Способ управления процессом получения водоугольной суспензии Советский патент 1991 года по МПК B01F3/12 C10L1/32 G05D27/00 

Изобретение относится к технике приготовления водоугольных суспензий и предназначено для управления процессом получения высококонцентрированной водо- угольной суспензии, используемой в качестве жидкого котельного топлива.

Цель изобретения - повышение качества конечного продукта За счет повышения точности управления процессом приго явления водоугольной суспензии.

На фиг.1 представлена блок-схема системы экстремального регулирования с поиском по чувствительности, которая реализует предлагаемый способ; на фиг.2 и 3 - зависимости, поясняющие работу регу- пятора и время - вязкость соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Управляющий сигнал через эздатчик 3 поступает на элемент сравнения, Где образуется сигнал разности управляющего сигнала и сигнала с выхода датчика 2, пропорционального вязкости суспензии f Сигнал разности / поступает на устройство 4 формирования поискового сигнала. Поисковый сигнал после усиления устройством 5 поступает через исполнительное устройство 6 на вход обьекта регулирования 1, а именно на привод насоса, прокачивающего водоугольную суспензию через гомогенизатор. Процессы, происходящие в регуляторе системы, можно пояснить с помощью фиг.2.

Входной сигнал показан в виде ломаной АВСД. Он поступает на объект регулирования в виде изменяющейся по этой ломаной скорости подачи, или скорости прокачивания водоугольной суспензии через гомогенизатор. Конкретным объектом регулирования является собственно процесс гомогенизации суспензии, являющейся составной частью общего процесса приготовления высококонцентрированной суспензии.

3

со

с

Os

о о

00

ы о

При скорости подачи водоугольной смеси в гомогенизатор, соот ветствующей точке А, система ре улирования отрабатывает сигнал таким образом, что вязкость суспензии / соответствует вязкости для точки А . При изменении исходного сигнала на входе объекта регулирования по прямой (соответственно поисковому сигналу, формируемому устройством 4) значение / изменяется от точки AI к точке ЕЙ. Участок изменения исходного сигнала /по т I от В к С соответствует изменению выходного сигнала /по ц I от Bi к Ci , и так далее, аналогично. Экспериментальный регулятор обеспечивает колебания значения выходного сигнала tj в области экстремума. Поисковый сигнал формируется в зависимости от ,

При любой миграции экстремума в плоскости / - t регулятор обеспечивает такое оптимальное значение параметра т при котором вязкость Ц минимальная, т.е. нахо дится в области экстремума.

Для уточнения технических характеристик регулятора и его выбора выполнена работа по съему статической характеристики объекта регулирования по каналу)/- т в лабораторных условиях. В качестве исходного приняты угли марок Д и Ге Кузнецкого бассейна зольностью 7,5%, 14,1% соответственно. Гранулометрический состав угля бимодальный с максимальной крупностью частиц 350 мкм.

Характер зависимости вязкость суспе- нии - время гомогенизации для исследуемого сырья определялся в гомогенизаторе турбинного типа с емкостью рабочей камеры 5 л и диаметром мешалки 50 мм. В качестве химической добавки использовался Дофен в количестве 1% от массы твердого.

Предварительно была определена оптимальная скорость вращения мешалки 33 с . Регулирование скорости осуа ествлялась путем изменения напряжения на выходе автотрансформатора, подключенного к цепи питания электродвигателя мешалки.

При оптимальной скорости вращения мешалки,на углях марок Д и Ге была проведена серия экспериментов. Варьировалось время гомогенизации т. Интервал варьирования 3 мин. Масса угля, загружаемого в мешалку 1,8 кг. Количество Дофена 0,018 кг. Реагент подавался в виде 10%-ного раствора. Концентрация твердого в суспензии 62%. До и после окончания гомогенизации от суспензии отбирались пробы для определения эффективной вязкости. Замер вязкости осуществлялся в ротационном вискозиметре типа Реотест-2 при скорости сдвига 9 с .

Полученные данные приведены на фиг.З.

Зависимость г/ - .f (т) является экстремальной, причем для углей различной зольности и марочного состава характер ее идентичен: до достижения точки с минимальной вязкостью (ветви AQ,) кривая изменяется круто, после точки минимума значение вязкости возрастает более плавно

(ветви ОВ,0,в). Так как характер зависимости / f (т) для различных углей одинаков, то время гомогенизации, необходимое для достижения минимальной вязкости суспензии, определяется физико-химическими

особенностями этих углей, вязкостью их суспензий до перемешивания. Для угля мао- KHT6cAd 14,1%, /о 4,6 ,для Дс Ad 7,5 % 1 ,7 Па С „Различная вязкость суспензий до перемешивания объясняется

различной прочностью коагуляционных структур. В суспензии из угля зольностью 14,1% в образовании структурного каркаса наряду с угольными частицами принимают участие тонкодисперсные глинистые частицы, которыми в основном представлена ми- неральная часть. Это существенно повышает прочность структуры и на ее разрушение требуется большее время гомогенизации 12 мин) . В угле зольностью 7,5%

содержание минеральной фракции меньше и следовательно, коагуляционная структура у суспензии из этого угла менее прочная,

В процессе перемешивания интенсивное снижения вязкости образцов суспензий

происходит за счет разрыва коагуляционных контактов между частицами и образования на вновь раскрываемых поверхностях твердой фазы адсорбционных слоев химической добавки. Эти адсорбционные слои,

блокируя наиболее гидрофобные участки и частично гидрофилизируя их, способствуют образованию вокруг частиц гидратной оболочки, позволяющей свободно перемещаться частицами в объеме суспензии.

При достижении минимальной вязкости /// 800 сПз/, которая определяется в основном только гранулометрическим составом и количеством химической добавки, суспензия приобретает однородность (гомогенность). При увеличении времени гомогенизации выше оптимального значения начинается постепенный рост вязкости суспензии. Это происходит за счет частичного разрушения (срыва) адсорбционных слоев

реагентов лопастями мешалки и возникновения в объеме суспензии отдельных агрегатов, образованных при взаимодействии частиц по обнаженным участкам их поверхности.

Из полученных характеристик видно, что изменение регулирующего параметра (время гомогенизации) позволяет изменять вязкость суспензии в пределах 800-4700 сПз. При этом увеличение или уменьшение времени гомогенизации не идентично влияет на вязкость суспензии: снижение г на 3 мин меньше оптимального значения повышает вязкость на 700 сПз, увеличение на 3 мин повышает вязкость на 100 сПз, т.е. по величине изменения вязкости суспензии можно определить направление регулирования процесса гомогенизации.

Найденная статическая характеристика объекта по каналу rj - г позволяет выбрать стандартный регулятор, выпускаемый серийно, и синтезировать на его основе экстремальную систему автоматического регулирования процессом получения водо- угольной суспензии.

Таким образом, предложенное решение выгодно отличается от известных, так

как позволяет повысить точность упрапле- ния процессом приготовления суспензии и минимизировать (оптимизировать) вязкость получаемой суспензии. Это в свою очередь улучшает качество получаемого топлива (во- доугольной суспензии) как объекта гидротранспорта и сжигания.

Формула изобретения Способ управления процессом получения водоугольной суспензии, включающий контроль и регулирование вязкости суспензии, отличающийся тем, что, с целью повышения качества конечного продукта за счет повышения точности регулирования, дополнительно изменяют время гомогенизации, измеряют соответствующее этому изменению приращение вязкости суспензии и при выходе приращения вязкости за заданные границы изменяют время гомогенизации в направлении, противоположном первоначальному изменению, а затем повторяют операции.

Цель изобретения - повышение качества конечного продукта за счет повышения точности управления процессом. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем контроль вязкости суспензии и регулирования вязкости путем ввода в водоугольную смесь реагентов, дополнительно изменяют время гомогенизации, измеряют соответствующее этому изменению приращение вязкости суспензии и при выходе сигнала приращения вязкости за заданные границы изменяют время гомогенизации в направлении, противоположном первоначальному изменению, а затем повторяют операции. 3 ил.

фиг-1

i :rS±;-: LZJTt:

т

т

Фиг. 2

2000

1000 j б 5 12 15 21 24 27 JO 33 36 39 Т,мим, фиг.З

JTt:

т

т

Vi

ff

P