专利名称：多回程滚筒式干燥机温度分回程调节及均匀控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种干燥机，具体地说是一种能对加热气流的温度进行分别调节及均
匀控制的多回程滚筒式干燥机。
背景技术：
多回程滚筒式物料干燥机，以其结构紧凑、加热流程长、工艺性能好、保温效率高 等特点，在选矿、煤炭提质、水泥烧结、化工原料制造、粮食及药材干燥等行业得到了越来越 广泛的应用。 以用于煤炭提质的三回程滚筒干燥机为例，其传统的构造如图1所示，主要由燃 烧炉、三回程滚筒干燥装置、除尘设备和引风机构成。所说的三回程滚筒干燥装置，主要由 三层相互套叠安装的滚筒、固定在滚筒内壁上的导流板和扬料板、滚筒驱动装置、滚筒转动 支撑装置等部件所组成。 原料煤在三回程滚筒干燥装置中的处理流程是(如图1所示)经进料口 2进入 由滚筒驱动装置12驱动并作同步匀速转动的三层相互套叠的三回程滚筒干燥装置3的内 滚筒5，在固定于筒壁的扬料板4的作用力下，向内滚筒的右侧定向移动，并于滚筒右端落 入中滚筒6，此行程为第一回程；物料在中滚筒壁反向固定的扬料板的作用力下，向相反方 向定向移动，并于其左端落入外滚筒，此行程为第二回程；物料在外滚筒壁固定的扬料板的 作用力下，折反而向右侧定向移动，并于其右端的出料口 ll被送出滚筒干燥装置，此行程 为第三回程。在此过程中，引风机10从燃烧炉1中不断将燃料输送机14送入炉内燃烧的 燃料释放出的热量，通过加热气流13，引入到干燥机的内、中、外滚筒，并与其中运动的物料 进行热交换，将物料所含水份汽化蒸发。经三个回程排出的含有水蒸汽的气流8，经除尘设 备9滤去粉尘，再经引风机10排出，从而达到干燥物料的目的。 由于多回程滚筒式干燥装置内进入各回程的干燥气流温度相同-一均为从燃烧 炉直接引出的高温燃气，其温度是采用改变加热炉燃料供给量和引风机流量的方法实现。 因此存在温度控制的热惯量大、超调量大、加热气流温度场不均匀等缺点。特别是在干燥 装置的不同干燥段内，物料的干燥温度无法实现分别控制，极易造成物料表面温度过高、加 热不均匀或干燥不充分现象。尤其是用于易燃易爆或对于加热温度要求较高物料，如煤炭 (易自燃、挥发份易流失)、粮食(胚芽死亡、局部碳化)、药材(性质改变)等进行深度脱水 时，甚至会产生物料的严重变质、燃烧爆炸等危险，难以保证规模化安全生产的需要。
发明内容
本发明的目的，在于解决传统多回程滚筒式干燥机加热温度无法分段控制的问 题，提供一种对于多回程干燥机的各回程温度进行分别调节和均匀控制的方法，以满足特 殊物料的脱水干燥要求。 鉴于多回程滚筒干燥装置之各回程的配风调温、均匀控温与三回程滚筒干燥装置 原理相同，以下仅以三回程滚筒干燥装置为例，阐明该装置的构成及其工作原理
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在多回程滚筒干燥装置的燃烧炉热风引入端，设置了由均压配风环15和16以及 温度传感器组17和18等组成的"配风调温和均匀控温"系统，采用"冷热风掺配"、"混风道 圆周多点进风"、"温度场多点测温"、"PID闭环自动控制"的方法，实现对进入多回程滚筒干 燥装置加热气流温度的分别调节和均匀控制。 本发明主要由配风流量调节阀19和21，配风节流口组20，外混风道24，中混风道 25，内风道26，均压配风环15和16，温度传感器组9禾P 10，工控机(IPC) 27，伺服放大器28， 伺服电机29构成。在外、中、内混风道右端安装的配风流量调节阀19和20的入口，通入大 气；出口则通过管道与均压配风环15和16上的进风口相连接；均压配风环15和16分别安 装在外混风道24、中混风道25之上，并通过均压配风环上的两组配风节流口组20的6个 配风节流口与外混风道、中混风道相连通；在外混风道和中混风道的右端装有两组温度传 感组17和18，分别实时检测外混风道和中混风道中加热气流温度。来自燃烧炉的高温气 流进入三回程滚筒干燥装置的外、中、内混风道后，分别与经配风流量调节阀、均压配风环、 配风节流口组掺入的冷空气，在混风道内均匀混合后，再分别进入三回程滚筒干燥机的外、 中、内滚筒，以对物料进行加温烘干。由于内滚筒中的物料为刚刚进入干燥机的高湿物料， 其加热所需的气流温度最高，故加热气流(第1回程)为未经掺配冷风之来自燃烧炉的高 温气流。而中滚筒和外滚筒内的物料水份，已在前回程干燥过程中逐渐减少，故物料干燥所 需热量也相应减少，为防止物料表面过热，则需要对进入滚筒的加热气流温度分别进行降 温调节处理。 中滚筒和外滚筒加热气流温度的调节和均匀控制是这样实现的工业控制计算机 (IPC)27，将所设定的第二回程(中滚筒)、第三回程(外滚筒)的加热气流温度，分别与温 度传感器组20实时检测到的气流温度值比较后，根据其偏差值按PID(比例、积分、微分) 规律，通过伺服放大器28，对伺服电机29进行闭环调节与控制。伺服电机29，通过改变混 风流量调节阀19开度的方式，达到改变配风节流口组20的冷风进风流量及其与燃烧炉高 温气流的混合比的目的，从而改变中混风道、外混风道加热气流温度，此过程为"冷热风掺 配"的过程。 本发明为保证加热气流温度在中、外滚筒环截面上的均匀度，采用了在中、外混风 道的环截面上，均布了多个配风节流口 20-1 6多点进风、在配风节流口前由均压配风环 15和16环形均压供风的方法，以保证各配风节流口前后压差的基本一致和配风流量的基 本均匀，此方法称为"混风道圆周多点进风"。 本发明在中、外混风段25和24的出口端的环截面上，均布了由多只温度传感器组 成的温度传感器组17和18，工业控制计算机(IPC)将温度传感器分别实时检测到的各测点 气流温度值，采集整理并分别计算出温度传感器组的算术平均值后，据此对气流温度进行 PID自动调节和稳定控制，此方法为"温度场多点测温"和"PID闭环自动控制"。
本发明的核心是(l)多回程滚筒各回程温度分别控制的方法，是采用配风流量 调节阀分别向各回程热气流中掺配冷风的方法实现。(2)保证多回程滚筒各回程圆截面上 掺配冷风及冷热风混合的均匀度，是依靠送入冷风的"均压配风环"以及在滚筒圆周上采用 多点进风的方法实现。(3)避免加热气流温度场局部过热，保证温度场圆截面温度调节和控 制的稳定可靠，是依靠滚筒圆周上设置若干温度传感器进行多点测温，并据此对气流温度 进行PID自动控制的方法实现。
本发明可实现分别调节和均匀控制多回程滚筒干燥机各回程滚筒的加热气流温 度，解决多回程滚筒干燥机流动气流温度调节和稳定均匀控制的难题。满足了被干燥物料 在滚筒干燥装置内运动过程中，由于所处状态不同而对于干燥温度要求不同的需要。本方 法适用于两回程以上的多回程滚筒干燥机物料干燥流程的温度分段调节与稳定控制。
图1.传统三回程滚筒干燥机结构及原理简图； 图中，1燃烧炉，2进料口 ， 3三回程滚筒干燥装置，4扬料板，5内滚筒，6中滚筒，7 外滚筒，8水蒸汽气流，9除尘设备，10引风机，11出料口， 12滚筒驱动装置，13从燃烧炉进 入三回程滚筒干燥装置的加热气流，14燃料输送及燃烧装置。
图2.本发明"配风调温、均匀控温"系统结构及原理简图； 图中，15中混风道均压配风环，16外混风道均压配风环，17中混风道温度传感器 组，18外混风道温度传感器组，18-1温度传感器1， 18-2温度传感器2， 18-3温度传感器3， 19外混风道配风流量调节阀，20-1配风节流口 1，20-2配风节流口 2，20-3、配风节流口 3， 20-4配风节流口 4， 20-5配风节流口 5， 20_6配风节流口 6， 21中混风道配风流量调节阀，22 中混风道内冷热混风气流，23外混风道内的冷热混风气流，24外混风道，25中混风道，26内 风道。 图3.本发明"配风调温、均匀控温"系统的电气原理框图； 图中，18-1温度传感器1， 18-2温度传感器2， 18-3温度传感器3， 19外混风道配风 流量调节阀，27工业控制计算机(IPC) ， 28伺服放大器，29伺服电机 图4.温度可分别调节和均匀控制的三回程滚筒干燥机应用实例结构及原理简图
图中，1燃烧炉，2进料口 ， 3三回程滚筒干燥装置，4扬料板，5内滚筒，6中滚筒，7 外滚筒，8水蒸汽气流，9除尘设备，10引风机，11出料口， 12滚筒驱动装置，13从燃烧炉进 入三回程滚筒干燥装置的加热气流，14燃料输送及燃烧装置，15中混风道均压配风环，16 外混风道均压配风环，17中混风道传感器组，18外混风道传感器组。
具体实施例方式
下面结合各附图，叙述一个本发明的实施例——用于煤炭脱水提质的三回程滚筒 干燥机。 图4显示了本发明之温度可分别调节和均匀控制的三回程滚筒干燥机结构及原 理。本实施例是在传统滚筒干燥机结构(图l所示)的基础上做出的改进，主要由燃烧 炉、三回程滚筒干燥装置、滚筒驱动装置、燃料输送及燃烧装置、除尘设备、引风机等部分构 成。所不同的是，在传统三回程滚筒干燥机的燃烧炉至滚筒干燥装置的右侧之加热气流引 入端，增加了由中混风道均压配风环15、外混风道均压配风环16以及中混风道温度传感器 组17、外混风道温度传感器组18等部分所组成的，用于分别调节和均匀控制中滚筒、外滚 筒气流温度的"配风调温和均匀控温"系统。即，在三回程滚筒干燥装置3的热风引入端， 有一个分别调节和均匀控制中滚筒、外滚筒气流温度的配风调温和均匀控温的设施，该设 施是由配风流量调节阀19和21 、配风节流口组20、外混风道24、中混风道25、内风道26、均 压配风环15和16，温度传感器组17和18、工控机(IPC)27、伺服放大器28、伺服电机29所
5组成；在第二、第三回程的滚筒环截面上，设有多个均布于圆周的配风节流口 20以及均压 配风环15和16 ;外混风道24、中混风道25、内风道26，分别与配风流量调节阀19和21、均 压配风环15和16、配风节流口组20和多回程滚筒干燥机的各滚筒相连通；在混风道24和 25的下游滚筒环截面上，设有均布于圆周的由多只温度传感器组成的温度传感器组17和 18，该温度传感器组17和18与工控机(IPC) 27连接，工控机(IPC) 27按偏差原理计算出温 度传感器组的算术平均值后，通过伺服放大器28，对伺服电机29进行闭环调节与控制。
本发明的结构及工作原理是原料煤炭，经进料口 2进入由内、中、外三层滚筒套 叠，由滚筒驱动装置12驱动，完成三回程的移动。在此过程中，引风机10从燃烧炉1中不 断将经燃料输送及燃烧装置14送入炉内燃烧的燃料释放出的热量，通过燃烧炉进入三回 程滚筒干燥装置的加热气流13，引入干燥机的内、中、外滚筒，并与其中运动的煤炭进行热 交换，将煤炭所含水份汽化蒸发。经三个回程后，含有水蒸汽的气流8，经除尘设备9滤去粉 尘，再经引风机10排出，从而达到煤炭脱水提质的目的。 为保证煤炭脱水过程的安全及其深度脱水的需要，三回程滚筒式干燥装置内引入 各回程的干燥气流温度各不相同第一回程(内滚筒)为直接从燃烧炉引入的高温气流，其 温度仍然采用改变加热炉燃料供给量和引风机流量的方法实现；第二回程(中滚筒)为从 中混风道引入的经中混风道配风环15掺配冷风后的调温热气流，其温度的调节采用图2、 图3所示系统，通过"配风调温和均匀控温"的方法实现；第三回程(外滚筒)为从外混风 道引入的经外混风道配风环16掺配冷风的调温热气流，其温度的调节亦采用如图2、图3所 示系统，通过"配风调温和均匀控温"的方式实现。 本实施例温度调节迅速可靠、温度控制均匀稳定，解决了传统多回程滚筒干燥设 备在煤炭脱水提质过程中由于加热气流温度过高、难以调节控制、极易造成燃烧爆炸事故 等问题，满足了煤炭提质规模化安全生产的需要。由于实现了煤炭干燥流程温度的分段调 节与均匀控制，也使煤炭产品规模化深度脱水的市场需求成为了可能。
权利要求
多回程滚筒式干燥机温度分回程调节及均匀控制的方法，由燃烧炉(1)、多回程滚筒干燥装置(3)、除尘设备(9)和引风机(10)构成，所说的多回程滚筒干燥装置(3)，由多层相互套叠安装的滚筒(3)、固定在滚筒内壁的导流板和扬料板(4)、滚筒驱动装置(12)所组成，其特征在于在多回程滚筒干燥装置(3)的热风引入端，有一个分别调节和均匀控制中滚筒、外滚筒气流温度的配风调温和均匀控温的设施，该设施是由配风流量调节阀(19)和(21)、配风节流口组(20)、外混风道(24)、中混风道(25)、内风道(26)、均压配风环(15)和(16)，温度传感器组(17)和(18)、工控机(IPC)(27)、伺服放大器(28)、伺服电机(29)所组成；在第二、第三个回程的滚筒环截面上，设有多个均布于圆周的配风节流口(20)以及均压配风环(15)和(16)；外混风道(24)、中混风道(25)、内风道(26)，分别与配风流量调节阀(19)和(21)、均压配风环(15)和(16)、配风节流口组(20)和多回程滚筒干燥机的各滚筒相连通；在混风道(24)和(25)的下游滚筒环截面上，设有均布于圆周的由多只温度传感器组成的温度传感器组(17)和(18)，该温度传感器组(17)和(18)与工控机(IPC)(27)、通过伺服放大器(28)，对伺服电机(29)进行闭环调节与控制。
2. 根据权利要求1所述多回程滚筒式干燥机温度分回程调节及均匀控制的方法，其特 征在于温度传感器组(17)和(18)与工控机(IPC) (27)连接，工控机(IPC) (27)按偏差原 理计算出温度传感器组的算术平均值后，分别对配风流量调节阀(19)和(21)上分别安装 的伺服电机(29)进行连续PID调节。
全文摘要
本发明涉及一种能对加热气流的温度进行分别调节及均匀控制的多回程滚筒式干燥机，由燃烧炉、多回程滚筒干燥装置、除尘设备和引风机构成，在多回程滚筒干燥装置的热风引入端，有一个配风调温和均匀控温的设施，该设施是由配风流量调节阀、配风节流口组、外混风道、中混风道、内风道、均压配风环，温度传感器组、工控机(IPC)、伺服放大器、伺服电机所组成；外混风道、中混风道、内风道，分别与配风流量调节阀、均压配风环、配风节流口组和多回程滚筒干燥机的各滚筒相连通；温度传感器组与工控机、通过伺服放大器，对伺服电机进行闭环调节与控制。本发明可实现分别调节和均匀控制多回程滚筒干燥机各回程滚筒的加热气流温度，解决多回程滚筒干燥机流动气流温度调节和稳定均匀控制的难题。本方法适用于两回程以上的多回程滚筒干燥机物料干燥流程的温度分段调节与稳定控制。
文档编号F26B21/10GK101726171SQ20091021922
公开日2010年6月9日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者刘峰, 王卫国, 胡晓旭, 马保国 申请人:陕西中实煤化有限公司