Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива

Изобретение раскрывает способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, при этом дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале. Технический результат - повышение качества топлива, снижение энергетических затрат на производство продукции, увеличение срока службы матричных элементов прессового оборудования. 1 ил., 4 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к оборудованию для производства прессованных брикетов из торфа и торфодревесных композиций, которые предназначены для сжигания в быту, в котлоагрегатах коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ автоматического управления процессом производства биотоплива из древесного сыпучего сырья (Патент на изобретение RU 2369632, опубл. 10.10.2009), включающий его измельчение, обработку измельченных отходов перегретым водяным паром с температурой до 300°С в режиме фильтрации и последующее прессование, который заключается в том, что измеряют температуру и влажность готового продукта на выходе из пресса, сравнивают полученные значения температуры и влажности пеллет на выходе из пресса с номинальными значениями, заданными на микроконтроллере, управляющие сигналы которого поступают на исполнительные механизмы, обеспечивающие изменение скорости вращения прессующих вальцов и соответственное регулирование подачи сырья по контуру регулирования температуры матрицы пресса, а также на исполнительный механизм, обеспечивающий подачу перегретого пара в смеситель по контуру регулирования влажности пеллет.

Недостатками изобретения являются низкое качество топлива, высокие энергетические затраты на производство продукции, малый срок службы матричных элементов прессового оборудования.

Технический результат - повышение качества топлива, снижение энергетических затрат на производство продукции, увеличение срока службы матричных элементов прессового оборудования.

Технический результат достигается тем, что способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена принципиальная схема способа автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива.

Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива включает в себя автоматическое измерение влажности 1, расхода 2 и температуры торфяного сырья 3, давления прессования 4, скорости движения 5 и времени выдержки материала в матричном канале 6, прием и обработку измерительных сигналов 7, сравнение измеренных и установленных оператором значений 8, формирование и вывод управляющих сигналов 9, прямое регулирование температуры сырья 10, скорости движения материала в матричном канале 11, расхода торфяного сырья 12, а также косвенное регулирование влажности 13, давления прессования 14 и времени выдержки материала в матричном канале 15.

Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива осуществляется следующим образом.

Автоматизированная измерительная система, состоящая из измерительных приборов, датчиков и линий связи, в режиме реального времени фиксирует влажность 1, расход 2 и температуру торфяного сырья 3, давление прессования 4, скорость движения 5 и время выдержки материала в матричном канале 6, после чего осуществляется передача и цифровая обработка измерительного сигнала 7. В цифровом виде выполняется сравнение значений 8, измеренных на этапах 1-6, с значениями, установленными оператором в качестве номинальных. На основе сравнительного анализа 8 с учетом величины и направления отклонений результатов измерений 1-6 от номинальных значений формируются управляющие сигналы 9 по трем направлениям воздействий: прямое регулирование температуры сырья 10, скорости движения материала в матричном канале 11 и расхода торфяного сырья 12, которые поступают на соответствующие исполнительные механизмы для практической реализации сигнала 9. При этом за счет регулирования температуры сырья 10 обеспечивается косвенное управление влажностью 13, контроль и изменение скорости движения материала в матричном канале 11 позволяет косвенно регулировать давление прессования 14, а управление расходом торфяного сырья 12 обеспечивает косвенное регулирование временем выдержки материала в матричном канале 15. В свою очередь давление прессования, влажность торфа и время выдержки материала в матричном канале формируют конечные физико-механические свойства торфяного топлива, определяют его качество и энергозатраты на изготовление (см. Наумович В.М. - «Теоретические основы брикетирования торфа», Минск: Издательство АН БССР, 1960 г.; Никифоров В.А. - «Разработка торфяных месторождений и механическая переработка торфа», Минск: Выш. Школа, 1979 г.). Реализация предлагаемого способа автоматизированного управления процессом прессования обеспечивает автоматизированный контроль и регулировку давления прессования, влажности торфа и времени выдержки материала в матричном канале, позволяет поддерживать значения отмеченных параметров на оптимальном уровне, значительно повысить качество топлива, избежать неэффективных и аварийных режимов работы оборудования и за счет этого минимизировать уровень брака на производстве, снизить энергетические затраты на изготовление топлива и повысить безопасность производственного процесса.

Ниже представлен пример практической реализации способа автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива.

Пример. Производство торфяного топлива осуществляется в виде пеллет с диаметром d=8 мм на двухвалковом грануляторе с вращающейся цилиндрической матрицей. Сушка сырья перед прессованием проводится в барабанной сушилке непрерывного действия при температуре теплоносителя на входе 160-210°С, на выходе 120-150°С.

Оператор линии переработки торфа задает номинальные значения давления прессования p, времени выдержки t и влажности торфяного топлива w, после чего включает технологическую линию. Основой для выбора отмеченных параметров p, t и w является расчет, реализуемый с использованием специализированного программного обеспечения (напр. Свид-во об офиц. регистр, прог. для ЭВМ RU 2016612614), которое позволяет в автоматическом режиме с высокой точностью прогнозировать характеристики получаемого топлива и необходимые условия для его изготовления.

После запуска технологической линии с интегрированной системой автоматизированного управления процессом прессования торфа от измерительного оборудования на блок обработки информации в режиме реального времени поступает поток фактических значений управляемых и контролируемых параметров: влажность w, расход G и температура T торфяного сырья, давление прессования p, скорость движения υ и время выдержки t материала в матричном канале.

Далее осуществляется сравнение измеренных значений давления прессования p, времени выдержки t и влажности торфяного топлива w с значениями, заданными оператором в качестве номинальных. Для этого производится расчет относительного отклонения δ, характеризующего процентное расхождение фактически измеренных значений от номинальных:

;

;

,

где δp - относительное отклонение давления прессования от номинального значения, δt - относительное отклонение времени выдержки в матричном канале от номинального значения, δw - относительное отклонение влажности торфяного сырья от номинального значения, pном, tном и wном - номинальные (заданные) значения параметров, pизм, tизм и wизм - текущие (измеренные) значения параметров.

В случае положительного значения относительного отклонения, определяющего наличие разности между измеренной и исходно заданной величиной, выполняется определение направления отклонения параметра: в область положительных или отрицательных значений. С его учетом осуществляется прямая регулировка параметров технологического процесса по следующим зависимостям

Туст:=(1±δw)⋅Тизм,

Gуст:=(1±δt)⋅Gизм,

υуст:=(1±δр)⋅υизм,

где Тизм, Gизм, υизм - текущие (измеренные) значения параметров; Туст, Gycт, υуст - вновь задаваемые значения параметров.

За счет отмеченного регулирования параметров Т, G и υ обеспечивается косвенное регулирование давления прессования p, времени выдержки материала в матричном канале t и влажность торфяного топлива w.

В таблице 1 приведены экспериментальные данные, отражающие условия производства и основные физико-механические характеристики торфяных пеллет, изготовленных с применением автоматизированного способа управления процессом прессования.

Опыт №1. Первый опыт характеризует работу технологической линии по производству топлива до начала включения автоматизированной системы управления процессом прессования. При проведении первого опыта температура торфяного сырья в сушильной камере составляла Т=210°С, суммарный расход торфа через пресс-гранулятор соответствовал G=1810 кг/ч, скорость движения материала в матричном канале равнялась υ=25⋅10-3 м/с. При этих значениях наблюдаются наименьшие плотность ρ=1010 кг/м3, прочность сжатия топлива σсж=2,6 МПа, ресурс матриц R=1720 ч и наибольшие энергозатраты Е=83 кВт⋅ч/т из всей серии выполненных экспериментов.

Опыт №2. Во втором опыте оператором выполнен расчет с использованием запатентованного программного обеспечения (Свид-во об офиц. регистр, прог. для ЭВМ RU 2016612614), в результате которого определена оптимальная влажность прессования торфяного топлива w=12%. Значение влажности w=12% установлено оператором на микроконтроллере в качестве номинального, после чего осуществлен запуск автоматизированной системы управления процессом прессования. Через 13 минут значение температуры торфа в сушильной камере установилось на уровне Т=170°С, а влажность w составила 12% и поддерживалась системой на протяжении всего опыта. При этом в результате работы автоматизированной системы управления процессом прессования во втором опыте увеличились плотность и прочность сжатия топлива до значений ρ=1170 кг/м3, σсж=3,8 МПа, а также снизились энергозатраты, которые составили Е=71 кВт⋅ч/т.

Опыт №3. В третьем опыте аналогично опыту №2 оператором выполнен расчет оптимального давления прессования торфяного топлива p=120 МПа, которое установлено в качестве номинального значения. Через 2 минуты скорость движения материала в матричном канале уменьшилась до υ=18⋅10-3 м/с, а давление прессования установилось на уровне p=120 МПа. В результате изменения в третьем опыте скорости υ и давления прессования p, при сохранении прочих показателей технологического процесса на неизменном уровне, снизились энергозатраты E на 12 кВт⋅ч/т и увеличился ресурс матричных элементов до R=2200 ч.

Опыт №4. В последнем опыте оператор произвел расчет оптимального значения времени выдержки торфяного сырья t в матричном канале. Значение t составило 0,18 с и было принято и установлено в качестве номинального. В течение 4 минут расход торфа через пресс-гранулятор уменьшался, а на 5-й минуте установился на значении G=1320 кг/ч. Этому значению соответствовало время выдержки t=0,18 с. В результате изменения расхода G и времени выдержки t в четвертом опыте дополнительно увеличились плотность и прочность сжатия топлива до значений ρ=1210 кг/м3, σсж=4,2 МПа, повысился ресурс матричных элементов до R=2440 ч, а также снизились энергозатраты, которые составили Е=52 кВт⋅ч/т.

Способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.



 

Похожие патенты:
Изобретение описывает полено длительного горения, представляющее собой монолитное изделие объемом более 0,5 л и весом более 500 г, содержащее парафин, стеарин, воск или их смеси, древесную муку, измельченную солому, бумагу не более чем 1 мм в диаметре или их смеси, древесные пеллеты до 4 мм в диаметре и с влажностью не более 8%, с массовой долей в %: парафин, стеарин, воск 30-40 древесная мука, измельченная солома, бумага 20-60 древесные пеллеты 10-40 Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении длительности горения полена, а также его однозначной идентификации.
Изобретение раскрывает непрерывный способ получения торрефицированной уплотненной биомассы, включающий стадии:(a) обеспечения подачи уплотненного материала биомассы, (b) погружения уплотненного материала биомассы в горючую жидкость, (c) торрефикации уплотненного материала биомассы в горючей жидкости при температуре или в пределах диапазона температур от примерно 270°C до примерно 320°C в течение периода времени от по меньшей мере 10 минут до примерно 120 минут с образованием торрефицированной уплотненной биомассы, (d) транспортировки торрефицированной уплотненной биомассы из горючей жидкости в ванну с водой и (e) извлечения охлажденной торрефицированной уплотненной биомассы из ванны с водой, при этом торрефицированная уплотненная биомасса, извлеченная на стадии (e), содержит не более чем примерно 20% мас./мас.
Изобретение относится к способу производства обогащенного углеродом материала биомассы, к полученному таким способом материалу, а также к его применению. Способ производства обогащенного углеродом материала биомассы включает стадии: (i) обеспечивают лигноцеллюлозный материал в качестве исходного сырья, (ii) подвергают указанное исходное сырье обработке при температурах в диапазоне от 120°С до 320°С в присутствии субстехиометрического количества кислорода при концентрации О2 или эквивалентов О2 в диапазоне 0,15-0,45 моль/кг высушенного лигноцеллюлозного материала при условии, что полное сгорание лигноцеллюлозного материала требует стехиометрического количества кислорода в герметичном реакционном сосуде, (iii) открывают указанный реакционный сосуд, и (iv) выделяют твердый продукт из реакционной смеси.

Изобретение описывает способ получения древесно-угольных топливных брикетов, включающий измельчение, смешивание и прессование с предварительным подогревом смеси до 80-100°С при давлении 170-200 МПа и влажности 10-12%, характеризующийся тем, что при подготовке смеси в уголь добавляют 5-10 мас.% опилок.

Изобретение относится к способу и системе для отделения лигнина от лигнинсодержащей жидкостной среды, такой как черный щелочной раствор, получаемый на предприятии переработки целлюлозы, и к обработке отделенного лигнина.

Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°C, реакторе (11) с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, при этом увеличенный от сброса давления объем пара и других газов временно накапливают в контейнере (14) с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике (13) так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике (13).

Изобретение раскрывает комплекс оборудования для производства топливных и кормовых брикетов и гранул, включающий измельчитель, сушилку, бункер-дозатор, смеситель, формовочное устройство, охладитель брикетов, устройство подачи жидких компонентов, при этом он снабжен измельчителем рулонов, тюков соломы и древесного сырья, дробилкой резки соломы и измельченного древесного сырья, соединенной пневмотрубопроводом с вентилятором и циклоном со смесителем, который соединен транспортером с бункером-охладителем или норией с охладительной колонкой гранул, а формовочное устройство выполнено в виде брикетировщика-гранулятора.

Изобретение раскрывает состав для получения топливного брикета, содержащий мелкозернистый углеродсодержащий материал минерального происхождения, в качестве связующего мелассу и известьсодержащий компонент, характеризующийся тем, что в качестве известьсодержащего компонента использован фильтрационный осадок свеклосахарного производства при следующем соотношении компонентов, масс.
Изобретение раскрывает альтернативное твердое топливо, содержащее материал растительного происхождения и связующее, при этом в качестве связующего используют шелуху семян рапса и жмых, а материал растительного происхождения включает пожнивные остатки зерновых культур, измельченные стебли кукурузы и подсолнечника, древесные ветки тополя, ольхи, вербы при соотношении компонентов, мас.

Изобретение раскрывает способ производства топливных брикетов и гранул, включающий измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание, брикетирование, гранулирование и охлаждение, характеризующийся тем, что брикеты и гранулы производят на основе смеси соломенной резки с добавлением до 20-30% стеблей топинамбура или подсолнечника и его корзинок, или 30-40% высушенных измельченных древесных лесных или садовых отходов, или до 20% опилок.

Изобретение описывает способ получения древесно-угольных топливных брикетов, включающий измельчение, смешивание и прессование с предварительным подогревом смеси до 80-100°С при давлении 170-200 МПа и влажности 10-12%, характеризующийся тем, что при подготовке смеси в уголь добавляют 5-10 мас.% опилок.

Изобретение раскрывает способ изготовления модифицированного угля с использованием низкосортного угля в качестве исходного материала, включающий: обезвоживание низкосортного угля с получением обезвоженного угля; добавление воды в обезвоженный уголь для предотвращения любого пылеобразования с получением водосодержащего угля; агломерацию водосодержащего угля с получением агломерированного угля; медленное окисление агломерированного угля с получением окисленного угля; дробление окисленного угля с получением дробленного угля; и повторное добавление воды в дробленный уголь для предотвращения любого пылеобразования, при этом на стадии добавления воды в обезвоженный уголь добавляемое количество воды регулируется так, чтобы содержание воды в водосодержащем угле составляло от 6 мас.% или более до 16 мас.% или менее, и при этом на стадии повторного добавления воды в дробленый уголь добавляемое количество воды регулируется так, чтобы содержание воды в дробленом угле составляло от 10 мас.% или более до 16 мас.% или менее.
Изобретение описывает способ получения металлургического брикета, включающий смешение исходных компонентов – углеродсодержащего материала, связующего и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформованного брикета, при этом в качестве связующего используют двухкомпонентное связующее, содержащее смолу и муку в соотношении от 0,5:1 до 2:1, где исходные компоненты берут в следующем соотношении, мас.
Изобретение раскрывает способ изготовления зажигательных и основных топливных брикетов из высокоэнергетических углеродсодержащих веществ для сжигания, включающий операции подготовки углеродсодержащих веществ по крупности методом дробления, механоактивации углеродсодержащих веществ методом измельчения в центробежном измельчителе-механоактиваторе, формования подготовленных углеродсодержащих веществ в шнековом экструдере-механоактиваторе, сжигания полученных брикетов, характеризующийся тем, что механоактивация высокоэнергетических углеродсодержащих веществ происходит на стадии подготовки и формования брикетов, а сжигание изготовленных из высокоэнергетических углеродсодержащих веществ зажигательных (растопочных) и основных топливных брикетов происходит совместно в слое топочных устройств, при этом в качестве связующей добавки при изготовлении растопочных и основных брикетов используется водный раствор жидкого стекла.

Изобретение раскрывает способ изготовления твердого топлива, содержащий стадию смешивания, где происходит смешивание пористого угля с нефтяной смесью, содержащей нефть селективной очистки и тяжелую нефть, с целью получения физической суспензии; стадию выпаривания, где происходит нагревание физической суспензии, чтобы поддерживать обезвоживание пористого угля, и введение нефтяной смеси в поры пористого угля, чтобы получить обезвоженную суспензию; стадию разделения «твердое–жидкость», где происходит отделение усовершенствованного пористого угля и нефтяной смеси от обезвоженной суспензии; и стадию сушки - сушка усовершенствованного пористого угля нагреванием и транспортировка его при подаче газа-носителя, при этом установку заданного значения циркуляционного количества газа-носителя и заданного значения давления газа-носителя на стадии сушки, где каждое заданное значение определяют на основе подаваемого количества усовершенствованного пористого угля, которое должно быть высушено на стадии сушки, и на основе количества нефти, содержащейся в усовершенствованном пористом угле, подвергнутом стадии сушки, так чтобы давление газа-носителя на стадии сушки находилось в пределах заданного диапазона, расчет управляющих выходов, основываясь на отклонениях между заданными значениями и измеренными значениями, аналогичными соответственно им, и корректировку подаваемого количества газа-носителя, основываясь на меньшем значении между полученными управляющими выходами.

Изобретение раскрывает состав для получения топливного брикета, содержащий мелкозернистый углеродсодержащий материал минерального происхождения, в качестве связующего мелассу и известьсодержащий компонент, характеризующийся тем, что в качестве известьсодержащего компонента использован фильтрационный осадок свеклосахарного производства при следующем соотношении компонентов, масс.

Изобретение описывает способ получения топливных угольных брикетов, включающий в себя технологические стадии: отсев угольной шихты от крупной фракции; ее смешение со связующим; брикетирование; сушку и затаривание полученных брикетов, отличающийся тем, что в качестве связующего используется комплексное связующее, содержащее водный раствор полиэлектролита на основе ПАА с повышенной молекулярной массой (более 15 млн а.е.м.), неионогенное водорастворимое ПАВ - пропиленгликоль и гуминовый препарат «Биогум».

Изобретение описывает способ регулирования объемного расхода угольно-керосиновой суспензии, в котором в процессе разделения твердой и жидкой фаз при подаче обезвоженной угольно-керосиновой суспензии в центробежный сепаратор типа декантатора и разделении угольно-керосиновой суспензии на твердую фракцию и жидкую фракцию целевое значение электрического тока, подаваемого в двигатель для его вращения и приведения в действие шнекового конвейера центробежного сепаратора типа декантатора, определяют таким образом, что уровень жидкости в резервуаре для угольно-керосиновой суспензии, подаваемой в центробежный сепаратор типа декантатора, может принимать постоянное значение; целевое значение степени открытия определяют на основании разности между целевым значением электрического тока и фактически измеренным значением электрического тока, подаваемого в двигатель; и степень открытия регулирующего расход клапана, который располагают в середине питающей линии для введения угольно-керосиновой суспензии в центробежный сепаратор типа декантатора, регулируют в зависимости от целевого значения степени открытия.

Предлагаемое изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных пеллет и брикетов из торфа или из смеси торфа с углеродсодержащими материалами, в качестве которых используются продукты углеперерабатывающей промышленности (угольные или сланцевые крошка, пыль, мелочь), отходы лесопромышленного и агропромышленного комплексов (опилки, кора, стружка, щепа, шелуха подсолнечника, солома, костра льна, шелуха гречихи и т.п.) и твердые целлюлозно-бумажные отходы.

Изобретение относится к угольной промышленности и предназначено для получения угольного концентрата с заданными параметрами содержания влаги. Способ снижения влажности угля в процессе его обогащения включает нагрев угольной смеси, перемещаемой скребковым конвейером, путем прямого контакта с поверхностью этого конвейера с одновременным принудительным отводом испаряемой влаги из зоны нагрева.

Предлагаемое изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных пеллет и брикетов из торфа или из смеси торфа с углеродсодержащими материалами, в качестве которых используются продукты углеперерабатывающей промышленности (угольные или сланцевые крошка, пыль, мелочь), отходы лесопромышленного и агропромышленного комплексов (опилки, кора, стружка, щепа, шелуха подсолнечника, солома, костра льна, шелуха гречихи и т.п.) и твердые целлюлозно-бумажные отходы.

Изобретение раскрывает способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, при этом дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном канале. Технический результат - повышение качества топлива, снижение энергетических затрат на производство продукции, увеличение срока службы матричных элементов прессового оборудования. 1 ил., 4 пр., 1 табл.

Наверх