Управление процессом очистки отработанного теплоносителя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

№^м1 ;

ілгч:

■15 І0П

и^нны^

>"1ГТ Т|Г

ГЬіг/:ім

І .|іг.[ґ-Ґ-ОМ-СТ1-

М Ко-

Есувиыи

і

Ігіндіїї*

664.62-784.222

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

А.Н. ОСТРИКОВ, А.А.ШЕВЦОВ, В.Н. ПАРШИНЦЕВ,

А.Н. ЗОТОВ

Воронежская государственная технологическая академия

Одной из проблем, приобретающей все большую экологическую роль и отраслевую значимость, является совершенствование очистки выбросов пылевидных фракций, содержащихся в отработанном теплоносителе.

Во многих отраслях пищевой промышленности пылевидные фракции представляют собой легколетучие частицы соответствующих продуктов - зерна, молока и молочных изделий, дрожжей, сахара-песка и др. Выброс таких частиц в окружающую среду способствует развитию кожных, аллергических и других заболеваний у обслуживающего персонала, увеличению факторов взрывопожароопасности, а также связан с прямыми потерями готовой продукции.

С учетом важности проблемы их сокращения необходимо, в первую очередь, исследовать и реализовать возможности существенного повышения эффективности и стабильности основных способов улавливания пищевых пылей, а также обосновать и регламентировать необходимый уровень очистки отработанного воздуха в соответствии с возросшими экологическими требованиями.

Практика эксплуатации средств очистки воздушных выбросов в пищевой промышленности свидетельствует о несоответствии фактической эффективности улавливания пылей реальным возможностям пылеулавливающих установок. Только при распылительной сушке недополучают молочных продуктов 0,6-0,8% от производительности сушилок, что в среднем составляет 8 тыс. т [1].

Цель настоящего исследования - разработка способа автоматического управления процессом очистки отработанного теплоносителя, позволяющего существенно сократить потери высушенного продукта.

На рисунке представлена схема осуществления предлагаемого способа, которая содержит пылеотде-литель 1 с подводящим патрубком 2, установленным с возможностью регулирования угла подвода потока исходного теплоносителя в горизонтальном и вертикальном направлениях; линии: подвода исходного теплоносителя 3, отвода очищенного теплоносителя 4, отвода пылевидной фракции 5; датчики: расхода исхдного теплоносителя б, концентрации пылевидных фракций в исходном и очищенном теплоносителе 7 и 8, массы

получаемой пылевидной фракции 9; вторичные прибо ры 10 и 16\ регуляторы 11 и 12; исполнительные механизмы: расхода исходного теплоносителя 13, изменения угла подвода потока теплоносителя в горизонтальном и вертикальном направлениях 14 и 15.

Схема функционирует следующим ооразом. По текущему значению разности концентраций в исходном и конечном теплоносителе, измеряемой датчиками соответственно 7 и 8 и вторичным прибором 10, регулятор 12 посредством исполнительного механизма 13 устанавливает заданный расход исходного теплоносителя в линии 3. По информации о расходе исходного теплоносителя, получаемой с датчика 6, и концентрации пылевидной фракции в исходном теплоносителе, получаемой с датчика 7, вторичный прибор 16 вырабатывает задание регулятору 11. По текущему значению пылевидной фракции, измеряемой датчиком 9 в линии 5, регулятор 11 вырабатывает сигнал отклонения текущего значения расхода пылевидной фракции от заданного сигнала, который передается с вторичного прибора 16 и посредством исполнительных механизмов 14 и 15 соответственно воздействует сначала на центробежную силу потока исходного теплоносителя путем изменения угла его подачи в горизонтальном направлении, а затем на время пребывания продукта в пыле-отделителе путем изменения угла наклона подачи исходного теплоносителя в вертикальном направлении. Частицы, содержащиеся в исходном теплоносителе, под действием центробежной силы прижимаются к внутренней боковой поверхности пылеотделителя и

затем под действием сил гравитации опускаются в его нижнюю часть, откуда отводятся. Очищенный поток теплоносителя выходит из пылеотделителя через патрубок в верхней части. Таким образом, достигается максимальная эффективность улавливания пылевидных фракций, содержащихся в исходном теплоносителе.

Рассмотрим конкретный пример реализации способа автоматического управления процессом очистки отработанного теплоносителя в циклоне марки ЦН-15, оборудованном патрубком с возможностью изменения угла подвода теплоносителя в горизонтальной и вертикальной плоскости и используемом для очистки отработанного сушильного агента в распылительной сушилке РСМ-500.

Процесс осуществляется со следующими техническими характеристиками:

Расход исходного теплоносителя

Начальная концентрация исходного теплоносителя

Конечная концентрация исходного теплоносителя

Перепад давления (гидравлическое сопротивление) циклона

Масса пылевидной фракции

После выхода сушилки на рабочий режим расход исходного теплоносителя, определяемый датчиком 6, составляет, например, 30 187 м3/ч, а значения начальной и конечной концентраций пылевидных фракций в теплоносителе, измеряемые датчиками 7 и 8 соответственно, - 32,1% (600 мг/м3) и 5,1% (171 мг/м’). По разности концентраций пылевидных фракций в исходном и очищенном теплоносителе (32,1 —5,1 = 27%) вторичный прибор 10 вырабатывает задание регулятору 12, который посредством исполнительного механизма 13 устанавливает скорость теплоносителя в циклоне /, например, 2 м/с. — - ->•

Текущее и заданное значения массы получаемой пылевидной фракции - 13,2 и 13,7 кг/ч - непрерывно сравниваются в логическом блоке 11, который по результату рассогласования данных значений посредством исполнительного механизма 15 осуществляет увеличение центробежной силы путем воздействия на изменение угла подвода потока теплоносителя в горизонтальном направлении, например, на 7° от оси тангенциального ввода теплоносителя. Ресурс управления по данному каналу ограничен углом подвода теплоносителя и составляет 0-15°. При угле подвода потока теплоносителя в горизонтальном направлении 45° центробежная сила равна нулю. В этом случае поток ис-

• ; '{:-•■■■ г.- V -г-:- с,- ' нэ'ТИ /•' .-г

:■■■ <■> : • ;Г’1 */■ ь. • •••■!:. ,< р< л;: •''я:-.: • п ,<>.■ :

VI.-'. ;■/

:■ УУ- П < ■< П'1: К- а

29 630-31 960 м3/ч 28,4-35,8, % (бООмг/м3)

4,5-5,8, % (17! мг/м3)

940-1250, Па 12,7-13,7 кг/ч

ходного теплоносителя направлен к центру циклона, что приводит к резкому снижению эффективности очистки.

Если текущее значение массы получаемой пылевидной фракции не соответствует заданному, а ресурс управления по изменению угла подвода потока теплоносителя в горизонтальном направлении исчерпан, то логический блок 11 вырабатывает сигнал на изменение времени пребывания теплоносителя в циклоне путем воздействия на изменение угла подвода потока теплоносителя в вертикальном направлении с помощью исполнительного механизма 14. При этом обеспечивается разность между текущим и заданным значением массы пылевидной фракции, равная нулю.

Экспериментально установлены диапазоны изменения угла подвода теплоносителя в горизонтальной (0-15°) и вертикальной (от +4° до -22°) плоскости для частиц сухого молока полидисперсного состава.

Данные по обоснованию времени пребывания частиц сухого молока в циклоне сушилки РСМ-500 приведены в [1].

Реализация предложенного способа автоматического управления процессом очистки отработанного теплоносителя в циклоне марки ЦН-15, используемом для очистки отработанного сушильного агента в распылительной сушилке РСМ-500, осуществлена на ООО «Малыш» (Воронеж) [2]. -

Предлагаемый способ автоматического управления процессом очистки отработанного теплоносителя обладает следующими преимуществами: , г., .<

осуществляет эффективную очистку отработанного теплоносителя в зависимости от полидисперсного состава пылевидных фракций за счет оптимизации и регулирования центробежной силы, действующей на улавливаемые частицы;

имеет более высокую точность поддержания технологических параметров и большую надежность системы автоматического регулирования очистки отработанного теплоносителя;

позволяет уменьшить выбросы в атмосферу, улучшить экологическую обстановку, а также улавливать пылевидные фракции готового продукта, что способствует увеличению производительности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Варваров В.В., Дворецкий Г.Б., Полянский К.К. Очистка теплоносителя при сушке пищевых продуктов. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988. - 136 с.

2. Варваров В.В., Паршинцев В.Н. Исследование пыле-уноса при распылительной сушке молочных продуктов // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1994. - № 3-4. - С. 46- 48.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 17.12.01 г.

-'■г’:; :,.чу >’> ....■ ч";

у:--. ■ -

1Ц’ ' ■: '! .Чс1 Г

“ 1- .: • Ч'.’Ч'.:! !

■V ! ■" -. ■ л ■. -

‘ - ■ ■ '

~ п-у: о:-.. ■ ■ ■■