CN101957132A - 一种生物质物料的烘干控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质烘干控制方法，其包括如下步骤：(1)利用送料装置将待烘干生物质送入烘干装置；(2)测定待烘干生物质的湿度和/或烘干装置入口处生物质的湿度；(3)利用供热装置对烘干装置中的生物质进行加热，其中，控制单元根据步骤(2)所测定的湿度初步设定进料的速度和/或加热速度；(4)测定烘干装置出口处生物质的湿度，根据该测定的湿度所述控制单元动态调节进料的速度和/或加热速度；其中，在上述的加热过程中还包括调节被加热生物质受热位置的步骤。本发明能根据生物质的湿度动态调整进料的速度和/或加热速度，从而精确控制烘干机中烘干物的干燥程度，增加烘干生物质的湿度稳定性，避免少烘以及过烘现象，提高烘干效率。

Description

一种生物质物料的烘干控制方法

技术领域

本发明涉及一种生物质物料干燥技术，更具体地讲，本发明涉及一种生物质物料的烘干控制方法。

背景技术

烘干设备广泛用于各种行业中，如在建材，冶金、化工、水泥工业等行业，对矿渣石灰石、煤粉、矿渣、粘土、木屑等物质进行烘干预处理，达到一定的干燥程度后才能进行下一步的加工。

目前，生物质烘干方法主要分为两类：一种是开放式的烘干方法，一种是封闭式的烘干方法。开放式的烘干方法是通过热源对空气进行加热，再利用风力装置促使热空气流经待烘干的生物质后将该热空气排出到外界大气中，从而带走待烘干的生物质中的水分，使生物质中的水分减少达到使用标准。而封闭式的烘干方法不再直接将含有水分的热空气排到外界大气中，它通过增加一冷凝装置，使得流经待烘干生物质的热空气经过冷凝装置进行冷凝，令热空气中的水蒸气变为液态水后流到外界；经过冷凝后的热空气相对于外界空气仍具有较高温度，重新流回到热源再次进行加热。

中国专利ZL 200910096884公开了一种污泥烘干方法，该污泥烘干方法利用焚烧尾渣余热烘干污泥，采用内滚筒套外滚筒的转筒式烘干机，将热源和污泥分别置于内滚筒内或内滚筒与外滚筒之夹层中，转动内滚筒和外滚筒，使置于内滚筒内或内滚筒与外滚筒之夹层中的热源和污泥不断滚动，热源的热量通过内滚筒壁均匀传递给污泥，将污泥加热烘干。但是，该污泥烘干方法只能凭借操作人员的经验根据生物质的潮湿状况采用固定时间的加热方式，对生物质固定加热一段时间后出料，如果生物质的干燥度达不到要求，还需重新进行烘干过程，这样不仅大大增加了烘干时间、降低了烘干效率，而且还消耗了更多的能源。如果操作人员选择一段较长的时间来操作，虽然保证出料时生物质达到了预设的干燥程度，但是由于长时间受热，可能会损坏生物质，同时也不可避免地存在效率低、能耗大的问题。尤其是在生物质成型燃料行业的应用中，因生物质成型燃料的生产需要严格控制水分，一般15％左右，但一般的烘干机因不能准确烘干至需要的水分，如果烘干后干燥程度不够，需要返回重新烘干，造成巨大浪费。通常为保证烘干后原料满足后续工艺的需要，不得已选择将其烘干的少干些如12％，在生产成型燃料时再加水调节原料的湿度至15％，因这种过于干燥造成的烘干降低的产量在10％以上(原料水分一般在30～60％)。

中国专利ZL200510019870.4公开了一种合成氨型煤烘干方法，将湿型煤由进料皮带机传输到烘干炉的进料仓，经布料器进料挡板均匀分布到炉顶层，然后下移与经布风器来的热源自下而上接触进行干燥，通过与可编程控制器连接的设置在烘干炉的进料仓的高度计、烘干炉夹套内的设置温度控制点，分别控制进料高度和型煤烘干温度，烘干后的型煤经过置于出料口的振动器振动后通过出料皮带机出料用于下工序。虽然该方法能自动化完成烘干过程，但是，它仍然未能解决上述污泥烘干方法中存在的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能够适于生物质物料烘干、并精确控制物料干燥程度的烘干控制方法，解决烘干效率低、能耗大的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种生物质烘干控制方法，该控制方法其包括如下步骤：

(1)利用送料装置将待烘干生物质送入烘干装置；

(2)测定待烘干生物质的湿度和/或烘干装置入口处生物质的湿度；

(3)利用供热装置对烘干装置中的生物质进行加热，其中，控制单元根据步骤(2)所测定的湿度初步设定进料的速度和/或加热温度；

(4)测定烘干装置出口处生物质的湿度，根据该测定的湿度所述控制单元动态调节进料的速度和/或加热温度；

其中，在上述的加热过程中还包括调节被加热生物质受热位置的步骤，即改变生物质在烘干装置内所处的位置。

在本发明的方法中，进料的速度指送料装置单位时间内送入到烘干装置的生物质量，加热温度指供热装置的供热强弱，在控制单元中设置有湿度与进料速度、加热温度的对应表，结合生物质的湿度给出对应的进料速度和加热温度，尽量确保生物质在出料时的湿度在符合生产要求的范围内；

在步骤(4)中，当发现生物质在出口处的湿度不符合出料要求时，需重新设定进料的速度和/或加热温度，使下一批进入烘干装置在出料时符合要求，实现智能化生产。

在本发明的方法中，步骤(3)和(4)中对加热温度的调节可以是通过对加热速度的调节完成的。

控制单元还根据步骤(2)所测定的湿度初步设定生物质在烘干装置中的行进速度或受热时间。

在上述的加热过程中还包括改变被加热生物质受热面方向的步骤。可以通过翻滚、转动、搅动或震荡等方式不断使生物质的受热面发生反向变化，不但可以使生物质可以充分受热而且加快热交换的速度。

在烘干装置的热气流进入口和热气流排出口中分别设置温度传感器，测定烘干装置的热气流进入口和热气流排出口处的空气温度，控制单元根据所述温度控制控制供热装置的热量输出调节烘干装置内的温度变化。

在烘干装置内、进料口和出料口之间按生物质的行进方向划分为一个以上区域，在各所述区域中分别设置湿度传感器，当生物质经过任一所述区域时，根据在该区域处测定的生物质湿度控制单元动态调节所述进料的速度、行进速度和/或加热速度。在正常的实验测试下，通过某一区域的生物质其湿度应当在一标准范围值内，其区域的位置数据与生物质湿度的对应表存储在控制单元中；在实际烘干过程中，当检测到生物质在某区域的即时湿度不在标准范围值中，控制单元动态调节各项参数，可以是进料的速度、生物质的行进速度或者加热速度的一种，也可以是上述参数的各种组合。由于生物质水分差距比较大，水分含量差距大时，供热系统的加热温度、生物质在烘干转筒中的行进速度都需要不同的变化曲线，例如水分为30～40％与50～60％的生物质，烘干控制的各项参数变化曲线也不相同。通过对各种不同水分区域进行测试后，不同水分含量，设置不同的进料速度、生物质行进速度和加热温度的变化曲线参数，并实现各项参数随着检测到的湿度数据自动调节。

烘干装置可以包括倾斜设置的转筒，沿该转筒的轴向在转筒内划分有一个以上区域，在每一区域均设有湿度传感器，当待烘干生物质经过任一所述区域时，若测得该待烘干生物质湿度相对过小时，通过升高转筒的倾斜角度或/和转筒的转速，加快生物质在转筒内行进的速度，缩短到达出料口的时间，若待烘干生物质湿度过大时，通过降低转筒的倾斜角度或/和转筒速度，减慢生物质在转筒内行进的速度，延长到达出料口的时间，从而控制生物质在行进到达出料口时其出料湿度恰好符合出料要求。

供热装置可以包括设有炉前燃料仓的热风炉，热风炉与烘干装置的热气流进入口连接相通，通过改变燃料仓中的燃料投放速度或/和热风炉的风力来控制热风炉的加热速度。

在每一区域沿转筒的圆周方向均匀设置发热元件，若转筒内的温度不均衡时，选择性分段启动发热元件辅助加热。

送料装置优选为皮带式进料机构，通过改变皮带运行速度的快慢以控制进入烘干装置中的待烘干生物质量。

待烘干生物质优选为生物质成型燃料，其出料湿度为含水量15％。

与现有技术相比，本发明能通过湿度传感器反馈回来的信号确定烘干装置内待烘干生物质的湿度，并据此动态调整进料的速度和/或加热速度，从而精确控制烘干机中烘干物的干燥程度，增加烘干生物质的湿度稳定性，避免少烘以及过烘现象，提高烘干效率。

下面结合附图和具体实施方式，来进一步说明本发明，但本发明不局限于这些实施例，任何在本发明基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求书中所要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明所应用的转筒式生物质烘干系统结构示意图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1，本实施例的生物质烘干控制方法应用在转筒式生物质烘干系统中，其属于开放式的烘干方法，该转筒式生物质烘干系统包括送料装置、供热装置、烘干装置和控制装置，送料装置、供热装置分别与烘干装置连接，控制装置包括控制单元(图中未示出)以及与该控制单元连接的湿度传感器101，控制单元分别与送料装置、供热装置、烘干装置连接。控制单元是包括可编程控制器的单片机，也可以选择其他能实现工业控制的计算机系统；送料装置是皮带式进料机构201，由控制单元对皮带的运行速度的快慢进行控制以保证进入到烘干装置中的生物质量符合要求；供热装置是包括设有炉前燃料仓301的热风炉302以及引风机303，由控制单元对炉前燃料仓301中投放的燃料数量进行控制以保证热风炉302产生的热空气温度符合要求，为防止部分生物质中会被后面的引风机303通过风管吸出去，可在引风机303之前加装旋风分离器305来把吸出的生物质分离沉降；烘干装置包括倾斜设置的转筒401，转筒由筒体下方的电机402驱动旋转，起排进生物质运行和扬料搅动的作用，转筒401的转动快慢由控制单元控制电机402来实现，转筒的倾斜角度可根据生物质的种类以及尺寸进行调整，该转筒的前端倾斜向上并设有进料口403和热气流进入口404，后端倾斜向下设有出料口405和热气流排出口406，其进料口403与皮带式进料机构201连接，热气流进入口404与热风炉302连接相通，热气流排出口406通过管道与引风机303连接可加速空气的流动与排放。湿度传感器101选择分别设置在转筒401的进料口403和出料口405处。

以待烘干生物质是生物质成型燃料为例，本实施例的生物质烘干控制过程为：控制单元对热风炉302发出指令，炉前燃料仓301中的燃料投放至热风炉302开始燃烧并将产生的热空气通过热气流进入口404吹进转筒内部；转筒401的内部充分受热后，控制单元对转筒401的驱动电机402发出指令，驱动转筒401以一预设速度转动，同时，控制单元控制皮带式进料机构201以一预设速度将待烘生物质通过进料口403投放列转筒401内，生物质在转筒内中受热蒸发水分；此时，设置在进料口403处的湿度传感器101收集待烘生物质的湿度数据传送至控制单元，控制单元根据待烘生物质进入转筒401时的湿度改变401转筒的转动速度，使待烘生物质到达出料口406时湿度达到生产需要(含水量为15％+-1左右)，出料口406迅速打开出料，整个过程顺畅毫无停滞，效率高、时间控制恰到好处，极大提高了烘干效率。若在某些情况下，待烘生物质到达出料口406时，经出料口406处的湿度传感器测定其湿度大于或小于生产所要求的湿度时，控制单元重新设定进料的速度和/或加热速度，即湿度过大时降低进料速度或/和提高加热速度，而湿度过小时，提高进料速度或/和降低加热速度，使下一批的生物质在到达出料时符合要求。

实施例二

在本实施例的生物质烘干控制方法中，其所应用的生物质烘干系统沿轴向在转筒401内划分有三个区域，为第一区域、第二区域和第三区域，在该三个区域中也同样分别设有湿度传感器101，优选地，湿度传感器101沿转筒401的圆周方向均匀分布能更精准收集到生物质的湿度数据，该生物质烘干系统其它结构与实施例一的相同。当待烘干生物质经过第一区域时，该区域的湿度传感器101测定待烘干生物质的湿度，若该处的待烘干生物质湿度在经验情况下预定的湿度范围内，则控制单元无指令，若待烘干生物质湿度过小时，控制单元发出指令，升高转筒401的倾斜角度或/和转筒速度，加快生物质在转筒内行进的速度，缩短到达出料口406的时间，若待烘干生物质湿度过大时，降低转筒的倾斜角度或/和转筒速度，减慢生物质在转筒内行进的速度，延长到达出料口406的时间，增加生物质在转筒内的受热时间；当待烘干生物质经过第二、第三区域时，操作如同第一区域。经过上述技术手段的设置，能保证生物质到达出料口时其湿度恰好即含水量为15％，既不少烘也不过烘，在最大程度上节省燃料的损耗的同时提高了烘干效率。在其他优选方式中，也可以根据具体情况在转筒内划分为2个区域或四个以上区域。

实施例三

在本实施例的生物质烘干控制方法中，其所应用的生物质烘干系统的控制装置还包括与控制单元连接的温度传感器102，温度传感器102分别设置在转筒401的热气流进入口404以及热气流排出口406中，该生物质烘干系统其他结构与实施例二的相同。根据温度传感器传送回来的温度，控制单元可以根据具体情况，控制热风炉燃料的投放量，提高或降低转筒内的温度，实现更精准的烘干控制。

实施例四

在本实施例的生物质烘干控制方法中，其所应用的生物质烘干系统进一步地在转筒401的三个区域中均设有与控制单元连接的发热元件304，发热元件304沿转筒401的圆周方向均匀分布。在某些状况下由于转筒401内的温度不均衡造成生物质未能均匀受热时，可选择性分段启动发热元件辅助加热，使转筒内迅速升温至某一温度，更有效地提高单位时间内生物质的烘干量。

同理，在其他实施例中，也可以将上述各实施例中的生物质烘干控制方法通过适当变换应用在其他类型的烘干方法中。

Claims (10)

1.一种生物质烘干控制方法，其包括如下步骤：

(1)利用送料装置将待烘干生物质送入烘干装置；

(2)测定待烘干生物质的湿度和/或烘干装置入口处生物质的湿度；

(3)利用供热装置对烘干装置中的生物质进行加热，其中，控制单元根据步骤(2)所测定的湿度初步设定进料的速度和/或加热温度；

(4)测定烘干装置出口处生物质的湿度，根据该测定的湿度所述控制单元动态调节进料的速度和/或加热温度；

其中，在上述的加热过程中还包括调节被加热生物质受热位置的步骤。

2.如权利要求1所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，控制单元还根据步骤(2)所测定的湿度初步设定生物质在烘干装置中的行进速度或受热时间。

3.如权利要求1所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，在上述的加热过程中还包括改变被加热生物质受热面方向的步骤。

4.如权利要求1所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，还包括步骤(3a)，测定烘干装置的热气流进入口和热气流排出口处的空气温度，控制单元根据所述温度控制调节烘干装置内的温度变化。

5.如权利要求2所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，还包括步骤(4a)，在所述烘干装置内、进料口和出料口之间按生物质的行进方向划分为一个以上区域，当生物质经过任一所述区域时，根据在该区域处测定的生物质湿度控制单元动态调节所述进料的速度、行进速度和/或加热速度。

6.如权利要求2所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，所述烘干装置包括倾斜设置的转筒，沿该转筒的轴向在转筒内划分有一个以上区域，在每一区域均设有湿度传感器，当待烘干生物质经过任一所述区域时，若测得该待烘干生物质湿度相对过小时，通过升高转筒的倾斜角度或/和转筒的转速，加快生物质在转筒内行进的速度，缩短到达出料口的时间，若待烘干生物质湿度过大时，通过降低转筒的倾斜角度或/和转筒速度，减慢生物质在转筒内行进的速度，延长到达出料口的时间，从而控制生物质在行进到达出料口时其出料湿度恰好符合出料要求。

7.如权利要求2所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，所述供热装置包括设有炉前燃料仓的热风炉，所述热风炉与烘干装置的热气流进入口连接相通，通过改变燃料仓中的燃料投放速度或/和热风炉的风力来控制热风炉的加热速度。

8.如权利要求6所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，在每一区域沿转筒的圆周方向均匀设置发热元件，若转筒内的温度不均衡时，选择性分段启动发热元件辅助加热。

9.如权利要求2所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，所述送料装置为皮带式进料机构，通过改变皮带运行速度的快慢以控制进入烘干装置中的待烘干生物质量。

10.如权利要求6所述的生物质烘干控制方法，其特征在于，所述待烘干生物质为生物质成型燃料，其出料湿度为含水量15％。

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