專利名稱：多回程滾筒式干燥機(jī)溫度分回程調(diào)節(jié)及均勻控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種干燥機(jī)，具體地說是一種能對加熱氣流的溫度進(jìn)行分別調(diào)節(jié)及均
勻控制的多回程滾筒式干燥機(jī)。
背景技術(shù)：
多回程滾筒式物料干燥機(jī)，以其結(jié)構(gòu)緊湊、加熱流程長、工藝性能好、保溫效率高 等特點(diǎn)，在選礦、煤炭提質(zhì)、水泥燒結(jié)、化工原料制造、糧食及藥材干燥等行業(yè)得到了越來越 廣泛的應(yīng)用。 以用于煤炭提質(zhì)的三回程滾筒干燥機(jī)為例，其傳統(tǒng)的構(gòu)造如圖1所示，主要由燃 燒爐、三回程滾筒干燥裝置、除塵設(shè)備和引風(fēng)機(jī)構(gòu)成。所說的三回程滾筒干燥裝置，主要由 三層相互套疊安裝的滾筒、固定在滾筒內(nèi)壁上的導(dǎo)流板和揚(yáng)料板、滾筒驅(qū)動裝置、滾筒轉(zhuǎn)動 支撐裝置等部件所組成。 原料煤在三回程滾筒干燥裝置中的處理流程是(如圖1所示)經(jīng)進(jìn)料口 2進(jìn)入 由滾筒驅(qū)動裝置12驅(qū)動并作同步勻速轉(zhuǎn)動的三層相互套疊的三回程滾筒干燥裝置3的內(nèi) 滾筒5，在固定于筒壁的揚(yáng)料板4的作用力下，向內(nèi)滾筒的右側(cè)定向移動，并于滾筒右端落 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(yáng)料板的作用力下，向相反方 向定向移動，并于其左端落入外滾筒，此行程為第二回程；物料在外滾筒壁固定的揚(yáng)料板的 作用力下，折反而向右側(cè)定向移動，并于其右端的出料口 ll被送出滾筒干燥裝置，此行程 為第三回程。在此過程中，引風(fēng)機(jī)10從燃燒爐1中不斷將燃料輸送機(jī)14送入爐內(nèi)燃燒的 燃料釋放出的熱量，通過加熱氣流13，引入到干燥機(jī)的內(nèi)、中、外滾筒，并與其中運(yùn)動的物料 進(jìn)行熱交換，將物料所含水份汽化蒸發(fā)。經(jīng)三個回程排出的含有水蒸汽的氣流8，經(jīng)除塵設(shè) 備9濾去粉塵，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)10排出，從而達(dá)到干燥物料的目的。 由于多回程滾筒式干燥裝置內(nèi)進(jìn)入各回程的干燥氣流溫度相同-一均為從燃燒 爐直接引出的高溫燃?xì)?，其溫度是采用改變加熱爐燃料供給量和引風(fēng)機(jī)流量的方法實(shí)現(xiàn)。 因此存在溫度控制的熱慣量大、超調(diào)量大、加熱氣流溫度場不均勻等缺點(diǎn)。特別是在干燥 裝置的不同干燥段內(nèi)，物料的干燥溫度無法實(shí)現(xiàn)分別控制，極易造成物料表面溫度過高、加 熱不均勻或干燥不充分現(xiàn)象。尤其是用于易燃易爆或?qū)τ诩訜釡囟纫筝^高物料，如煤炭 (易自燃、揮發(fā)份易流失)、糧食(胚芽死亡、局部碳化)、藥材(性質(zhì)改變)等進(jìn)行深度脫水 時，甚至?xí)a(chǎn)生物料的嚴(yán)重變質(zhì)、燃燒爆炸等危險(xiǎn)，難以保證規(guī)模化安全生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于解決傳統(tǒng)多回程滾筒式干燥機(jī)加熱溫度無法分段控制的問 題，提供一種對于多回程干燥機(jī)的各回程溫度進(jìn)行分別調(diào)節(jié)和均勻控制的方法，以滿足特 殊物料的脫水干燥要求。 鑒于多回程滾筒干燥裝置之各回程的配風(fēng)調(diào)溫、均勻控溫與三回程滾筒干燥裝置 原理相同，以下僅以三回程滾筒干燥裝置為例，闡明該裝置的構(gòu)成及其工作原理
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在多回程滾筒干燥裝置的燃燒爐熱風(fēng)引入端，設(shè)置了由均壓配風(fēng)環(huán)15和16以及 溫度傳感器組17和18等組成的"配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫"系統(tǒng)，采用"冷熱風(fēng)摻配"、"混風(fēng)道 圓周多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)"、"溫度場多點(diǎn)測溫"、"PID閉環(huán)自動控制"的方法，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)入多回程滾筒干 燥裝置加熱氣流溫度的分別調(diào)節(jié)和均勻控制。 本發(fā)明主要由配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥19和21，配風(fēng)節(jié)流口組20，外混風(fēng)道24，中混風(fēng)道 25，內(nèi)風(fēng)道26，均壓配風(fēng)環(huán)15和16，溫度傳感器組9禾P 10，工控機(jī)(IPC) 27，伺服放大器28， 伺服電機(jī)29構(gòu)成。在外、中、內(nèi)混風(fēng)道右端安裝的配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥19和20的入口，通入大 氣；出口則通過管道與均壓配風(fēng)環(huán)15和16上的進(jìn)風(fēng)口相連接；均壓配風(fēng)環(huán)15和16分別安 裝在外混風(fēng)道24、中混風(fēng)道25之上，并通過均壓配風(fēng)環(huán)上的兩組配風(fēng)節(jié)流口組20的6個 配風(fēng)節(jié)流口與外混風(fēng)道、中混風(fēng)道相連通；在外混風(fēng)道和中混風(fēng)道的右端裝有兩組溫度傳 感組17和18，分別實(shí)時檢測外混風(fēng)道和中混風(fēng)道中加熱氣流溫度。來自燃燒爐的高溫氣 流進(jìn)入三回程滾筒干燥裝置的外、中、內(nèi)混風(fēng)道后，分別與經(jīng)配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥、均壓配風(fēng)環(huán)、 配風(fēng)節(jié)流口組摻入的冷空氣，在混風(fēng)道內(nèi)均勻混合后，再分別進(jìn)入三回程滾筒干燥機(jī)的外、 中、內(nèi)滾筒，以對物料進(jìn)行加溫烘干。由于內(nèi)滾筒中的物料為剛剛進(jìn)入干燥機(jī)的高濕物料， 其加熱所需的氣流溫度最高，故加熱氣流(第1回程)為未經(jīng)摻配冷風(fēng)之來自燃燒爐的高 溫氣流。而中滾筒和外滾筒內(nèi)的物料水份，已在前回程干燥過程中逐漸減少，故物料干燥所 需熱量也相應(yīng)減少，為防止物料表面過熱，則需要對進(jìn)入滾筒的加熱氣流溫度分別進(jìn)行降 溫調(diào)節(jié)處理。 中滾筒和外滾筒加熱氣流溫度的調(diào)節(jié)和均勻控制是這樣實(shí)現(xiàn)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī) (IPC)27，將所設(shè)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(shí)時檢測到的氣流溫度值比較后，根據(jù)其偏差值按PID(比例、積分、微分) 規(guī)律，通過伺服放大器28，對伺服電機(jī)29進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。伺服電機(jī)29，通過改變混 風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥19開度的方式，達(dá)到改變配風(fēng)節(jié)流口組20的冷風(fēng)進(jìn)風(fēng)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(fēng)道、外混風(fēng)道加熱氣流溫度，此過程為"冷熱風(fēng)摻 配"的過程。 本發(fā)明為保證加熱氣流溫度在中、外滾筒環(huán)截面上的均勻度，采用了在中、外混風(fēng) 道的環(huán)截面上，均布了多個配風(fēng)節(jié)流口 20-1 6多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)、在配風(fēng)節(jié)流口前由均壓配風(fēng)環(huán) 15和16環(huán)形均壓供風(fēng)的方法，以保證各配風(fēng)節(jié)流口前后壓差的基本一致和配風(fēng)流量的基 本均勻，此方法稱為"混風(fēng)道圓周多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)"。 本發(fā)明在中、外混風(fēng)段25和24的出口端的環(huán)截面上，均布了由多只溫度傳感器組 成的溫度傳感器組17和18，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)將溫度傳感器分別實(shí)時檢測到的各測點(diǎn) 氣流溫度值，采集整理并分別計(jì)算出溫度傳感器組的算術(shù)平均值后，據(jù)此對氣流溫度進(jìn)行 PID自動調(diào)節(jié)和穩(wěn)定控制，此方法為"溫度場多點(diǎn)測溫"和"PID閉環(huán)自動控制"。
本發(fā)明的核心是(l)多回程滾筒各回程溫度分別控制的方法，是采用配風(fēng)流量 調(diào)節(jié)閥分別向各回程熱氣流中摻配冷風(fēng)的方法實(shí)現(xiàn)。(2)保證多回程滾筒各回程圓截面上 摻配冷風(fēng)及冷熱風(fēng)混合的均勻度，是依靠送入冷風(fēng)的"均壓配風(fēng)環(huán)"以及在滾筒圓周上采用 多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)的方法實(shí)現(xiàn)。(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(diào)節(jié)和控 制的穩(wěn)定可靠，是依靠滾筒圓周上設(shè)置若干溫度傳感器進(jìn)行多點(diǎn)測溫，并據(jù)此對氣流溫度 進(jìn)行PID自動控制的方法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)分別調(diào)節(jié)和均勻控制多回程滾筒干燥機(jī)各回程滾筒的加熱氣流溫 度，解決多回程滾筒干燥機(jī)流動氣流溫度調(diào)節(jié)和穩(wěn)定均勻控制的難題。滿足了被干燥物料 在滾筒干燥裝置內(nèi)運(yùn)動過程中，由于所處狀態(tài)不同而對于干燥溫度要求不同的需要。本方 法適用于兩回程以上的多回程滾筒干燥機(jī)物料干燥流程的溫度分段調(diào)節(jié)與穩(wěn)定控制。


圖1.傳統(tǒng)三回程滾筒干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及原理簡圖； 圖中，1燃燒爐，2進(jìn)料口 ， 3三回程滾筒干燥裝置，4揚(yáng)料板，5內(nèi)滾筒，6中滾筒，7 外滾筒，8水蒸汽氣流，9除塵設(shè)備，10引風(fēng)機(jī)，11出料口， 12滾筒驅(qū)動裝置，13從燃燒爐進(jìn) 入三回程滾筒干燥裝置的加熱氣流，14燃料輸送及燃燒裝置。
圖2.本發(fā)明"配風(fēng)調(diào)溫、均勻控溫"系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理簡圖； 圖中，15中混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)，16外混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)，17中混風(fēng)道溫度傳感器 組，18外混風(fēng)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(fēng)道配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥，20-1配風(fēng)節(jié)流口 1，20-2配風(fēng)節(jié)流口 2，20-3、配風(fēng)節(jié)流口 3， 20-4配風(fēng)節(jié)流口 4， 20-5配風(fēng)節(jié)流口 5， 20_6配風(fēng)節(jié)流口 6， 21中混風(fēng)道配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥，22 中混風(fēng)道內(nèi)冷熱混風(fēng)氣流，23外混風(fēng)道內(nèi)的冷熱混風(fēng)氣流，24外混風(fēng)道，25中混風(fēng)道，26內(nèi) 風(fēng)道。 圖3.本發(fā)明"配風(fēng)調(diào)溫、均勻控溫"系統(tǒng)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(fēng)道配風(fēng) 流量調(diào)節(jié)閥，27工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC) ， 28伺服放大器，29伺服電機(jī) 圖4.溫度可分別調(diào)節(jié)和均勻控制的三回程滾筒干燥機(jī)應(yīng)用實(shí)例結(jié)構(gòu)及原理簡圖
圖中，1燃燒爐，2進(jìn)料口 ， 3三回程滾筒干燥裝置，4揚(yáng)料板，5內(nèi)滾筒，6中滾筒，7 外滾筒，8水蒸汽氣流，9除塵設(shè)備，10引風(fēng)機(jī)，11出料口， 12滾筒驅(qū)動裝置，13從燃燒爐進(jìn) 入三回程滾筒干燥裝置的加熱氣流，14燃料輸送及燃燒裝置，15中混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)，16 外混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)，17中混風(fēng)道傳感器組，18外混風(fēng)道傳感器組。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合各附圖，敘述一個本發(fā)明的實(shí)施例——用于煤炭脫水提質(zhì)的三回程滾筒 干燥機(jī)。 圖4顯示了本發(fā)明之溫度可分別調(diào)節(jié)和均勻控制的三回程滾筒干燥機(jī)結(jié)構(gòu)及原 理。本實(shí)施例是在傳統(tǒng)滾筒干燥機(jī)結(jié)構(gòu)(圖l所示)的基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)，主要由燃燒 爐、三回程滾筒干燥裝置、滾筒驅(qū)動裝置、燃料輸送及燃燒裝置、除塵設(shè)備、引風(fēng)機(jī)等部分構(gòu) 成。所不同的是，在傳統(tǒng)三回程滾筒干燥機(jī)的燃燒爐至滾筒干燥裝置的右側(cè)之加熱氣流引 入端，增加了由中混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)15、外混風(fēng)道均壓配風(fēng)環(huán)16以及中混風(fēng)道溫度傳感器 組17、外混風(fēng)道溫度傳感器組18等部分所組成的，用于分別調(diào)節(jié)和均勻控制中滾筒、外滾 筒氣流溫度的"配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫"系統(tǒng)。即，在三回程滾筒干燥裝置3的熱風(fēng)引入端， 有一個分別調(diào)節(jié)和均勻控制中滾筒、外滾筒氣流溫度的配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫的設(shè)施，該設(shè) 施是由配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥19和21 、配風(fēng)節(jié)流口組20、外混風(fēng)道24、中混風(fēng)道25、內(nèi)風(fēng)道26、均 壓配風(fēng)環(huán)15和16，溫度傳感器組17和18、工控機(jī)(IPC)27、伺服放大器28、伺服電機(jī)29所
5組成；在第二、第三回程的滾筒環(huán)截面上，設(shè)有多個均布于圓周的配風(fēng)節(jié)流口 20以及均壓 配風(fēng)環(huán)15和16 ;外混風(fēng)道24、中混風(fēng)道25、內(nèi)風(fēng)道26，分別與配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥19和21、均 壓配風(fēng)環(huán)15和16、配風(fēng)節(jié)流口組20和多回程滾筒干燥機(jī)的各滾筒相連通；在混風(fēng)道24和 25的下游滾筒環(huán)截面上，設(shè)有均布于圓周的由多只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(jī)(IPC) 27連接，工控機(jī)(IPC) 27按偏差原理計(jì)算出溫 度傳感器組的算術(shù)平均值后，通過伺服放大器28，對伺服電機(jī)29進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理是原料煤炭，經(jīng)進(jìn)料口 2進(jìn)入由內(nèi)、中、外三層滾筒套 疊，由滾筒驅(qū)動裝置12驅(qū)動，完成三回程的移動。在此過程中，引風(fēng)機(jī)10從燃燒爐1中不 斷將經(jīng)燃料輸送及燃燒裝置14送入爐內(nèi)燃燒的燃料釋放出的熱量，通過燃燒爐進(jìn)入三回 程滾筒干燥裝置的加熱氣流13，引入干燥機(jī)的內(nèi)、中、外滾筒，并與其中運(yùn)動的煤炭進(jìn)行熱 交換，將煤炭所含水份汽化蒸發(fā)。經(jīng)三個回程后，含有水蒸汽的氣流8，經(jīng)除塵設(shè)備9濾去粉 塵，再經(jīng)引風(fēng)機(jī)10排出，從而達(dá)到煤炭脫水提質(zhì)的目的。 為保證煤炭脫水過程的安全及其深度脫水的需要，三回程滾筒式干燥裝置內(nèi)引入 各回程的干燥氣流溫度各不相同第一回程(內(nèi)滾筒)為直接從燃燒爐引入的高溫氣流，其 溫度仍然采用改變加熱爐燃料供給量和引風(fēng)機(jī)流量的方法實(shí)現(xiàn)；第二回程(中滾筒)為從 中混風(fēng)道引入的經(jīng)中混風(fēng)道配風(fēng)環(huán)15摻配冷風(fēng)后的調(diào)溫?zé)釟饬?，其溫度的調(diào)節(jié)采用圖2、 圖3所示系統(tǒng)，通過"配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫"的方法實(shí)現(xiàn)；第三回程(外滾筒)為從外混風(fēng) 道引入的經(jīng)外混風(fēng)道配風(fēng)環(huán)16摻配冷風(fēng)的調(diào)溫?zé)釟饬?，其溫度的調(diào)節(jié)亦采用如圖2、圖3所 示系統(tǒng)，通過"配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫"的方式實(shí)現(xiàn)。 本實(shí)施例溫度調(diào)節(jié)迅速可靠、溫度控制均勻穩(wěn)定，解決了傳統(tǒng)多回程滾筒干燥設(shè) 備在煤炭脫水提質(zhì)過程中由于加熱氣流溫度過高、難以調(diào)節(jié)控制、極易造成燃燒爆炸事故 等問題，滿足了煤炭提質(zhì)規(guī)模化安全生產(chǎn)的需要。由于實(shí)現(xiàn)了煤炭干燥流程溫度的分段調(diào) 節(jié)與均勻控制，也使煤炭產(chǎn)品規(guī)?；疃让撍氖袌鲂枨蟪蔀榱丝赡堋?br> 權(quán)利要求
多回程滾筒式干燥機(jī)溫度分回程調(diào)節(jié)及均勻控制的方法，由燃燒爐(1)、多回程滾筒干燥裝置(3)、除塵設(shè)備(9)和引風(fēng)機(jī)(10)構(gòu)成，所說的多回程滾筒干燥裝置(3)，由多層相互套疊安裝的滾筒(3)、固定在滾筒內(nèi)壁的導(dǎo)流板和揚(yáng)料板(4)、滾筒驅(qū)動裝置(12)所組成，其特征在于在多回程滾筒干燥裝置(3)的熱風(fēng)引入端，有一個分別調(diào)節(jié)和均勻控制中滾筒、外滾筒氣流溫度的配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫的設(shè)施，該設(shè)施是由配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥(19)和(21)、配風(fēng)節(jié)流口組(20)、外混風(fēng)道(24)、中混風(fēng)道(25)、內(nèi)風(fēng)道(26)、均壓配風(fēng)環(huán)(15)和(16)，溫度傳感器組(17)和(18)、工控機(jī)(IPC)(27)、伺服放大器(28)、伺服電機(jī)(29)所組成；在第二、第三個回程的滾筒環(huán)截面上，設(shè)有多個均布于圓周的配風(fēng)節(jié)流口(20)以及均壓配風(fēng)環(huán)(15)和(16)；外混風(fēng)道(24)、中混風(fēng)道(25)、內(nèi)風(fēng)道(26)，分別與配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥(19)和(21)、均壓配風(fēng)環(huán)(15)和(16)、配風(fēng)節(jié)流口組(20)和多回程滾筒干燥機(jī)的各滾筒相連通；在混風(fēng)道(24)和(25)的下游滾筒環(huán)截面上，設(shè)有均布于圓周的由多只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(jī)(IPC)(27)、通過伺服放大器(28)，對伺服電機(jī)(29)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多回程滾筒式干燥機(jī)溫度分回程調(diào)節(jié)及均勻控制的方法，其特 征在于溫度傳感器組(17)和(18)與工控機(jī)(IPC) (27)連接，工控機(jī)(IPC) (27)按偏差原 理計(jì)算出溫度傳感器組的算術(shù)平均值后，分別對配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥(19)和(21)上分別安裝 的伺服電機(jī)(29)進(jìn)行連續(xù)PID調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能對加熱氣流的溫度進(jìn)行分別調(diào)節(jié)及均勻控制的多回程滾筒式干燥機(jī)，由燃燒爐、多回程滾筒干燥裝置、除塵設(shè)備和引風(fēng)機(jī)構(gòu)成，在多回程滾筒干燥裝置的熱風(fēng)引入端，有一個配風(fēng)調(diào)溫和均勻控溫的設(shè)施，該設(shè)施是由配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥、配風(fēng)節(jié)流口組、外混風(fēng)道、中混風(fēng)道、內(nèi)風(fēng)道、均壓配風(fēng)環(huán)，溫度傳感器組、工控機(jī)(IPC)、伺服放大器、伺服電機(jī)所組成；外混風(fēng)道、中混風(fēng)道、內(nèi)風(fēng)道，分別與配風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥、均壓配風(fēng)環(huán)、配風(fēng)節(jié)流口組和多回程滾筒干燥機(jī)的各滾筒相連通；溫度傳感器組與工控機(jī)、通過伺服放大器，對伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)與控制。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)分別調(diào)節(jié)和均勻控制多回程滾筒干燥機(jī)各回程滾筒的加熱氣流溫度，解決多回程滾筒干燥機(jī)流動氣流溫度調(diào)節(jié)和穩(wěn)定均勻控制的難題。本方法適用于兩回程以上的多回程滾筒干燥機(jī)物料干燥流程的溫度分段調(diào)節(jié)與穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者劉峰, 王衛(wèi)國, 胡曉旭, 馬保國 申請人:陜西中實(shí)煤化有限公司