Способ управления процессом получения водоугольной суспензии

 

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.

сolo3 coBf.тских социмистиче-ских

РЕСПУБЛИК

ГОСУДЛРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0с

О

О

00 (л)

О (21) 4700554/26 (46) 15.11.91. Бюл. № 42 (71) Донецкий политехнический институт (72) Т.В.Карлина, В,С,Белецкий, В.Г.Самойлик, А.Т.Елишевич и Б.Н,Белых (53) 66,012-52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР№

1278703, кл. G 01 Л1 31/16, 1982.

Патент США ¹ 4529408, кл. С 01 К 1/3, опублик, 1985, (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ

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

Цель изобретения — повышение качества конечного продукта эа счет повышения точности управления процессом приго-эвления водоугольной суспензии.

На фиг.1 представлена блок-схема системы экстремального регулирования с rioиском по чувствительности, которая реализует предлагаемый способ; на фиг,2 и

3 — зависимости, поясняющие работу регулятора и время — вязкость соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Уйравляющий сигнал через задатчик 3 поступает на элемент сравнения, где образуется сигнал разности управляющего сиг„„5U ÄÄ 1690830 А1 (я)л В 01 F 3/12, С 10 L.1/32, G 05

О 27/00 (57) Цель изобретения — повышение качества конечного продукта эа 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 гомогениэации, измеряют соответствующее этому изменению приращение вязкости суспенэии и при выходе сигнала приращения вязкости за заданные границы изменяют время гомогенизации в направлении, противоположном первоначальному изменению, а затем повторяют операции, 3 ил. нала и сигнала с выхода датчика 2, пропорционального вязкости суспензии g. Сигнал разности /Л / поступает на устройство 4 формирования поискового сигнала. Поисковый сигнал после усиления устройством 5 поступает через исполнительное устройство 6 на вход объекта 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 гомогениэатор.

Конкретным объектом регулирования является собственно процесс гомогенизации суспензии, являющейся составной частью общего процесса приготовления высококонцентрированной суспензии.

1690830

20 котором вязкость >j минимальная, т.е, нахоПри скорости подачи водоугольной смеси в гомогенизатор, соответствующей точке

А, система регулирования отрабатывает сигнал таким образом, что вязкость суспензии соответствует вязкости для точки А .

При изменении исходного сигнала на входе объекта регулирования по прямой Л-В (соответственно поисковому сигналу, формируемому устройством 4) значение изменяется от точки А1 к точке Въ Участок изменения исходного сигнала /по t / от В к С соответствует изменению выходного

О бг сигнала /по у / QT В1 к С1, и так далее, аналогично. Экспериментальный регулятор обеспечивает колебания значения выходного сигнала в области экстремума, Поисковый сигнал формируется в зависимости от Л77, При любой "миграции" экстремума в плоскости у - т регулятор обеспечивает такое оптимальное значение параметра т при дится в области экстремума.

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

Характер зависимости "вязкость суспении — 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, осуществлялась путем изменения напряжения на выходе автотрансформатора, подключенного к цепи питания электродвигателя мешалки, При оптимальной скорости вращения мешалки,на углях марок Д и Г6 была проведена серия экспериментов. Варьировалось время гомогенизации t. Интервал варьирования 3 мин, Масса угля, загружаемого в мешалку 1,8 кг. Количество "Дофена" 0,0 18 кг.

Реагент подавался в виде 10 -ного раствора. Концентрация твердого в суспензии

62, До и после окончания гомогениэации от суспензии отбирались пробы для определения эффективной вязкости. Замер вязкости осуществлялся в ротационном вискозиметре типа "Реотест — 2" при скорости сдвига 9 с, 25

Полученные данные приведены на фиг.3.

Зависимость 7) =-..f (т) является экстремальной, причем для углей различной зольности и марочного состава характер ее идентичен: до достижения точки с минимальной вязкостью (ветви АО,А б1) кривая изменяется круто, после точки минимума значение вязкости возрастает более плавно (ветви ОВ,Î,В), Так как характер зависимости ц=f (т) для различных углей одинаков, то время гомогенизации, необходимое для достижения минимальной вязкости суспенэии, определяется физико-химическими особенностями этих углей, вязкостью их суспензий до перемешивания. Для vrn маоки Г6 с А = 14,1, g o = 4,6 Па с,для Дс А. =

= 7,5 / у О=3,7 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 минеральная часть, Это существенно повышает прочность структуры и на ее разрушение требуется большее время гомогенизации(т, 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 суспенэий 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

/г/=- 800 сПз/, которая определяется в основном только гранулометрическим составом и количеством химической добавки, суспензия приобретает однородность (гомогенность). При увеличении времени гомогениэации выше оптимального значения начинается постепенный рост вязкости суспензии. Это происходит за счет частичного разрушения (срыва) адсорбционных слоев реагентов лопастями мешалки и возникно-. вения в объеме суспензии отдельных агрегатов, образованных при взаимодействии частиц по обнаженным участкам их поверхности.

1690830

Из полученных характеристик видно, что изменение регулирующего параметра (время гомогениэации) позволяет изменять вязкость суспензии в пределах 800-4700 сПз, При этом увеличение или уменьшение времени гомогениэации не идентично влияет на вязкость суспензии. снижение t на

3 мин меньше оптимального значения повышает вязкость на 700 сПэ, увеличение на 3 мин повышает вязкость на 100 сПэ, т.е, по величине изменения вязкости суспензии можно определить направление регулирования процесса гомогенизации, Найденная статическая характеристика объекта по каналу у - t позволяет выбрать стандартный регулятор, выпускаемый серийно, и синтезировать на его основе экстремальную систему автоматического регулирования процессом получения водоугольной суспензии.

Таким образом, предложенное решение выгодно отличается от известных, так как позволяет повысить точность управления процессом приготовления суспенэии и минимизировать (оптимизировать) вязкость получаемой суспензии. Это в свою очередь

5 улучшает качество получаемого топлива {водоугольной суспензии) как объекта гидротранспорта и сжигания.

Формула изобретения

10 Способ управления процессом получения водоугольной суспензии, включающий контроль и регулирование вязкости суспензии, Отл и чаю щийс я тем,что, с целью повышения качества конечного продукта за

15 счет повышения точности регулирования, дополнительно изменяют время гомогенизации, измеряют соответствующее этому изменению приращение вязкости суспензии и при выходе приращения вязкости за задан20 ные границы изменяют время гомогенизации в направлении, противоположном первоначальному изменению, а затем повторяют операции.

1690830

Г !

1 ) у.

chal I

ФиГ 2

2, сп

3 б 9 12 15 Ó1 24 27 М 33 .И ЯУ Г,мам, + — -о — 3--1—

Фиг Я

Составитель А.Прусковцов

Техред M,Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Н.Горева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 3879 Тираж Подписное

ВНИИПИ I осудэрственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 .