干燥系统（共12篇）
干燥系统 篇1
0 引言
水稻植质钵育机械化生产改变了传统水稻的生产方式,不仅能够实现水稻生产的全程机械化,而且还能保护和改善土壤的生态环境,提高水稻的产量,增加稻农的收入。在水稻机械化生产中,植质钵育秧盘的机械化生产是水稻生产机械化作业的关键。以黑龙江八一农垦大学汪春教授为首的课题组经过多年的试验研究,成功解决了秧盘生产的全程机械化问题。秧盘生产的干燥环节采用蒸汽干燥的方式,不仅干燥的质量好,干燥均匀,而且能够保护生态环境。本文主要对蒸汽干燥装置的主要组成部分蒸汽供给系统进行了研究,为植质钵育蒸汽秧盘干燥装置的设计提供了理论依据,为水稻机械化生产做出了重要的贡献。
1 蒸汽供给系统的组成和工作过程
蒸汽供给系统主要由蒸汽锅炉、蒸汽进气管道和进气控制部分组成。蒸汽进气控制部分由电磁阀、普通阀门和控制开关组成,结构见图1所示。工作时,当锅炉内的蒸汽温度达到规定要求温度的时候,操作控制开关,打开进气阀门,通过进气管道,把蒸汽通入到干燥器内。干燥过程中可以自动或手动控制电磁阀门,停止或通入蒸汽。当停电或电磁阀门出现故障时,通过普通阀门供气或停止供气过程。
2 加热能源的选择研究
蒸汽锅炉的加热设备主要有燃烧机、电加热器和燃烧设备。根据不同的加热设备,适合锅炉加热的能源主要有固体燃料(如煤、焦炭、煤矸石、页岩、木屑、甘蔗渣或生物质固化成型燃料)、液体燃料(如轻柴油、重柴油、渣油等)、气体燃料(如天然气、煤气、液化石油气混合气或生物质气体燃料)和电等[1]。这里只是对煤、柴油、天然气和生物质固化成型燃料等4种能源进行讨论。
我国的能源资源总量比较丰富,其中煤炭储量较高。截至2006年底,煤炭保有资源量10 345亿t,剩余探明可采储量约占世界的13%,仅次于俄罗斯和美国,居世界第3位;已探明的石油和天然气相对资源储量不足。我国能源消耗状况令人忧虑,据国家统计局《2007年国民经济和社会发展统计公报》显示,我国煤炭消费量占一次能源消费总量的69.5%,原油占18.3%,天然气占3.4%,水电、核电及其他一次能源占7.5%。煤炭、原油和天然气的消费占一次能源消费总量的91.2%。煤、柴油和天然气是不可再生能源,因此开发可再生能源、保证中国经济的可持续发展和造福子孙后代尤为重要。
我国拥有较为丰富的可再生能源资源,如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿kW·h,经济可开发年发电量约1.76万亿kW·h,相当于世界水力资源量的12%,列世界首位。现阶段,可开发利用的生物质能资源包括生物质废弃物,如农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、工业有机废弃物和城市固体有机垃圾等,理论储存量丰富,达50亿t左右。利用生物质能源不仅能够缓解我国的能源危机,而且能够保护和改善生态环境,因此发展潜力巨大。
稻壳是稻米加工过程中数量最大的农副产品。我国稻谷年产量约2.6 亿万t ,按质量计算约占稻谷的20 %,稻壳年产量则高达3 200 万t[2],稻秆的产量也达到3亿t左右,居世界首位。但我国稻壳和稻秆的利用率较低,许多地方将其作为废弃物烧掉或弃置农田,造成极大的资源浪费和巨大的经济损失,同时产生极大的环境污染。而生物质固化成型燃料是利用农作物的秸秆及水稻稻壳等资源,经过科学的工艺流程制得的。经试验,将秸秆固化燃料放入0.8t/h的立式锅炉燃烧,当燃料的密度在900～1 100kg/m3时,燃烧效果好,燃烧室的温度达1 060℃,比煤燃烧快15%以上,所排出烟气的有害物质大大低于《锅炉大气污染排放标准》的指标,达到了国家环保要求。因此,本装置倾向利用生物质固化成型燃料作为加热能源。另外,根据表1中的数据,利用下列公式可以求得产生4.186×107J的热量所消耗的能源价格见表2所示。
柴油和天然气要以元/L为单位的价格折算成以元/kg为单位的价格,计算公式如下,结果见表2所示。
p=1 000×p1/ρ (1)
式中 p—能源的价格(元/kg);
p1—能源的价格(元/L);
ρ—柴油、天然气的密度(kg/m3),取 ρ柴油=850,ρ天然气=800。
折合成产生4.186×107J热量所消耗各种能源的价格的计算公式为
d=10 000×p/q (2)
式中 d—产生4.186×107J热量消耗的各种能源的价格(元/4.186×107J);
p—能源的价格(元/kg);
q—各种能源发热值(kJ/kg)。
以柴油产生4.186×107J热量所消耗的能源价格为基准,则利用其他能源作为锅炉能源所节约的成本百分比如表3所示。
由表3可以看出:以柴油为基准,煤、天然气和生物质固化成型燃料节约成本百分比分别为85.8%,69.8%,87.8%。其中,生物质固化成型燃料节约的成本最多,经济效益非常可观。因此,无论是从经济效益,还是从保护环境角度来讲,本装置选择生物质固化成型燃料为蒸汽锅炉加热能源是最佳方案。
3 蒸汽锅炉的选择计算
蒸汽锅炉的选择主要考虑的是锅炉蒸发量Z总的大小。在整个干燥过程中,锅炉所提供的热量包括两部分:一是对物料进行预热所需要的热量Qundefined;二是整个过程中需要从秧盘中干燥掉的总水分W总所需要的热量Q1。
3.1 物料预热所需要的热量Qm
Qm=m(Cg+CwM)(Tb-Tg) (3)
式中 Qm—物料预热所需的热量(kJ);
M—物料含水率(干基%);
Cg—物料中干物质的比热(kJ·(kg·℃)-1)。
Cw—水的比热(kJ·(kg·℃)-1);
Tb—水的沸点温度(℃);
Tg—物料的初始温度(℃)。
m=n×R×(1-L) (4)
式中 n—秧盘的数量,根据设计要求,取n=3 000;
R—秧盘的质量(kg),取R=2.2kg;
L—秧盘的含水率(%),根据秧盘的配比,取L=19.7%;
将参数带入式(4),经计算得,m=5 299.8kg。
M=R×L/(R-R×L) (5)
将参数带入式(5),经计算得,M=0.243。
根据设计要求,设计温度为160℃,工作温度为130℃,所以取Tb=160℃。由于秧盘生产大部分是在冬季进行的,所以取Tg=5℃。由资料得Cg=0.84 kJ/(kg·℃),Cw=4.2 kJ/(kg·℃)。将以上参数带入式(3),得Qm=1 528 425.22kJ。
3.2 秧盘蒸发总水分量W总所需要的热量Q1
秧盘中,总的水分量W总共包括两部分:一是假设在预热过程中所进入的蒸汽全部凝结在秧盘上的水分量Wsteam[3];二是根据配比所需加入到秧盘中的水分量W秧盘。
Wsteam=m(Cg+CwM)(Tb-Tg)/
[Csteam(Tsteam-Tb)+λ] (6)
式中 Wsteam—物料上的凝结量(kg);
Csteam—水蒸汽的比热为(kJ/kg);
Tsteam—过热蒸汽的温度(℃);
λ—Tb温度时汽化潜热为(kJ/kg)。
由资料查得,Csteam=2.1 kJ/kg,λ160=2 082.29 kJ/kg, Tb=160℃, Tsteam=160℃,带入式(6)可得,Wsteam=734.07kg。
W秧盘=n×R×L (7)
经计算得,W秧盘=1 300.2kg。
W总=Wsteam+W秧盘 (8)
经计算得,W总=2 034.27kg。
Q1=W总×λ160 (9)
经计算得,Q1=4 235 612.5kJ。在干燥过程中所需要的总的热量为
Q总=Q1+Qm (10)
经计算得,Q总=5 764 037.78KJ。
假设要对秧盘连续烘干t小时,则每小时所需要的热量为K。由于秧盘生产大部分在冬季进行,整个干燥过程能量损失严重,在计算过程中要乘以修正系数ζ以弥补损失的能量,则
K=ζ·Q总/(4.18×t) (11)
式中 ζ—修正系数,取ζ=2;
t—连续烘干时间,取t=10h。
经计算得,K=1 154.46MJ/h。
3.3 蒸汽锅炉蒸发量Z总的选择
根据安达奇放锅炉厂提供的数据,蒸发量为0.5t的锅炉,每小时提供大约1 255.8MJ的热量,所以植质钵育秧盘干燥系统选择0.5t的蒸汽锅炉作为加热锅炉,具体参数见表4所示。
4 进气管的选择计算
蒸汽供给系统的进气管设计原则:一是能够保证快速进气;二是进气控制容易;三是保证管路的安全;四是能够保温。遵循上述原则,经过试验,蒸汽的进气速度选择为v进=50m/s,利用电磁阀和普通阀门来控制进气,在电磁阀出现故障或断电的情况下,保障系统能够正常工作,见图1所示。保温层采用石棉作为保温材料,保温厚度为100mm。根据无缝钢管的特点,进气管采用壁厚为3mm的无缝钢管。钢管直径为
undefined (12)
式中 d—进排气管的直径(m);
m—进排气的质量流量(kg/s),进气的流量根据蒸汽锅炉的额定蒸发量计算得到m=0.139m/s;
ρt—额定蒸汽温度下的蒸汽密度(kg/m3),取 ρt=2.163kg/m3;
v—蒸汽的进气速度,取v进=50m/s。
计算得d进≈40.5mm。根据无缝钢管的规格表,取进气管的直径为38mm。
5 结论
1)水稻植质钵育秧盘蒸汽干燥装置采用生物质固化成型燃料作为加热能源,如果在某些地方没有生物质固化成型燃料,则采用煤来代替。
2)根据研究结果,利用蒸汽干燥克服了其他干燥方式干燥秧盘所带来的缺陷,在实际生产中可以推广应用。
3)蒸汽干燥设备价格高,设备复杂,干燥设备是在高温高压下工作的,具有一定的危险性,如条件具备,可以考虑采用更加好的干燥方式。
摘要：水稻秧盘干燥是秧盘生产过程一个重要环节,采取何种干燥方式对于秧盘的干燥质量具有非常大的影响。对比试验表明,蒸汽干燥具有干燥质量好、干燥均匀和保护生态环境等优点,因此水稻秧盘干燥装置采取蒸汽干燥的方式。为此,论述了蒸汽干燥装置加热能源的选择、蒸汽锅炉的计算选择和进气管道的计算选择,为水稻秧盘干燥装置的设计提供了理论依据,为黑龙江乃至全国水稻机械化生产做出了重要贡献。
关键词：水稻,秧盘,蒸汽干燥
参考文献
[1]丁崇功.工业锅炉设备[M].北京:机械工业出版社,2005:15-73.
[2]李燕红,欧阳峰,梁娟.农业废弃物稻壳的综合利用[J].广东农业科学,2008(6):90-92.
[3]连政国,王延耀,李考年,等.过热蒸汽干燥水分凝结的试验研究[J].莱阳农学院学报,1998,15(4):293-296.
干燥系统 篇2
组号： 第十九组 小组成员：陈永秀、张丁文、刘红申、曹嘉元
贡献度排名
第一名：曹嘉元 第二名：陈永秀 第三名：张丁文 第四名：刘红申
目录
第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析...........................................................................................4
1.1喷雾干燥塔背景描述........................................................................................................4 1.2 喷雾干燥塔工艺流程简介...............................................................................................4 1.3 燃烧系统..........................................................................................................................4 1.4干燥系统...........................................................................................................................6 1.5 投料系统..........................................................................................................................7 1.6除尘系统...........................................................................................................................7 第二章、控制系统的硬件设计.....................................................................................................9
2.1 喷雾干燥塔控制功能描述..........................................................................................9 2.2 如何使用好喷雾干燥塔.................................................................................................10 第三章 喷雾干燥塔组态王实现图...............................................................................................14 第四章、控制系统流程图.............................................................................................................15 4.1 燃烧系统流程图.............................................................................................................15 4.2 投料系统流程图.............................................................................................................17 4.3 燃烧系统流程图.............................................................................................................18 4.4 除尘系统流程图.............................................................................................................19 第五章 控制plc梯形图..............................................................................................................21 第六章、控制系统调试报告.........................................................................................................22 6.1系统准备阶段..................................................................................................................22 6.2点火启动过程..................................................................................................................22 6.3投料系统进入工作过程..................................................................................................22 6.4除尘系统进入工作..........................................................................................................22 6.5手自切换系统..................................................................................................................22 6.6安全保护系统..................................................................................................................22 6.7报警系统..........................................................................................................................22 6.8真实调试结果..................................................................................................................22 第七章 心得体会..........................................................................................................................23
第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析
1.1喷雾干燥塔背景描述
喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。1.2 喷雾干燥塔工艺流程简介
喷雾干燥塔P&ID图如图1-1所示。按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。
图 例：溢流阀排风机除尘器T干燥塔PT手动阀电磁阀电动调节阀鼓风机T料浆罐助燃风机料浆泵火检探头加热器增压泵供油泵燃料油箱油包点火变压器联动调节
1-1 喷雾干燥塔P&ID图
1.3 燃烧系统
燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、点火变压器、火检探头、助燃风机等。
当系统启动后，供油泵运转，燃油通过溢油阀在回路中运行，这样第一可以加快点火时候的系统响应速度，第二可以检测回路的工作是否正常。按下点火按钮后，助燃风机启动，进行五分钟的吹扫过程在吹扫的同时点火，可以把残留的可燃物燃烧掉，防止在点火的时候由于可燃物过多，导致爆炸事故。吹扫结束后开增压泵开始投油，投油负荷定为额定负荷的45%，投油30s后断点火变压器，此时火检，若火检输入信号为1则说明点火成功，继续投油保持燃烧，然后再升负荷。若火检信号为0，则说明点火不成功，立即停止投油，助燃风机进行吹扫五分钟，为下一次的点火做好准备。主油回路采用双电磁阀串联的目的为保持截止的可靠性，燃料调节阀和助燃风机调节阀联动，使风和燃料的按比例变化。
燃烧系统的I/O表如下表所示。
1.4干燥系统
干燥系统的主要设备有鼓风机、干燥塔、除尘器、排风机。
在干燥系统中，鼓风机将空气送入换热器中加热，热空气进入干燥塔干燥所需物质，接着干燥塔出口的热空气进入除尘器进行除尘，最终通过排风机排入大气。系统启动的时候运行鼓风机和排风机，因为提前开不影响系统的安全性，同使在点火的初期还有保护加热器的作用。同样在停止系统的时候最后停风机，同样使保护作用。
在干燥系统中，涉及到空气温度和干燥塔内负压控制。温度的控制包括热空气进口温度、烟气出口温度、干燥塔出口温度，其中热空气进口温度是调节燃油量（即燃油调节阀的开度）的主要依据。干燥塔的负压是改变排风机转速（主要通过变频器实现）的主要依据，干燥塔的出口温度是给料多少的主要依据，当排烟温度超过一定温度的时候声光报警，等待运行人员确认。
干燥系统的I/O下表所示。
1.5 投料系统
投料系统的主要设备有料浆灌、溢流阀、电磁阀、料浆泵、喷雾装置。投料系统在点火成功后，温度满足一定数值的时候，启动料浆泵，经过雾化，喷入干燥塔，物料经干燥后从下面的排出合格产品。同时，根据控制目标自动增/减料枪，保证干燥效果。
投料系统的主要控制信号为料浆出口压力，根据干燥内负压和温度控制料浆出口压力在一定范围内，以确保料浆的雾化效果。
投料系统的I/O表如下表所示。
1.6除尘系统
除尘器属于喷雾干燥塔的外围设备，除尘器外壁布置了三只气锤，内部设置八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。
除尘系统为达到除尘效果要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，同时8只布袋按固定的时间间隔进行反吹。除尘器布置在干燥塔旁，在负压控制中可以考虑到除尘器的反吹会造成干燥塔塔内负压的明显波动。此时应该禁止负压检测信号的信号输出，在反吹过后回复正常以后，再解除信号的输出指令。
除尘系统I/O表如下表所示。
其他功能、另外还有一些I/O点起报警、就地指令等一些重要功能具体表如下表 所示。
第二章、控制系统的硬件设计
2.1 喷雾干燥塔控制功能描述
良好的控制系统的主要指标是安全和经济，本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定，并以安全作为优化目标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑：顺序启动功能、安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的主要功能如下：
（1）、自动顺序启动功能
系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机，鼓风机，助燃风机，供油泵，增压泵的顺序启动。（2）、安全停机功能
可以自动按供油泵，电磁阀，助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。（3）、自动点火功能
实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，此时按下“点火”按钮并保持2秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点火”按钮，系统不予响应。（4）、熄火自动保护功能
点火过程和正常运行中因出现熄火信号，系统能自动保护设备安全，并恢复到点火准备状态。（5）、系统安全保护功能
系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值5秒，打开“紧急排放阀”；出口温度超过故障限值1分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。（6）、状态检测和自动警报功能
系统进口温度，出口温度，排烟温度，塔内塔内负压，料浆压力异常时提供光字牌提示和声音报警，并具有报警保持，等待确认功能（7）、自动投入喷枪和撤除喷枪功能。
在“自动模式”下，当投料温度升高时增加燃烧量，温度升高到一定值，自动增加一根喷枪；当投料温度降低时减少燃烧量，温度降低到一定值时自动减少一根喷枪。
（8）、指示灯测试功能
在任何情况下，系统都可以检测指示灯是否能够正常使用，按下“灯测试”按钮，所有指示灯点亮，取消“灯测试”按钮，所有指示灯回复原状态。（9）、点火之后系统进入手动控制，当满足一定条件后系统自动切换到自动控制。
2.2 如何使用好喷雾干燥塔 技术指标
水分蒸发速率最大为: 10 kg 气体干燥速率最大为: 150 kg/h 注入空气速率 350 °C。
主要功能
可将溶液状态的物料喷入喷雾干燥塔中，物料干燥后呈固体粉末状态出料。
应用范围
用于生物农药，医药，食品微生物的干燥。特点：
1、干燥速度快，完成只需数秒钟；
2、适宜于热敏性物料干燥；
3、使用范围广：根据物料的特性，可以用于热风干燥、离心造粒和冷风造粒，大多特性差异很大的产品都能用此机生产；
4、由于干燥过程是在瞬间完成的，产成品的颗粒基本上能保持液滴近似的球状，产品具有良好的分散性，流动性和溶解性；
5、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序，简化了生产工艺。对于产品的粒径、松密度、水份，在一定范围内，可改变操作条件进行调整，控制、管理都很方便；
6、为了使物料不受污染和延长设备寿命，凡是与物料接触部分，均可以采用不锈钢材料制造。作用原理
空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器，喷雾成极细微的雾状液珠，与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，微尘物料由脉冲布袋收集器收集，废气由风机排空。
喷雾干燥塔常见毛病与修复 粘壁现象
主要原因：
（1）进料量太大, 不能充分蒸发；（2）喷雾开始前干燥室加热不足；（3）开始喷雾时, 下料流量调节过大；（4）加入的料液不稳定。
补救措施：
适当减少进料量;适当提高热风的进口和出口温度;在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止;检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。
水分含量高
主要原因：一般是排风温度太低。
补救措施：适当减小进料量, 以提高排风温度。纯度低 主要原因：
（1）空气过滤效果不佳；（2）积粉混入成品；（3）原料纯度不高；（4）设备清洗不彻底。
补救措施：
检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换;检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流;喷物前应将料液过滤;重新清洗设备。
粉粒太细 主要原因：含固量太低或进料量太小。
补救措施：提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。
跑粉现象
主要原因：旋风分离器的分离效果差。补救措施：
（1）检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形；（2）提高旋风分离器进出口的气密性；
（3）检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。
喷头转速低
主要原因：离心喷头部件出了故障。补救措施：检查喷头内部件。
蒸发量低
主要原因：
(1)整个系统的空气量减少；(2)热风的进口温度偏低；
(3)设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。补救措施:(1)检查离心机的转速是否正常；(2)检查离心机调节阀位置是否正确；
(3)检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞；(4)检查电网电压是否正常；(5)检查电加热器是否正常工作；(6)检查设备各组件连接是否密封。
喷头振动
主要原因：
（1）喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形；
（2）离心盘动平衡不好。补救措施：
（1）检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗；（2）发现主轴有异常, 要进行更换；（3）对离心盘的动平衡重新调整或更换。
操作注意事项：
1、首先开启离心风机，然后开启加热器，并检查是否漏气、如正常即可进行预热，因热风预热决定着干燥设备的蒸发能力，在不影响被干燥物料质量的前提下，应尽可能提高进风温度。
2、预热时干燥室顶部安放雾化器处，干燥室部和旋风分离器下料口处必须密封，以免冷风进入干燥室，降低预热效率。
3、当干燥室进口温度达到设定温度时，开启离心喷头，当喷雾头达到最高转速时，开启进料泵，加入清水喷雾10分钟后更换成 料液，进料量应由小到大，否则将产生粘壁现象，直到调节到适当的要求。料液的浓度应根据物料干燥的性质来配制，以保证干燥后成品有良好的流动性。
4、干燥成品的温度和湿度，取决于排风温度，在运行过程中，保持排风温度为一个常数是极其重要的，这取决于进料量的大小，下料量稳定，出口温度是比较稳定的。若料液的含固量和流量发生变化时出口温度也会出现变动。
5、产品温度太高，可减少加料量，以提高出口温度，产品的温度太低，则反之。对于产品温度较低的热敏性物料可增加加料量，以降低排风温度，但产品的温度将相应提高。
第三章 喷雾干燥塔组态王实现图
第四章、控制系统流程图
4.1 燃烧系统流程图
启动以上均满足的情况下，点火许可。否长按点火指令2秒排风机是延时5s投鼓风机否否在吹扫条件满足条件下，连续吹扫5分钟10s后火焰正常是点火成功，系统准备好。吹扫成功是紧急停炉或停止指令是否投料系统投助燃风机停止供油泵供油泵不泄露的情况下，投燃料供油泵。停止燃料电磁阀投燃料增压泵停止助燃风机停止增压泵、调节阀、点火变压器投燃料电磁阀否停止指令投燃料调节阀是停止鼓风机、延时5s后停排风机投点火变压器结束 图4.1燃烧系统流程图 当按下开始按钮2s后，启动排风机，延时5s后，启动鼓风机，使干燥塔内保持负压。
1.启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫5分钟，若在吹到过程中某个开启的排、鼓风机停止，则重新吹扫。吹扫过程中，吹扫进行中指示灯亮，吹扫结束后，指示灯灭。
2.吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时，点火许可，同时点火许可灯亮。
3.长按点火指令两秒，若十秒后火焰正常，则点火成功，在无急停指令和停止指令的情况下，系统准备完毕，系统准备完毕指示灯亮，等待投料，同时自动转为手动。否则依次停止供油泵、燃料电磁阀、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器，若有停止指令，则依次停止鼓风机、排风机。否则，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。恢复到点火准备状态。4.2 投料系统流程图
点火成功，系统准备完毕。否投料温度达到最低温度值是手动状态自动状态料浆泵喷枪A、B、C投料浆泵，延时5秒喷枪A.否则停止料浆泵、喷枪A。当投料温度达到中等温度设定值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到最高温度设定值时，投喷枪C.否则停止喷枪C。结束 图4.2投料系统流程图
系统准备完毕后，当投料温度未达到最低值时，为手动状态，可以通过手动头料浆泵、喷枪。
1.当投料温度达到最低值时，自动由手动转到自动状态，先投入料浆泵。延时 5s，投喷枪A，不满足时则停止，转为手动。
2.当投料温度达到中温度值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。3.当投料温度达到高温度值时，投喷枪C。否则停止喷枪C。
4.3 燃烧系统流程图
工作时，出现相关参数异常。排风温度异常塔内负压异常进口温度异常出口温度异常声音报警同时闪光报警。报警确认闪光变为平光。故障解除报警灯熄灭结束
图4.3燃烧系统流程图 正常干燥过程中，若相关参数异常时，则会进行相应的报警警示。
1.当排风温度异常时，会出现声音报警，同时排风温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
2.当塔内负压异常时，会出现声音报警，同时塔内负压异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
3.当进口温度异常时，会出现声音报警，同时进口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
4.当出口温度异常时，会出现声音报警，同时出口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。
4.4 除尘系统流程图
系统准备完毕，正常运行时。已投入气锤B已投入气锤B已投入气锤A小火位置大火位置手动状态自动状态自动状态自动状态自动状态自动状态每20秒气锤A自动击打5秒每20秒气锤A自动击打5秒每20秒气锤A自动击打5秒投入正吹布袋1、2、3、4，延时55秒投入正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时55秒投入反吹布袋1、2、3、4，延时5秒投入反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时5秒气锤A、B、C正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8否急停指令，熄火信号或停止是手动状态自动状态延时一分钟，停止各设备。结束 图4.4除尘系统流程图
1.点火成功系统准备完毕后，在系统未达到相关要求时，设备启动为自动状态，可以手动投入气锤和布袋。
2.当小火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋1234，延时55s，反吹布袋1234，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。
3.当大火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋12345678，延时55s，反吹布袋12345678，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。
4.手动投入气锤后，则气锤变为自动状态，每20s自动击打5s。
第五章 控制plc梯形图 21
第六章、控制系统调试报告
6.1系统准备阶段
启动前的指示灯检测——检测系统是否满足点火条件——系统准备完毕。
6.2点火启动过程
系统启动——开机吹扫（10s）——吹扫指示灯亮，排风机、鼓风机工作——吹扫结束后吹扫指示灯灭，风压正常——启动燃料泵——10s后启动增压泵——10s后启动燃料电磁阀和助燃风机——油压正常——10s后启动点火变压器——点火成功——10秒后关闭点火变压器。
6.3投料系统进入工作过程
进口温度的判定——进口温度正常——5s后启动料浆泵——料浆压力的判定——料浆压力正常——5s后按进口温度范围选择开启喷枪个数
6.4除尘系统进入工作
点火指令长按2秒——启动排风机——10s后启动鼓风机——除尘器的3个气锤按一定频率工作——除尘器的8个布袋每2个一组按顺序以一定的时间间隔工作规定的时间
6.5手自切换系统
按下手/自切换键，PLC脱离对设备的控制，同时切换到手动控制面板；再按下手/自切换键，切换到PLC控制状态，PLC恢复对设备的控制，同时切断手动控制面板对设备的控制。
6.6安全保护系统
停机条件——料浆泵，喷枪，燃料泵，助燃风机瞬间停止工作——5s后燃料增压泵停止工作——5s后燃料电磁阀停止工作——鼓风机和排风机保持工作（吹扫），布袋除尘器停止工作——吹扫停止——系统准备完毕。
6.7报警系统
报警系统预计实现的功能如下：
报警条件达成（熄火报警除外）——对应指示灯闪烁，报警蜂鸣器持续报警——按下确认键——指示灯切换成平光，蜂鸣器停止报警。注：该过程可以循环工作，即按下确认键后第二个报警信号依然可以出发同样的报警。
6.8真实调试结果
上面为预期要达到的结果，在程序完成之后经调试，发现系统准备阶段的顺序启动与顺序停止能成功实现，投料系统与除尘器系统也能成功实现，手自动切换、安全保护系统也能实现，在报警系统方面我们存在着不足，就是报警声音必须通过报警确认之后才能消除，不能通过其他方法来消除报警声音，这个与实际不符 合，另外还有一个变频器的使用不是很熟悉，所以这个功能也没有实现，总体上来说还是实现了大部分功能。
第七章 心得体会
回顾起此次的PLC课程讨论课，至今我仍感慨颇多。从理论到实践，从程序完成到程序连线调试再到最后的完成。在这两个星期的时间里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多有用的东西，不仅巩固了以前学到的PLC知识，而且学到了许多在课本上没有的知识，同时也懂得了一些程序运行的窍门，加深对 PLC控制系统的理解与掌握。
这次的讨论课让我感觉到理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，就像在课程设计中，好多东西自己明明知道，但是就是不会用或者是设计出来的程序有错误，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计过程中遇到了不少的问题，可以说是困难重重，有程序本身错误，模拟量不是很会，程序不完善前后限制，连线失误等等问题，这毕竟是第二次做的，难免会遇到各种各样的问题。但是这个不严重，在设计过程中，发现自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻掌握得不够牢靠，通过这次之后，一定把以前多学过的知识弄熟。
干燥系统 篇3
关键词:东风10D型机车 JKG型风源净化装置 空气压缩机 制动机
1 问题的提出
目前,中石化济南分公司使用的是两台DF10D型调车机车。机车在工作过程中,要频繁的进行制动和缓解,从而达到机车车辆启动和减速停止,尤其是调车机车,在中石化济南分公司,由于编组线长度限制,以及装车股道多,机车车辆的制动尤为频繁。因此,机车制动系统运行的状态直接影响到调车作业的行车安全。
机车车辆上制动机使用的压缩空气,是由机车的空气压缩机从大气中获得并压缩制作的,在取得压缩空气的同时,大气中的灰尘和水蒸气经过压缩后,其浓度按照压力成倍增加,再加上空气压缩机工作时一部分雾状的润滑油混入到压缩空气中,便形成了污染压缩空气的三大有害物质。这些有害物质随压缩空气进入机车车辆的空气管路后,将造成管道和零件的锈蚀,加速运动系统的磨损,或垫住阀口、堵塞空气管路、卡死柱塞等故障,影响了空气管路系统的正常使用。尤其从压缩空气中析出的凝结水,不仅磨蚀管道和阀类零件,恶化阀类的工作环境,缩短制动机和气动机械的使用寿命。
2 JKG型风源净化装置工作原理
要排除空气管路里面的凝结水,定期排水(总风缸排水、压缩机排水等)仅是治标措施,真正治本的途径,在于降低压缩空气的湿度,使贮存在总风缸内的压缩空气不呈饱和状态,其湿度降低到管路系统最恶劣的工况下均不出现凝结水。
现在两台DF10D 型调车机车均采用的是JKG型风源净化装置,该装置是一种无热再生双塔式连续工作的压缩空气装置,该装置将油水分离器独立设置,主要由干燥塔、进气阀、排气阀、出气止回阀、电控器、电空阀等主要部件组成。机车采用双塔,一个塔在执行干燥功能的同时,另一个塔就执行再生功能,利用干燥塔上的控制器对两塔进行固定周期的切换,循环实现干燥和再生功能。这种再生方法简单实用,易于实现与压缩机工作的同步性,使干燥系统长期保持高效工况。
空气干燥塔的工作是与空气压缩机的工况相联系的,当空气压缩机启动时,电控器同时得到通电信号,电控器使一个电空阀处于得电供气状态。另一电空阀处于失电排气状态,从空气压缩机来的压缩空气经过冷却后,由油水分离器分离出其中的液态粒子,然后进入干燥塔,当空气压缩机工作得到干燥器转换周期时,在控制器的控制下自动转为另一干燥塔工作,如此两塔交替干燥。每次空气压缩机停机时,电磁排污阀能将油水分离器中的压缩空气及油分和水分予以排出,从而达到从根源上净化机车压缩空气的目的。
3 典型故障汇总以及原因分析
分公司自2002年开始使用DF10D型调车机车以来,详细记录了两台DF10D型调车机车的运行情况和故障记录,以下是两台机车使用以来风源净化系统故障情况汇总(见表1):
尽管机车的风源净化装置降低了制动机故障率,但是空气干燥系统本身的维护处理不及时到位同样影响机车的运行安全,机车两个再生干燥塔本身存在设计缺陷,每次压缩机泵风完成后转换干燥塔干燥和再生功能,这种形式有种明显缺点就是每次泵风时间长短不定,因此再生时间长短也不一定,长时间实用,容易造成干燥塔再生情况不好,从而影响整个干燥系统的干燥效果,因此有必要进行改进。
4 改进措施
为保证机车运行安全,车间根据机车运行情况和风源系统的故障记录,于2005年底对两台机车安装干燥塔定期转换数字控制器,保证风源干燥系统的干燥和再生效果。同时加强人员和设备管理,制定详细的管理措施。
在干燥塔上安装数字定时转换器,固定每个干燥塔的干燥吸附状态和再生状态的时间长短,具体是当空气压缩机工作时,指示灯亮的干燥塔进入再生状态,指示灯不亮的干燥塔处于干燥吸附状态,当压缩机连续工作达到72秒时,电控器发出转换信号,指示灯熄灭,该塔的排气阀关闭,一个再生周期结束,另一个塔继续执行干燥吸附功能,此时,控制器继续读秒,待灯灭后18秒,干燥塔的指示灯亮,该塔进入再生状态,排气阀开启,排出压力空气。计算下来干燥塔的正常转换周期为90秒。如果压缩机连续工作时长低于72秒,数字控制器也将停止读数,于下次空气压缩机工作后继续累计,直到90秒双塔才发生转换再生和干燥吸附过程。
对于空气干燥系统的具体管理,制定几条措施:①机车的小修时必须更换干燥系统内所有的橡胶密封件,防止橡胶件变形失效。②每季度要对干燥系统进行一次全面检查,打开检查干燥塔滤网和干燥剂状态,发现干燥情况不良或者失效的要及时更换。③每四年机车进行中修时,必须更换干燥剂,清洗各管路和控制风路,同时调试电控器动作参数至规定范围内。④组织对乘务人员进行培训,提高乘务员的应急故障处理,提升乘务员业务水平。
5 改进后效果
通过对机车风源净化装置进行有目的的改进,同时加强对乘务员的培训,改造前后对比可以很清楚的发现风源净化装置的故障率明显下降,在节约了检修成本的同时,最主要保证了机车车辆制动系统的工作性能更加稳定可靠,为机车车辆的安全运行提供了最有力的保障。
6 风源净化系统安全隐患及改进建议
由电磁排污阀的工作原理可知,只要空气压缩机停止工作,电空阀线圈就得电,排污阀就打开,对于调车机车而言,单机停留时间长,空气压缩机有可能长时间不工作,这样就容易造成电磁排污阀电空阀线圈长期处于得电状态,极易发生烧损,造成电空阀不工作,电磁排污阀故障。根据目前的技术状况和实际环境,建议在电磁排污阀上加装延时约60s左右的时间继电器,使得电空阀线圈在得电60s后自动断电,这样做既保证了排油排水效果,同时又缩短了电空阀工作时间,从而延长了线圈的使用寿命。
7 结束语
电石渣干燥系统的优化 篇4
1 电石渣干燥系统
电石渣干燥工艺流程见图1, 电石渣从储库里通过皮带输送机和Fu拉链机喂入干燥器, 与来自增湿塔的窑尾热风在干燥器内混合进行烘干, 将其水分降至小于2%, 然后被电石渣干粉库顶的高效旋风分离器收集。干燥器下部设置的卸料系统 (分格轮、螺旋输送机和提升机) 将大块杂物和矽铁等送入矽铁仓, 然后通过汽车外排。增湿管道设置在出预热器管路上, 当进入窑尾电除尘器的气体温度过高时, 可以开启喷雾装置降低气体温度。在增湿管道底部收集的粉状物料与来自生料磨的成品生料粉一同进入生料均化库。
2 存在问题及原因分析
1) 在生产初期, 增湿管道的喷雾装置工作不正常, 导致增湿效果不好时, 管道收集的大量湿物料造成增湿管道锥部安装的分格轮经常卡死, 湿物料不能进入生料均化库, 需大量外排, 造成了物料浪费, 同时系统漏风十分严重, 影响烧成系统的热工稳定。
2) 烧成系统热工不稳定或者窑尾高温风机跳停会造成干燥系统负压较小, 电石渣输送设备的延时停机使电石渣依然进入干燥器, 加上原本在干燥器内的电石渣, 大量电石渣不能被及时干燥收集, 堆积在干燥器锥部, 造成堵塞, 分格轮卡死, 无法排出电石渣。这样又加重了烧成系统的热工波动, 影响了电石渣干粉的产量, 清理起来也比较麻烦。
3 采取的措施及效果
将增湿管道和干燥器下的分格轮均换成翻板锁风阀;新增一台螺旋输送机将增湿管道收集的物料输送至干燥器下部的螺旋输送机里, 停用原来的增湿塔至生料均化库的Fu拉链机;将电石渣进入干燥器前的分格轮更换成回转滤饼喂料机, 确保外加湿电石渣量的稳定性;在进入矽铁仓的提升机出口处安装一个三通分料阀, 一路直接进入矽铁仓, 另一路上安装回转卸料器将部分物料再次送进干燥器, 优化后的电石渣干燥工艺流程见图2。
干燥系统 篇5
一．用途
202A系列干燥箱最高温度均为200℃。它适用与烘焙，干燥箱热处理或其他加热用。也是实验室常备仪器。
干燥箱之工作温度可由室温+5℃起至最高温度止，在此范围内可任意选定工作温度，选定后可借箱内自动控制系统使温度恒温。
本干燥箱结构精密，控温灵敏准确，操作简单，工矿及大专院校科研单位等均可采用。202A系列是新一代产品，采用了最新颖的数字显示仪表进行测温，控温灵活，准确，清晰直观。
二．结构
干燥箱由薄钢板构成，工作室与箱体外壳间以玻璃纤维作保温层材料。箱门中间有一玻璃窗，以供观察工作室内之情况。
开启箱顶排气阀可使工作室温之冷热空气得以对流交换，温度控制用热胀式控制器或数字显示仪表自动恒温调节。全部电器操作设备均装于箱侧控制层内。控制层内有侧门可以卸下，以备检查或修理线路时用。
电热器装于箱体内工作室下，共分二组，即“加热1”“加热2”，并有指示灯指示加热工作，灯亮表示电热器工作，灯灭表示加热停止。
三．使用和注意事项
1． 接上电源后，即可开启2组加热开关，再将控制仪表的按键设置你所需要的温度即可。指示灯亮，同时可开启开关，使其工作。
2． 当温度升到所需的温度时，指示灯灭。刚开始恒温时可能会出现温度继续上升，此乃余热影响，此现象约半小时左右会趋于稳定。在恒温过程中，借助箱内控温器自动控温，不用人工管理。3． 恒温时可关闭一组加热开关，只留一组电热器工作，以免功率过大，影响恒温的灵敏度。4． 该箱应放在室内水平处。
5． 应在供电线路中安装铁壳的闸刀开关一只，供此箱专用，并将外壳接地。6． 通电前请检查本箱的电器性能，并应注意是否有断路或漏电现象。
7． 待一切准备就绪，可放入试品，关上箱门同时旋开顶部的排气阀，此时即可接上电源开始工作。
8． 不可任意卸下侧门，扰乱或改变线路，唯当该箱发生故障时可卸下侧门，按线路逐一检查。如有重大故障时，可与本厂联系。
干燥系统 篇6
【关键词】DCS；远程I/O；PA66干燥；应用
前言
DCS（Distributed Control System）控制系统是以PLC为基础对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。该系统将若干台PLC分散应用与过程控制，全部信息通过通讯网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个系统继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点。克服了常规仪表功能单一的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面的集中，又实现了在功能、负荷和稳定性三方面的分散[1]。DCS系统在PA66干燥系统的生产过程控制中起着重要的作用。
PA66（聚酰胺66或尼龙66）切片广泛用于机械制造、汽车工业、化学以及其它需要抗冲击性和高强度要求的产品。如齿轮、泵体叶轮、高压密封、电线包内层等[1]。目前国内的尼龙66行业受到汽车工业的需求带动，生产势头较好，为提高PA66的产品质量和生产能力，降低成本，保证生产的稳定性和安全性，很多化工企业对生产的自动化程度提出了更高的要求。
1、DCS的特点
DCS是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起应运而生的综合控制系统，在系统功能方面，DCS和集中式控制系统区别不大，但在系统功能的实现方法上完全不同。首先DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。系统网络对于整个DCS的实时性、可靠性和可扩充性，起着决定性作用，而且DCS系统的网络具有很强的在线网络重构功能。其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制功能的网络节点。一般一套DCS要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统失效，提高了系统的可靠性，也可以使各个站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的稳定性[2]。
2、PA66干燥系统的工艺流程
中平能化集团的PA66干燥系统采用氮气干燥系统。首先切片通过输送系统送到湿料仓，经过氮气的置换系统，把仓内氧气置换出去。然后通过一个回转阀使切片落入干燥塔内。干燥加热系统通过除氧罐（内部装有催化剂），在催化剂的作用下把管道内氧气除去，然后经过加热器对PA66切片进行温度加热（200-220℃）。通过5个小时左右的氮气加热除去切片内部的水分和增加粘度，加热过的氮气经过管道除尘器和除湿机，对氮气进行除水和除尘，然后进行循环使用，既环保又节能。根据PA66的干燥工艺流程和厂方要求，中平能化集团的PA66干燥系统采用了德国西门子全套的DCS控制系统，PLC采用西门子S7-300，组态软件采用WINCC对系统进行监控。该系统通过现场控制站（I/O）、数据通讯系统、人机接口单元把控制任务分配到现场，便于分散控制，降低了事故发生对整个系统的影响。
3、系统硬件设计
该DCS硬件包括控制站硬件、操作站硬件和网络硬件3部分。控制对象主要有干燥塔温度、干燥加热温度、干燥加热流量、料位探测仪、氧含量分析仪及调节阀等。监控系统硬件由电源单元、CPU单元、输入输出单元、通讯单元、操作站单元和网络部件构成。
3.1控制站硬件
控制站硬件包括机柜、机笼及系统供电、主控制卡CPU、数据存储卡和I/O卡件[3]。其中机笼分为电源机笼和卡件机笼。电源机笼可以配置4个电源模块，卡件机笼主要放置各类卡件，一个卡件机笼有20个槽位，用来放置2块主控制卡，两块数据储存卡和16块I/O卡件。机笼背面有4个SBUS-S2网络接口、一组电源接线端子和16个I/O端子接口插座。
3.2操作站硬件
操作站硬件负责显示控制站采集的信号点，并下达操作员的命令到控制站，同时对一些实时或历史数据进行保存，它是DCS中不可缺少的硬件组成部分。操作站的硬件是由工控机PC机（包括计算机主机、显示器及键盘鼠标等）、操作台、打印机和操作员软件狗等组成。
3.3网络硬件
网络硬件包括网卡、通讯线缆以及其它网络辅助配件等，它负责控制站和操作站之间或操作站与操作站之间不同设备的信息传输，并实现系统的扩展。
4、系统软件设计及组态监控
为了保证产品的质量稳定和设备安全运行，干燥加热系统的温度必须控制在规定的范围内[4]。如果温度超过允许的范围，就会因为温度过高而影响产品的质量。为了有效监视该干燥气体的温度，并以直观的方式显示出来，同时给出报警指示信息，以指导生产操作人员进行适当的操作，需要对DCS的软件和硬件进行组态配置即组态设计。包括控制站、操作站等硬件设备在软件中的配置，操作站的画面设计，流程图的绘制、控制方案的编写及报告制作等。操作人员操作台的计算机鼠标和键盘，通过软件对象列表中相关对象的调用即可对生产系统的运行设备仪表进行查看、调节和控制。主要实现的操作功能有实时和历史报警操作，控制设备画面操作，实时和历史趋势操作，报表画面操作等。
5、结束语
DCS控制系统已经在中平能化集团PA66干燥系统生产线上得以成功应用，该系统自投运以来运行稳定、可靠，各项功能如数据采集、模拟量控制、顺序控制和连锁以及人机操作界面等功能都得以实现，保证了生产线的安全稳定运行。通过应用DCS控制系统，使得操作人员能够方便快捷地控制各个参数，确保生产工艺流程的稳定性，同时降低了操作人员的劳动强度，提高了系统的安全性及工作效率，得到了用户的好评。
参考文献
[1]高俊刚，李源勋.高分子材料.化学工业出版社出版社，2009.06.01.
[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术.北京航空航天大学出版社，2003.09.01.
[3]吴锡祺，何镇湖.多级分布式控制与集散系统[M].中国计量出版社，2001.07.
[4]张则军，陈永明，罗麟.浅析DCS温度调节回路故障对生产影响的改进思路[J].化工自动化与仪表，2008，35（4）：84-86
作者简介
闫红伟，男，1981年11月，河南许昌人，初级职称，05年毕业于郑州轻工业学院电气信息工程学院自动化专业，现工作于郑州中远干燥技术有限公司。
磨煤干燥系统优化研究 篇7
关键词：磨煤干燥,ASPEN,模拟
煤炭作为我国能源主体的格局将在很长一段时间内不会改变。随着我国出现越来越严重能源安全问题,煤化工已成为社会关注的热点,并因此得到快速发展[1]。
在加压气流床粉煤气化技术中,利用氮气将煤粉从常压粉煤仓送到加压粉煤仓,再以较高的固气比将其喷送到气化炉烧嘴[2]。在送往气化炉之前,磨煤干燥是整个系统不可或缺的部分,其为下游工序提供合格的煤粉产品。有必要对整个磨煤干燥系统进行优化设计研究。
1 磨煤干燥系统工艺流程
来自煤储运系统的原煤由带式输送机卸入原煤仓中。原煤仓上部设置有原煤仓过滤器以收集原煤从带式输送机上卸下时扬起的煤粉,从而改善工作环境,原煤仓过滤器收集的煤粉定时清除并卸入到原煤仓中。原煤仓过滤器后设置有原煤仓过滤器风机,干净气体通过风管排入大气中。
原煤仓的出料量由称重给煤机控制,由称重给煤机定量送来的碎煤由落煤管道进入中速磨后,在磨盘旋转引起的离心力作用下,进入中速磨的两个碾磨部件之间,原煤受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉。然后在离心力作用下煤粉被抛至磨盘外缘风环处,来自热风炉的热惰性气体以一定速度通过风环向上进入干燥空间,对煤粉进行干燥和分级,较细煤粉被热风吹到碾磨区上部的旋转分离器中,大颗粒物落回磨盘上或杂物舱,较细煤粉经过旋风分离,不合格的粗煤粉返回碾磨区重磨,合格的煤粉由热惰性气体带出磨外,经管道送入煤粉收集器。在磨煤干燥的过程中,原煤中夹带的杂物(如石块、木块、金属块等)被抛至风环处后,由下而上的热惰性气体不足以阻止下落,经风环由刮板刮落至杂物舱内,定期人工排出。含有煤粉的热气体进入煤粉收集器,经煤粉收集器中的滤袋过滤后的热气体由出风口经管道吸入循环风机,吸附在滤袋外部的煤粉经氮气反吹脱落,下落到煤粉收集器下部的料斗内缓存。然后料斗内的煤粉由出料口处排粉旋转给料机,由排粉输送机下部的旋转给料机将煤粉输送至干煤筛内进行筛分,合格煤粉流入到下游输送工序,异物被排除。
与煤粉分离后的热气体通过管道送到循环风机后,经循环风机加压,大部分返回热风炉中,部分排入大气。
燃气热风炉的燃料为管网来的燃料气,燃烧空气由燃烧空气风机提供。燃料气量与燃烧空气量经比例调节器调节后,分别经燃料气管道和燃烧空气管道送入热风炉;燃气热风炉的点火和初始开车阶段使用的燃料气为天然气。
燃料气进入热风炉喷嘴与空气在热风炉内燃烧产生热气体,与循环风机返回的循环气、稀释空气在热风炉中混合,用作磨煤干燥工序的干燥热风源[3]。
煤粉输送工序由煤粉仓、气力输送系统组成煤粉输送线,输送介质采用低压氮气。
气力输送系统采用正压密(浓)相脉冲输送方式,进料设备为发送罐,气源为压缩氮气。
磨煤干燥流程建立过程中,由于中国原煤煤种大都含水量在20%以上,为了节省燃料气,将在磨煤干燥系统之前考虑采用原煤预干燥技术,首先将其含水量降低,其次进入磨煤干燥系统进行干燥处理,这样可大大降低传统磨煤干燥系统的燃料气用量,同时将缩减传统磨煤干燥系统中很多设备的能力,利于降低能耗,节省资源。同时在磨煤干燥系统中取消传统的利用稀释风机调节氧含量和水露点的方案,取消稀释风机,直接利用单一的燃烧风机进行调节。初步流程图如图1所示。
2 ASPEN PLUS模拟模型建立
根据磨煤干燥系统工艺流程建立模拟模型,如图2所示。
RSTOIC虚拟反应器定义煤的组分,FLASH2模块定义磨煤机,MIXER1模块定义煤粉收集器,PSPLIT模块定义循环风机,RGIBBS模块定义热风炉,MIXER2模块定义虚拟混合反应器。
原料煤的投料量为50 t/h,原料煤的含水量为经过原煤预干燥之后为9%。成品煤粉含水量为4%。系统中氧含量控制在8.5%以下。排气水含量控制在0.38以下。
3 ASPEN模拟结果分析
表1为ASPEN PLUS计算得到的磨煤干燥系统的各个流股的数值,可以看到,100 t/h的原煤,经过磨煤干燥,水分由9%下降到2%,最终得到煤粉的量为46.4 t/h。进入磨煤机热气体氧含量为7.6%。磨煤机入口一次风流量为81150 kg/h。系统中进入磨煤机的热气体的温度由燃料气的用量控制,本系统中,燃料气用量为444 kg/h。可以看到,模拟得到的各个流股的参数均在设定范围之内。
4 技术方案可行性讨论研究
4.1 原煤预干燥
传统的煤化工系统中,均设置了大型的热风炉产生热惰性气体进行磨煤干燥,原煤的水分直接在磨煤机中进行去除,如此,需要的热量很大,热风炉也需要很大的热负荷才能满足。
如果采用原煤预干燥技术,在进入磨煤机之前,首先将原煤进行初步干燥,处理一定的水分,如此可以大大缩减下游备煤装置中的热量需求,节约能耗。
原煤经过破碎之后,通过原煤预干燥装置干燥处理,将原煤水分干燥到一定程度。干燥完毕之后的原煤,输送到气化装置原煤仓,原煤预干燥合格粒度的原煤由原煤储运系统送入管式干燥机前碎煤仓临时贮存,碎煤仓中的一定量的原煤通过称重给煤机给料至双辊式破碎机中破碎至合格的粒度(粒度≤10 mm),然后送到管式干燥机中通过干燥管干燥。在干燥管间(干燥管外部)通入低压过热蒸汽进行热交换,使煤表面吸附水分受热蒸发。出干燥机后的干煤经检验水分合格后,由埋刮板输送机送至原料煤贮运系统的埋刮板输送机,若水分不合格则通过埋刮板输送机头部排出,人工运至煤堆场。
原料煤干燥用的低压过热蒸汽,经换热冷却后形成的冷凝液汇聚至压力冷凝液槽,由泵送至空冷器降温后送入管网。
煤中蒸发出的水分随干燥机的废气通过排风机抽至袋式过滤器,分离出的煤粉通过旋转给料机、埋刮板输送机送至煤气化装置磨煤干燥工序中的碎煤仓。分离煤粉后的尾气由排风机送入尾气水回收系统,经空冷器冷却回收尾气中的水后,废气排入大气。
为防止褐煤自燃和控制排出气体的露点,在系统中设有CO和H2O在线分析仪,超标时,向系统补充氮气。
由于干燥后煤颗粒度相对较大,粉尘较小,有利于下游装置中速磨稳定操作。大多用于电厂及炼钢厂。
4.2 稀释风机的取消
传统的磨煤干燥技术中,稀释风机设计用来调节系统的水露点,但是根据现场运行经验以及燃烧风机的考虑,稀释风机在绝大多数情况下基本一致处于备用状态。因此,可以进行优化,取消稀释风机,设计利用燃烧风机来同时调节氧含量和水露点。
5 结 论
针对磨煤干燥系统进行模拟分析,利用ASPEN PLUS程序对其进行模拟计算,并确定主要参数。可以合理的预测到在整个系统中影响关键组分浓度的最重要的因素。
原煤预干燥工艺技术可以运用到磨煤干燥过程中,可相应的降低热风炉原料气消耗,降低能耗。
系统运行中可以取消稀释风机,单独利用燃烧风机调节系统中氧含量以及水露点等主要参数。
参考文献
[1]陈加辉,玉彩艳.煤化工技术研究概况[J].广州化工,2011,39(21):15-17.
[2]郑先勇,董翔飞,冯松,等.第二代典型煤气化技术[J].广州化工,2009,37(6):55-58.
热泵干燥系统的热力学分析 篇8
能源是国民经济的重要物质基础,它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。目前,从农业、食品、化工、制陶业、医药、矿产加工到制浆造纸、木材加工和纺织业等,几乎所有产业的生产过程都有干燥[1,2]工序。干燥已成为生产过程中提高产品的数量和质量的一个关键环节,但干燥过程也是一个高能耗过程。在我国各种工业部门总能耗中,干燥能耗为4%(化学工业)～35%(造纸工业)。发达国家(如美国、法国、英国和日本等)有12%左右的工业能耗用于干燥。因此,开展低耗能、环境友好、保证产品数量和品质的干燥新方法、新产品和新过程,对于能源匮乏的今天意义重大。
热泵是以消耗少量高质能(机械能、电能等)或高温热能为代价的能量利用装置[3],并以冷凝器放出热量来供热的制冷系统。热泵干燥是一种温和的、接近自然的干燥过程,适合大部分农产品或药材等热敏性物料。因此,在干燥技术领域中,应用热泵既可有效利用能源,也可保护环境,减少温室效应和防止臭氧层破坏[4]。为了使人们深入了解热泵干燥的节能效果,本文应用热力学第一和第二定律对带辅助冷凝器的热泵干燥系统进行热力学分析。
1 带辅助冷凝器的热泵干燥系统的工作原理
热泵干燥系统是热泵和干燥两个单元的有机组合,它们互为条件、互相影响[5],其原理如图1所示。系统中有两个循环回路,即制冷剂循环与空气循环。
1.1 热泵干燥系统的制冷剂循环
热泵干燥系统中,制冷剂的循环工作原理如图2所示,制冷工质状态沿着1-2-3-4-5-6-1而变化。从冷凝器出来的制冷剂经膨胀阀节流后,温度和压力都降低,然后再进入蒸发器。制冷剂在蒸发器中吸收外界热量,不断蒸发。从蒸发器出来的制冷剂被吸进压缩机后等熵压缩后进入冷凝器,在冷凝器中向外界放出热量。热泵干燥系统压焓图如图2所示。从图2可看出,向外界放出的热量比从外部吸收的热量多。多余的热量使干燥室的温度不断提高,但是当干燥温度达到要求后,这些热量就成为了多余的热量。因此,可以采用冷却水进行热交换,向外界放出热量,从而使干燥室始终保持一定的温度。
由图1可知,制冷系统中的水冷冷却器除了起到贮液器的作用外,还起到控制流过冷凝器的空气温度的作用。具体工作如下:流出冷凝器的空气温度高出设定值时,就开大阀门B、关小阀门A,使流入冷凝器的制冷剂量减少,从而减小了空气的加热量,使冷凝器出口的温度降低到设定值;反之,当流出冷凝器的空气温度低于设定值时,就开大阀门A、关小阀门B,使流入冷凝器的制冷剂流量增加,从而加大了空气的加热量,使冷凝器出口空气温度上升到设定值[6]。
1.2 热泵干燥系统的空气循环
热泵干燥系统的空气循环如图3所示。从干燥室出来的空气进入热泵蒸发器,温度降低,相对湿度增加,直至成为饱和的空气。当温度进一步降低时,空气中水分被冷凝,除湿后的空气通过冷凝器温度升高,然后进入干燥室。
从图3可以看出:这部分水蒸气凝结后变成冷凝水,并从装置中排出。用装置中排出冷凝水的多少可以衡量该装置的脱水能力,它取决于蒸发温度和冷凝温度。因此有效的除湿分别要求低的蒸发温度和高的冷凝温度。考虑到热泵运行的经济性和可靠性,温升和输出温度都存在一个上限。
本系统的干燥对象为河北太行山区的婆枣,其初始含水率为73.4%,干燥后含水率为19%。干燥室热风进口温度设定为55℃,相对湿度为15%。本系统的制冷剂选用R134a。制冷循环中,冷凝温度可按离开冷凝器的空气温度再加10℃取值[7]。蒸发温度可按经过蒸发器降温减湿后的空气状态下空气的温度减去10℃取值,取过热度为5℃。压缩机效率为0.8,则热泵系统各状态点参数如表1所示。
2 热泵干燥系统的第一定律分析
本文采用热泵的性能系数COP、单位能耗除湿量SMER和热泵干燥装置的热效率ηt等3项指标来评价热泵干燥系统的性能。计算结果如表2所示。
热泵的性能系数(COP)定义为
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热泵干燥装置常用单位能耗除湿量SMER来表示热泵性能,其定义为
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热泵干燥装置的热效率ηt是指干燥过程中用于水分蒸发所需的热量与热源提供的热量之比,即
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3 热泵系统的第二定律分析
3.1 热泵系统的熵分析
取环境温度T0=298.15K,则热泵系统各部件的熵损失如表3所示。
从表3可看出:冷凝器熵损失所占比重最大,为38.73%;其次是节流阀,损失为33.51%;再次是压缩机,损失为26.55%。一套闭式热泵干燥系统因其冷凝放热大于蒸发器从湿空气中吸收的热量,故在实际运行中系统的能量是过剩的。为了使干燥室的温度保持稳定,本实验系统在冷凝器后加了一个贮液罐(辅助冷凝器),通过贮液罐中的冷却水带走了多余的热量,从而导致了冷凝器的熵损失在整个系统中所占的比重最大。
3.2 热泵系统的火用分析火用平衡方程式[8]为
∑Ein=∑Eout+△Eloss (4)
式中 ∑Ein— 输入系统的火用;
∑Eout—输出系统的火用;
ΔEloss—系统的内部火用损。
取环境温度T0=298.15K,则热泵系统各部件的火用损失如表4所示。
从表4可以看出:压缩机的火用损失所占的比重最大,所以该系统节能的主攻方向应该是努力提高压缩机的性能。
4 结语
通过对热泵干燥系统进行热力学第一和第二定律分析可以看出,热泵干燥是一项高效节能技术。热泵系统的熵分析表明,可以采用辅助冷凝器的形式减少冷凝器部分的损失;火用分析表明了其能量利用的薄弱环节,并显示其节能的主攻方向是压缩机[9]。
摘要：热泵是一项高效节能技术,将其应用于干燥过程可以降低能耗,对于缓解我国能源紧张局面具有重要意义。为此,介绍了带有辅助冷凝器的热泵干燥系统的工作原理;以大枣为干燥物,从热力学第一和第二定律两方面分析了热泵干燥系统,指出其能量利用过程中的薄弱环节,为合理设计和运用热泵干燥系统指出正确方向。
关键词：热泵,热力学分析,干燥,低能耗
参考文献
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烟草气流烘丝机干燥系统的改进 篇9
目前在烟草行业使用的烘丝设备主要有薄板烘丝、流化床烘丝机和气流烘丝3种方式。薄板烘丝可以获得较好的含水率均匀性, 但处理时间较长, 烟丝细胞收缩严重, 制成的烟丝填充值较低;流化床烘丝可以获得较高的填充值, 但烟丝断面含水率均匀性较差;气流烘丝既可以获得较高的填充值, 又有较好的含水率均匀性, 且具有干燥时间短、热效率高等优点, 因此近年来在烟草行业得到了越来越广泛的应用。但随着应用的深入, 在生产实践中也发现存在一些问题, 主要是烟丝在气流风送烘丝过程中会形成沉积, 不但影响消耗, 而且烟丝长时间沉积后在高温环境下会焦糊, 甚至着火, 具有一定的安全隐患。国内烟草行业在使用过程中对设备也进行了一些改进, 但都集中在改变干燥管的结构和形状, 或改进热风风量大小等, 在一定程度上提高了含水率均匀性, 但是烟丝沉积的问题没有得到彻底解决。为此, 深入分析了沉积的形成原理, 并有针对性地进行了改进和优化, 以期提高烟丝加工质量, 降低烟丝消耗, 消除安全隐患。
1 存在问题
气流烘丝工艺主要基于悬浮原理, 具体过程如图1所示。烟丝输送到物料入口处时, 由进料气锁送入进料管, 进料管沿气流方向倾斜安装, 在热风作用下将烟丝输送到干燥管内, 并沿风速方向向上运动, 在运动过程中不断地干燥脱水, 含水率逐渐降低, 含水率小的烟丝运动速度快, 干燥时间短, 反之, 速度慢, 干燥时间长。烟丝通过这种运动自行调节水分, 从而提高干燥后的水分均匀性。但同时, 在悬浮干燥的过程中, 也会有烟丝沉积现象。在生产中通过增大风速进行了试验, 见表1和表2, 从表中可以看出, 随着风机频率的增大, 进料管内气流风速增大, 物料在干燥管底部沉积情况减少, 说明加大风速可以减少物料在干燥管底部的沉积现象, 但无法从根本上解决物料在干燥管内的沉积问题。其原因是烟丝在进料管内运行的速度比较高 (约为23 m/s) , 当烟丝进入干燥管内时, 在惯性作用下, 烟丝直接撞到干燥管对面壁上, 有部分烟丝的速度变为零, 因而向下沉落, 致使物料在干燥管底部沉积;而另一部分烟丝可继续保持较高速度, 沿干燥管对面管壁向上输送, 不能与热空气进行充分热交换, 致使物料不能充分脱水。
2 改进方法
从工艺流程分析, 为有效解决物料在干燥管底部沉积问题, 当物料进入干燥管后, 在物料下方需有热风把物料托起。因此将进料管结构改为两层, 进料管上层通过热风输送物料, 下层只进行热风输送, 使物料进入干燥管时, 下层的热风能对物料起到托起的作用, 从根本上解决了物料在干燥管底部沉积的问题。同时在进料管前面设置上下层热风分配风门, 根据试验确定下层的热风约为总风量的2/3时, 物料在干燥管底部不会出现沉积现象。改进后进料管结构如图2所示。
改进后对进料管继续进行了试验, 一方面验证进料管改进的效果, 另一方面验证物料在干燥管内的干燥情况, 其试验结果见表3和表4。从表中可以看出, 进料管采用上下两层结构设置, 可有效解决物料在干燥管内沉积问题, 但是仍然存在物料脱水不充分不均匀的问题, 其原因是干燥管截面积较大, 烟丝进入干燥管后不能充分散开, 烟丝在惯性作用下直接沿着干燥管的对面管壁运动 (如图3) , 大部分热风没有与烟丝进行热交换, 致使烟丝不能充分脱水, 少部分烟丝过干, 致使物料在干燥管出口水分不均匀。同时由于干燥风速较低, 悬浮速度大的梗头和湿团会沉降到干燥管底部, 长时间沉积, 在高温环境下会焦糊, 甚至着火。
为了解决物料在干燥管出口水分不均匀和干燥不充分的问题, 同时及时排出干燥管底部的湿团, 对干燥管结构又进行了如下改进:一是在干燥管下部加装风量调节装置和均丝装置, 使进入干燥管的风速和烟丝在干燥管截面上分布均匀;二是在干燥管底部加装除杂装置, 将干燥过程中沉降的湿团及时排出干燥管, 防止在干燥管底部出现沉积。干燥管内增加的均丝装置如图4所示, 改进后的干燥管风量调节装置和除杂装置如图5所示。
改进后进行了试验以验证改进效果。从图6可以看出, 在干燥管内增加均丝装置后, 可以使物料均匀地充满整个干燥管, 另一方面通过试验确定干燥风机的频率, 试验结果如表5和表6所示。根据表中试验结果可以看出, 干燥管结构改进后出口水分比较均匀, 物料在干燥管底部没有沉积现象。在不同风机频率条件下干燥管出口含水率差距较大, 在风机频率在45 Hz的条件下, 出口含水率较高, 其原因是风速大, 干燥时间短, 满足烟丝干燥出口含水率 (13%左右) 所适宜的风机频率为35 Hz。
3 结论
该装置改进后在许昌卷烟厂得到了生产应用, 应用结果表明效果显著, 应用一年来未曾发生烟丝沉积现象, 烟丝水分均匀性也得到提高, 烘丝出口水分极差降低了1.6百分点, 同时减少了维修和保养工作强度。
摘要：为避免烟丝在气流烘丝过程中沉降, 减少烟丝消耗, 消除安全隐患。对气流烘丝机工作原理和加工过程中烟丝状态的变化进行了系统研究, 分析得出造成烟丝沉积的原因主要有两点:①烟丝运行速度较高, 在惯性作用下, 烟丝会直接撞到干燥管对面壁上, 有部分烟丝的速度变为零, 因而向下沉积;②部分烟丝沿干燥管对面管壁向上输送, 不能与热空气进行充分热交换, 致使物料不能充分脱水, 进而因悬浮速度大而沉降。针对此原因, 进行了分层设计, 安装了松散装置, 应用结果表明, 有效地解决了烟丝沉降问题, 同时提高了烟丝水分的均匀性。
关键词：烟丝,气流烘丝机,沉积,悬浮
参考文献
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粮食低温干燥温度控制系统的设计 篇10
1 系统组成及其功能分析
系统利用电加热的方法加热烘干室空气, 进而实现对粮食进行低温干燥。系统主要由单片机、测温电路、键盘输入, 显示接口、驱动电路及其他辅助电路等部分组成, 见图1。其中, 键盘输入部分, 用于输入设定的温度值;测温部分用于采样烘干室内热空气的温度值;LED显示, 用于显示设置参数值及实测被加热空气的温度值。
由于谷物储藏安全含水率为14%左右, 而谷物收获时的含水率一般在16%～25%, 阴雨天会更高一些。根据中小籽粒谷物品质要求, 其低温干燥热风最高温度一般均小于55℃, 且不同种类的谷物最高受热温度也不同。因此, 能在9%～20%含水率范围内、干燥温度在10℃～50℃范围内进行较精确的测量, 并将被干燥谷物的含水率控制在12%～15%之间, 即可满足要求。因此, 将干燥空气温度控制在10℃～90℃范围内, 控温精度达+1℃即可满足功能要求。
该系统采用AT89S51单片机为中央处理器, 利用高精度数字温度传感器, 研究温度采集、测量及单片机的单总线通信等, 将采集的温度转换成3位LED七段译码显示的温度值。通过设计出的控制电路, 对烘干空气温度进行有效控制。使之在人工预设加热温度值后, 能准确地将有滞后的空气温度控制在设定区域的+1℃范围内。系统进入运行状态后, 当热空气的温度高于设定上限温度时, 停止加温;当热空气的温度低于设定下限温度时, 启动加温, 循环往复。若发生设置中断, 则对空气温度的上下限进行重新设置, 随后进入运行状态。从而使系统能方便地实现智能化、高精度, 具有高的可靠性。
2 硬件电路设计
在单片机应用系统的设计中, 可实施硬件与软件结合的设计方法, 原则上能够由软件来完成的任务尽可能由软件来实现, 以降低硬件成本, 简化硬件结构, 以提高设备的抗干扰能力。同时, 硬件资源还要留有一定的余地, 有利于系统的扩展。根据本系统的功能要求, 选用AT89S51单片机作为核心器件, 选择晶振频率为11.059 2 MHz。选用DS18B20数字式温度传感器作为温度测量器件, 现场温度直接以“一线总线”的数字方式实现数据的双向传输, 其电压范围为3～5.5 V, 测量温度范围为-55℃～+125℃, 在-10℃～+85℃范围内, 精度为±0.5℃, 分辨率可以设定为9～12位。本设计采用12位分辨率模式。
采用七段LED作为显示器件, 它有共阴极与共阳极2种, 共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地, 当数据端为高电平的时候, 二极管点亮;共阳极则相反, 当数据为低电平的时候, 二极管点亮。另外, 点亮方式也分为静态和动态2种。为了节约I/O口线, 同时具有节电效果, 本设计采用共阳数码管动态显示方式, 分别用P2.4, P2.5, P2.6, P2.7选通4位LED显示, 数据通过P0口输出。采用独立式键盘向单片机输入数据、传送命令, 共有4个键, S1, S2, S3, S4分别与P3.3, P3.4, P3.5, P3.6对应。4个键S1～S4功能见表1。
3 系统软件设计
软件的设计要简洁、合理, 要充分应用软件的设计思想, 合理设计而成的软件, 应满足软件的健壮性、数据的安全性、算法合理性和可移植性等各种要求。根据系统功能要求, 系统采用了简单闭环控制形式, 即将温度反馈值 (实测值) 送入单片机, 由单片机将实测值与温度设定值 (即输入控制量) 相比较, 从而使控制电路得到一个开关输出控制量, 输出控制量决定是否对电炉通电加热。
设计中将堆栈指针初始化在片内RAM的高端70H处。由于20H-2FH这16个字节具有位寻址功能, 用来存放各种软件标志、逻辑变量、位输入信息、位输出信息副本、状态变量、逻辑运算的中间结果等。设计中编程定义的标志位和寄存器见表2。
在软件设计中, 通常有2种思路, 其一是自上而下, 逐步细化;其二是自下而上, 先设计出每一个具体的模块 (子程序) , 最后组成一个系统。本文采用2种方法相结合进行软件设计。主程序采用自上而下的方法, 按照功能分成若干个相对独立的较小的程序模块, 然后采用自下而上的方法, 形成设计主程序的框架。在此框架下, 依次设计出初始化程序段、写入所需的各功能子程序调用, 同时写出注释以便调度、修改和移植等。以便在子程序设计好后, 将其加到总体程序中进行调试、修改直至成功, 主程序运行流程图如图2所示。
子程序与中断服务程序的设计即为自下而上法, 根据问题的定义, 描述出各功能模块的输入变量存放地址 (入口条件) 和各个输出变量的存放地址 (出口条件) , 然后确定算法, 绘制程序框图。在温度采集子程序设计中, 由于AT89S51单片机硬件并不支持单总线协议, 因此, 必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序, 完成对DS18B20芯片的访问。该协议定义了几种信号的时序, 即:初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备, 单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始, 如果要求单总线器件回送数据, 在进行写命令后, 主机需启动读时序完成数据接收, 数据和命令的传输都是低位在先。
对于DS18B20的读时序是从主机把单总线拉低之后, 在1μs之内就得释放单总线, 以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程, 至少需要60μs才能完成。
对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同, 当要写0时序时, 单总线要被拉低至少60μs, 保证DS18B20在15μs到45μs之间能够正确地采样I/O总线上的“0”电平, 当要写1时序时, 单总线被拉低之后, 在15μs之内就得释放单总线。
本文采用12位转换模式, 转化后得到的12位数据, 存储在DS18B20的2个字节RAM中, 该数据为实测温度的补码。二进制中的前面5位是符号位, 如果测得的温度大于0, 这5位为0, 只要将测到的数值乘于0.062 5即可得到实际温度;如果温度小于0, 这5位为1, 测到的数值需要取反加1再乘以0.062 5即可得到实际温度。通过以上分析, 可以设计出温度采集子程序及数据处理子程序。
在中断设置程序中, 由于低温干燥温度一般在10℃～90℃之间的一个温度范围, 因此, 还需考虑设置值大于90℃或小于10℃时如何处理的方法等, 充分优化所设计的程序。中断服务程序流程图如图3所示。
4 结束语
干燥系统 篇11
[关键词]污泥；干燥；空心浆叶
1、工程内容
本工程拟在焚烧发电厂内新建处理能力50吨/天的污泥干化生产线一条，污泥来源为某水务公司的脱水污泥，干化产品与垃圾共同进入现有的垃圾焚烧炉内焚烧发电，蒸汽来源为电厂的余热蒸汽。建设内容主要有土建施工、设备安装、调试运行，验收使用等。
1.1设备选择
在当前国内外现行的污泥干燥处理技术以及国内主要的工程实例中，空心桨叶式干燥体现出了它的很多优点，并且它优异的环保性能，节能特性适应了当代社会对环境和能源的要求，因此在本工程中选用空心桨叶式干燥剂来干燥污泥。
本工程污泥干燥要求以及其物料特性如下表1所示，根据条件可以计算出需要干燥机每小时蒸发的水为1.336t，选用型号为GS-11的空心桨叶式干燥机。
1.2 设备性能参数
GS-11的空心桨叶式干燥机具体的性能参数如表2所示。
2、风险评估
2.1技术风险
本项目采用技术成熟并已有良好业绩的空心桨叶式干燥机。该技术对各种不同类型的污泥都具有较强的适应性，而且最为重要的是该工艺技术可真正实现污泥干化产品的含固率可调，这一点从根本上保证了本项目的技术可行，因为在实际运行过程中，可根据实际的运行状况来实时的调整出口污泥的含固率，以实现整个系统的最优化运行。
2.2安全风险
安全性问题是污泥干化过程中的一个不可忽视的问题，针对污泥处干化过程，国际上也制定了一系列的标准来评估化这个过程的安全性。如1994年，欧共体颁布了两个有关潜在爆炸危险区域的安全标准，1995年开始逐步成为欧共体成员国国家标准，于2003年6月30日完成.从那时起，94/9/EC标准在各成員国强制执行。具体的一些标准可以参照附件1。
针对本项目的污泥干化过程，其安全性与干化过程中的含氧量和粉尘控制有关，因为干化本工艺技术没有干泥返混，系统中不存在全干污泥，具有较小的物流量，因此粉尘量基本为零。且系统中的工艺气体主要为蒸汽和污泥中的臭气，为全惰性化的运行环境，因此系统的含氧量要求十分宽松。
2.3政策风险
虽然目前污泥问题以成为政府越来越重视的一个环境问题，但是还缺乏实际可行的鼓励和促进措施，没有出台针对污泥处理处置的立法以及相关的优惠政策。
项目的经济性主要由污泥处理补贴和享受优惠上网电价决定，能否享受有关优惠政策还存在不确定因素，因此还存在较大的经济风险。综上所述，本项目基本上不存在技术风险和安全风险，但是具有一定的政策风险。
3.经济分析
3.1工程成本预算
对于干化污泥工程中涉及到的各种设备，以及设计、土建、安装等总的费用做一个工程的成本预算，预算的结果：设备费用为232万元，设计费用为29.5万元，土建费用20万元，安装费用15万元，总共296.5万元。
3.2单位污泥处理成本
以1吨污泥为单位量来核算单位污泥处理成本，计算结果如表3所示。
3.3年效益分析
根据相关政策，污泥处理按政府补贴150元/吨，污泥处理厂按每年运行300天，每天处理50吨污泥计，这样每年干化污泥项目的利润就为92.52万元，其计算公式为：（政府补贴-污泥处理成本）×日均处理量×年均工作日=年效益
但由于干化后的污泥具有热值，可以使之与垃圾混燃进行发电，若将干化污泥的热值与标煤进行换算（污泥热值取1000kJ，标煤的热值为5500kJ），则1吨污泥相当于0.18吨标煤。标煤的价钱为570元/吨，那么这项工程每年处理的干活污泥的价值是56.6万元。这样，干化污泥工程每年带来的总的利润是149.12万元。
3.4技术经济性分析
本项目的建设工期设为12个月，项目的计算期为21年，取现在的年利率为8%，根据项目的投资成本以及效益分析，对项目做一个技术经济性分析。计算结果显示本项目的投资回收期为2.23年（包括建设期），财务净现值是2067.7万元。
4.结论
本工程属于废弃物资源化利用的环保项目，是国家重点鼓励和发展的高新技术产业项目。本项目完成后，可将目前需要大量堆弃场地的污泥进行干化后焚烧，使垃圾的排放量大大减少，同时还有效的杀灭污泥中的病原体和微生物，解决了污泥的腐化发臭等问题，使污泥得意无害化和稳定化。另外，干化后的污泥通过与垃圾混燃焚烧，回收了污泥的热值，实现了污泥处理处置的资源化。这样，本工程从根本上解决了江阴市目前的污水、污泥处理问题，改善城市环境，促进了城市生态建设，为社会的可持续发展提供良好的条件和必要的保障。
多热源综合干燥中心及其控制系统 篇12
1 多热源综合干燥中心的设施
1.1 干燥房
干燥房包括多个高温干燥室、多个低温干燥室及多个生晒室。干燥房设计高温干燥室、低温干燥室和生晒室沿着干燥房纵向轴线依次排列。干燥房顶部相对于高温干燥室和低温干燥室的部分设置有太阳能集热器的太阳能集热板;而干燥房顶部相对于生晒室的部分, 被设置为可打开的外顶。
干燥室包括:高温干燥室, 干燥温度最高可达120℃;低温干燥室, 最高干燥温度为60℃;生晒室, 利用太阳晾晒, 对物料进行天然的大气干燥。环境气温高于25℃时, 建议使用生晒室进行天然晾晒;如果环境温度低于25℃, 则送入低温干燥室进行干燥。
高温干燥室的四壁和顶部均为三层结构, 也即外墙、保温夹层和内墙。低温干燥室的四壁和顶部均为2层结构, 即外墙和内墙。生晒室的四壁结构与低温干燥室相同, 而顶部则包括与四壁相接的内顶以及与干燥房顶部一体设置的可折叠外顶。其中, 内顶为耐热透光聚酯材料。
1.2 供热部
供热部包括太阳能集热器、热泵供热器、电热供热器、热油循环系统和锅炉。太阳能集热器、热泵供热器、电热供热器三者协同合作, 对热油进行加热, 经过加热的热油输入到各个干燥室中实行干燥。热油循环系统的管路经过太阳能集热部热交换器、热泵供热部的热交换器以及电热供热部的加热器, 再经过高温干燥室或低温干燥室。热油管路上设置有热油控制阀根据干燥室控制器的命令加热或者停止加热。太阳能供热部包括设置于干燥中心屋顶的太阳能采集器、太阳能储热器。热泵供热部包括压缩机、冷凝器、热交换器。电热供热部包括电加热器。锅炉部用以提供干燥过程中所使用的蒸汽。
热油循环系统包括热油加热管路, 通入干燥室内的热油放热管路, 从干燥室排出后经过热泵回收热量的回收管路, 热油存储循环部。
热油循环系统的热油加热管路分为低温加热管路和高温加热管路。低温加热管路经过太阳集热器和热泵供热器加热到预定温度之后, 送入低温干燥室的热油放热管路;高温加热管路经过热泵供热器和电加热器加热到预定温度后, 送入高温干燥室的热油放热管路。
1.3 装卸区
干燥房侧部设置有装卸区, 按物料干燥要求对物料进行堆垛。堆叠好后, 干燥小车上贴上射频标签, 沿着干燥房内设置的轨道进入到指定的干燥室进行干燥。小车达到指定干燥室前之后, 干燥室大门设置的读卡器, 读取标签, 如果标签内信息与干燥室大门读卡器接收到的信息相匹配, 则打开大门, 让小车进入干燥室。干燥完成, 小车沿着轨道返回到装卸区。
1.4 总控制室
总控制室设置有控制系统, 该控制系统包括干燥数据处理装置、热源控制装置、干燥控制装置。干燥数据处理装置, 用于识别物料情况, 确定干燥要求, 获取气候信息, 匹配干燥计划, 计算热量信息, 分配干燥室。热源控制装置, 用于从干燥数据处理装置接收所需热量信息和气候信息, 计算当日太阳能集热器、热泵供热器、电热供热器各自所能提供热量, 制定优化供热方案;并计算中心用电量, 向附近水力或者热力发电站提出用电请求。干燥控制装置, 用于根据所匹配的干燥计划, 控制一个或多个干燥室进行干燥。
2 多热源综合干燥中心的控制系统
2.1 干燥数据处理装置
干燥数据处理装置包括参考干燥计划存储器、图像采集识别器、含水率测定仪, 以及干燥要求输入器、气候监测仪、通信单元、干燥数据处理器。参考干燥计划存储器中存储的参考干燥计划, 包括不同含水率阶段, 干燥室内应保持的干燥温度、干燥湿度、进风量等信息。图像采集识别器对物料进行图像采集及识别, 确定物料种类。含水率测定仪利用电阻原理测试物料的含水率情况。干燥要求输入器用以提供人工输入接口以供用户输入相关干燥要求, 包括物料终含水率、干燥物料量、尺寸等信息。气候监测仪实时监控当日气候、气温, 并通过通信单元向热源控制装置和干燥控制装置发送相关信息。
2.2 干燥数据处理器
干燥数据处理器根据物料种类、含水率及所输入要求信息, 在干燥数据控制装置中匹配参考干燥计划后, 做出调整形成新的干燥计划, 并根据新干燥计划中的温度、湿度变化情况以及物料的处理量来分配干燥室;计算出干燥计划中每日所需及总体所需热量。预处理计算器之后将热量信息发送到热源控制装置, 并将新的干燥计划发送给干燥控制装置。干燥计划的匹配是依照含水率进行的。
2.3 热源控制装置
热源控制装置, 从干燥数据处理装置获取所需热量信息, 并根据气候、日照等信息估算当前太阳能供热部、热泵供热部、电热供热部、锅炉供汽部各自所能提供热能, 计算最佳供热方案, 并执行最佳供热方案, 向干燥室供热, 并向附近水力或风力发电站、热力发电站提出当日用电请求。
热源控制装置包括太阳能供热控制器、热泵供热控制器、电热供热控制器、热油循环控制器、锅炉供汽控制器、通信单元和热源计算控制器。太阳能供热控制器, 用以控制设置于干燥房顶部太阳能采集器的工作。热泵供热控制器, 控制热泵中压缩机、冷凝器、制冷剂、热交换器的工作。锅炉蒸汽控制部, 用以控制提供干燥过程中所使用蒸汽的供给和停止。热油循环控制器, 控制热油的加热、回收及循环等。热源计算控制器, 接收来自干燥数据处理装置发出的热量信息, 并结合天气、气温、风向、湿度等因素计算出当日太阳能集热器所能提供热量;计算当日热泵供热器所能提供热量;通过2个部分的计算, 确定需要电热供热器作为辅助热源需要提供的热量。除了对热油进行加热外, 还需要为锅炉的正常工作提供足够热量。将电加热能耗换算为用电量, 并计算整个中心的其他部件用电量之后, 确定总用电量。通信单元向附近的发电站发出用电请求。附近电站根据用电请求分配电量。
3 多热源综合干燥中心工作过程
物料在堆叠期间, 干燥室控制装置的干燥执行器便启动干燥室预热。当堆叠好物料的小车到达相应干燥室门口, 读卡器读取干燥小车上射频标签确定为本干燥室所需干燥物料之后, 干燥小车从干燥室两端大门沿着小车轨道分别送入干燥室中。干燥小车到达固定位置后, 启动干燥。期间, 干燥执行器根据实时温度传感器、湿度传感器以及含水率测试仪的实时数据, 按照干燥计划调整干燥室温度、湿度, 也即根据干燥计划启动风机控制器、排气控制器、喷蒸控制器、进气控制器和供热控制器实现加热、停止加热、喷蒸汽、停止喷蒸汽、排入新鲜空气和排出湿热气体等工作。风机控制器用于控制风机的转速、方向, 实现干燥。每个风机的风向是可逆的, 进而可更为灵活地控制气流走向。
干燥完成后, 待干燥室内温度下降至室温, 启动干燥小车, 进行卸料, 然后作进一步处理, 如装袋、消毒、再加工等。
4 结语
太阳能、热泵及电热干燥各自具有不同的供热特点, 为了综合利用3种清洁能源并避免资源没有物尽其用, 基于不同物料干燥所需温度、能量的情况, 本文构建了三级能源利用平台及综合干燥中心, 充分利用干燥的能耗, 实现针对性供能。
参考文献