий регуляторам

Опт Р > М од ) < в

28, 30), удовлетворяющих критерию:

) 31 ),Ta м „ф (g мл max (1) м ) ( где t) — соотношение давлений попе-, речного и продольного сжатого воздуха на распыление пульпы;

Т вЂ” температура дымовых газов на входе в БГС; 81- средний объем гранул продукта, вычисленный по модели в блоке 35; заданный объем гранул продукта; (g (4) — доля гранул мелкой фракции в момент времени вычисленная по модели в блоке 35, (.,,„М1 м„ „- максимальная граница значения доли гранул мелкой

М фракции; < й- доля гранул крупной фракции в момент времени, вычисленная по модели в блоке 35;, („) д„- максимальная граница значения доли гранул крупной фракции.

Для вычисления параметров, входящих в критерий (1) вЂ,среднего объема гранул продукта (V (4)) доли мелкой

Я м) крупной 4 „ и товарной фракций м М в общем объеме продукта, используется математическая модель процесса грануляции и сушки в БГС.

Процесс описывается следующими уравнениями.

Уравнение для среднего объема гранул продукта:

Е.Ч„ Ц+, -1 Е.7„(I.- .).-, Р(Ц

1173140

Уравнение плотности пульпы.

=Б,. Ъ,Ф„()+Ъ,В„(М > Ь,Т,()

)л() и с Ч(п ® (5) где

)-Ф,(Ч

30

Уравнение длины зоны А:

Хл(Ц = хо+х, лр(t) (6)

° к

Уравнения зависимостей давлений поперечного и продольного сжатого воздуха:

35 р Гв ° ф ) сВ 3

Р Ф = ((„(1) (7) се 25г t- 1((24(0) е о.®

Уравнения зависимостей среднего диаметра в объеме капель:

1

4>(t)=()@0.2 24 М2,4 - х п Ъ „(цд, ч,Ю= "J! 8), 55

x (t)i ll (t@ о IV„(„(t1т i (tI (1-,-,а„(Ц-, n(t))j (г)

Ч„(а)

Уравнения для гранулометрического состава:

g „„() -1-Ехр(-24 в1p1(9„(4))) ф „(4) =вхр(-2М п(ах (М„Щ) (3) (,((шекр(2Чек, „(тКеф))-екр(-2V ZÄ(p+(t(()

Уравнение для вероятности соударения:

ИЧте

Рг() (4) (1 1() ) Я „(Ч где Чв — средний объем капель пульпы, — текущее время; о — среднее время ретурности

"(4 — вероятность соударения капли с гранулой; () ц Ж вЂ” расход ретура в БГС, (р(„() — показатель степени нейтрализации пульпы — мольное с отношение, xq(tl — длина зоны А;

Pq(t) — плотность пульпы; с

W n (t) — влагосодержание пульпы, 3п — диаметр капель пульпы, b,b, .рв — экспериментальные коэффи1 2 1 Ф циенты;

T((— температура пульпы

Wр1 — влажность пульпы, Хв>Х< — коэффициенты () (<) — расход общего сжатого к воздуха; в — текучесть пульпы.

Параметры, входящие в критерий (1), зависят от параметров состояния объекта и определяются совместным решением уравнений (2-8) .

Задача минимизации (1) решается методом случайного поиска с обучением.

Выходные сигналы пропорциональные значениям pt>(ty = рав/р, Т (опт) св и определяемые совместным решением уравнений (1-7) и задачи минимизации (1), поступают на вход блока 37.

Вычислительный блок 37 осуществляет выбор одного из двух (на данный момент времени т. ) канала .управления (изменение задания на регуляторе, соответствующее изменению управляющего воздействия) . В блоке 37 рассчитывается величина ) =/Vм() — Ч м«1, где Чм заданное значение среднего объема гранул, при

0 < Jg 3 <, где d, = 4,17 мм — пог стоянная величина, изменяется задание на соотношение/3 е вюеill р рт св(ой) при dg ) d(изменяется задание на температуру дымовых газов перед к а ((кт

Выходной сигнал с вычислительного блока 37 поступает на вход регулятора 28 или 30 в виде задания в соответствии с результатом решения блока 37.

Составитель С.Андрианова

Редактор В.Ковтун Техред А.Ач Корректор С. Йекмар

Заказ 5035/35 ° Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4