一种干燥热风炉设备及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种干燥热风炉设备，包括：物料塔，其设置在热风炉设备的一端，内部下方设置有卸料口；燃烧炉，其通过输料管与所述物料塔连接，所述燃烧炉上设置有多处纵向螺旋错开排列的进风口；换热器，其设置在燃烧炉的一侧，包括高温侧导烟管和低温侧导烟管；其中，高温侧导烟管的上端口通过高温排烟管与燃烧炉的顶端出口连接，低温侧导烟管的上端口通过低温排烟管与除尘器连接；冷空气入口，其设置在换热器的上部，所述低温排烟管的外侧，能够导入冷空气，从低温烟气开始换热。本发明专利技术还公开一种干燥热风炉设备的控制方法，能够通过卸料口卸料量和输料管进、出口的压力损失精确控制气力输送装置的风机转速，提高物料输送效率，避免物料堆积。

【技术实现步骤摘要】
一种干燥热风炉设备及其控制方法
本专利技术涉及热风炉
，更具体的是，本专利技术涉及一种干燥热风炉设备及其控制方法。
技术介绍
热风炉是现今工、农生产中重要热风源设备之一。无论是工业供暖还是干燥谷物生产过程都需要洁净的、低成本的热风源。在传统化石能源(煤、石油等)日益枯竭、人类面临的环境污染日益加重的情况下，世界各国都在积极寻求发展可再生能源。我国是农业大国，每年有大量的可再生生物质能源，如果能利用好这些可再生的生物质物料，就可有效地保护有限的自然资源并减少对环境的污染。目前热风炉的种类很多，物料、换热形式、炉体结构等各不相同。但是，在现有的热风炉设备上，冷空气分别经过热烟气的高低温段、低高温段、低中温段、高中温段、高高温段，最后经过低低温段流出。换热期间相对应的温差梯度波动太大，换热方式不科学。同时，现有干燥热风炉设备中燃烧炉的炉体结构以及进风口和进料口的布置不合理，导致燃烧不充分；燃烧炉外壁的散射的热量没有被利用好；换热器换热方式不科学，热效率低。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是设计开发了一种干燥热风炉设备，能够克服现有热风炉燃烧不充分，在换热期间相对温差梯度波动大，效率低的问题。本专利技术的另一个目的是设计开发了一种干燥热风炉设备的控制方法，能够通过卸料口卸料量和输料管进、出口的压力损失精确控制气力输送装置的风机转速，提高物料输送效率，避免物料堆积。本专利技术提供的技术方案为：一种干燥热风炉设备，包括：物料塔，其设置在热风炉设备的一端，内部下方设置有卸料口，所述卸料口通过气力输送装置与输料管连接；燃烧炉，其通过输料管与所述物料塔连接，所述燃烧炉上设置有多处纵向螺旋错开排列的进风口，其与设置在所述燃烧炉底部助燃风机连通；换热器，其设置在所述燃烧炉的一侧，包括高温侧导烟管和低温侧导烟管；其中，所述高温侧导烟管的上端口通过高温排烟管与燃烧炉的顶端出口连接，所述低温侧导烟管的上端口通过低温排烟管与除尘器连接；冷空气入口，其设置在所述换热器的上部，所述低温排烟管的外侧，能够导入冷空气，从低温烟气开始换热。优选的是，所述输料管的另一端与所述燃烧炉的进料口连接，所述进料口的位置低于最高的所述进风口。优选的是，所述高温侧导烟管和低温侧导烟管的两端分别固定有上固定板和下固定板，并且两组烟管的中间设有隔板。优选的是，所述低温烟气换热要经过换热通道，包括：所述上固定板、所述下固定板、所述隔板以及设置在两组烟管外部的四组弧形导流板。优选的是，还包括：重量传感器，其设置在所述卸料口和气力输送装置的连接处，用于检测所述卸料口的卸料量；压力传感器，其分别设置在所述输料管的进口处和出口处，用于检测所述输料管进口处和出口处的气压；转速传感器，其设置在所述助燃风机的轴上，用于检测助燃风机工作时的转速；温度传感器，其沿所述燃烧炉轴向等间距设置在燃烧炉内部一侧，用于检测燃烧炉内部温度；控制器，其与所述重量传感器、压力传感器、转速传感器、温度传感器、气力输送装置和助燃风机连接，用于接收所述重量传感器、压力传感器、转速传感器和温度传感器的检测数据并控制所述气力输送装置和助燃风机工作。相应的，本专利技术还提供一种干燥热风炉设备的控制方法，包括模糊控制器：将卸料口的卸料量Mυ、输料管进口处的压力P1与输料管出口处的压力P2的压力损失ΔP输入模糊控制器，所述模糊控制器中卸料口的卸料量Mυ和压力损失ΔP分为7个等级；模糊控制器输出气力输送装置的风机转速ω，输出分为7个等级；所述卸料量Mυ的模糊论域为[0,1]，其量化因子为60000；所述压力损失ΔP的模糊论域为[0,1]，定量化因子为2500；输出风机转速ω的模糊论域为[0,1]，定量化因子为9000；输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。优选的是，还包括模糊PID控制器：输入第i个输料过程的理想压力损失和实际压力损失ΔP的偏差e、偏差变化率ec，输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数，比例系数、比例积分系数和微分系数输入PID控制器进行风机转速误差补偿控制。优选的是，所述理想压力损失和实际压力损失ΔP的偏差e的模糊论域为[-1,1]，定量化因子为130；所述偏差变化率ec的模糊论域为[-3,3]，定量化因子为1；所述输出PID的比例系数的模糊论域为[-1,1]，其定量化因子为0.1；比例积分系数的模糊论域为[-1,1]，其定量化因子为0.1；微分系数的模糊论域为[-1,1]，其定量化因子为0.0001；所述偏差e和偏差变化率ec分为7个等级；所述输出PID的比例系数、比例积分系数和微分系数分为7个等级；所述模糊PID控制器的输入和输出的模糊集为{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}。优选的是，物料经气力输送装置输送至燃烧炉后，所述助燃风机的转速为：其中，n为助燃风机的转速，单位r/min；Ti为燃烧炉内某一点的温度，单位℃；Ti-1为沿燃烧炉轴向紧靠Ti点的温度点的温度，单位℃；h为燃烧炉的长度，单位m，τ为燃烧炉内沿燃烧炉轴向温度检测点的数量，ρ为物料的密度，单位g/m3；d为物料的粒径，单位m；P2为输料管出口处的气压，单位Pa；P0为标准大气压，单位Pa；L为输料管的长度，单位m。优选的是，所述燃烧炉内沿燃烧炉轴向温度检测点的数量为：τ＝h/0.5+1。本专利技术至少具备以下有益效果：(1)本专利技术所述干燥热风炉设备的燃烧炉的进风口纵向螺旋式错开排列，有助于物料在燃烧炉内充分燃烧，提高资源利用率；助燃风机布置在燃烧炉之外，设备外壳之内，一方面降低燃烧炉外壁的温度，另一方面利用了燃烧炉外壁散射的热量。(2)两组烟管与隔板和外壳组成冷空气的流动通道，冷空气从换热器的低温侧烟管一侧进入流动通道，热空气从高温侧烟管一侧流出，流动方向与烟气的流动方向相反，提高了换热效率；集灰室设在两组烟管正下方，方便清理；烟气最后设有除尘器，有效降低环境污染。(3)本热风炉设备布局合理，易于实现自动化，物料燃烧充分，换热器换热方式科学，换热效率高，增加了除尘器，环境污染小。(4)本专利技术所述的干燥热风炉设备的控制方法，能够通过卸料口卸料量和输料管进、出口的压力损失精确控制气力输送装置的风机转速，提高物料输送效率，避免物料堆积。(5)物料经气力输送装置输送至燃烧炉后，通过物料炉内的温度梯度、燃烧炉的长度、物料的密度、粒径、输料管出口处的气压以及输料管的长度控制助燃风机的转速，提高了燃烧炉的效率。附图说明图1为本专利技术所述的干燥热风炉设备的结构示意图。图2为本专利技术所述的干燥热风炉的俯视图。图3为本专利技术所述的燃烧炉的结构示意图。图4为本专利技术所述的燃烧炉的俯视图。图5为本专利技术所述的换热器的结构示意图。图6为本专利技术所述的换热器的俯视图。图7是本专利技术的模糊控制器和模糊PID控制器的示意图。图8是本专利技术的模糊控制器的输入卸料口卸料量Mυ的隶属度函数图。图9是本专利技术的模糊控制器的输入压力损失ΔP的隶属度函数图。图10是本专利技术的模糊控制器的输出气力输送装置的风机转速ω的隶属度函数图。图11是本专利技术的模糊PID控制器的输入偏差e的隶属度函数图。图12是本专利技术的模糊PID控制器的输入偏差变化率ec的隶属度函数图。图13是本专利技术的模糊PID控制器的输出比例系数Kp的隶属度函数图。图14是本专利技术的模糊PID控制器的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干燥热风炉设备，其特征在于，包括：物料塔，其设置在热风炉设备的一端，内部下方设置有卸料口，所述卸料口通过气力输送装置与输料管连接；燃烧炉，其通过输料管与所述物料塔连接，所述燃烧炉上设置有多处纵向螺旋错开排列的进风口，其与设置在所述燃烧炉底部助燃风机连通；换热器，其设置在所述燃烧炉的一侧，包括高温侧导烟管和低温侧导烟管；其中，所述高温侧导烟管的上端口通过高温排烟管与燃烧炉的顶端出口连接，所述低温侧导烟管的上端口通过低温排烟管与除尘器连接；冷空气入口，其设置在所述换热器的上部，所述低温排烟管的外侧，能够导入冷空气，从低温烟气开始换热。

【技术特征摘要】
1.一种干燥热风炉设备，其特征在于，包括：物料塔，其设置在热风炉设备的一端，内部下方设置有卸料口，所述卸料口通过气力输送装置与输料管连接；燃烧炉，其通过输料管与所述物料塔连接，所述燃烧炉上设置有多处纵向螺旋错开排列的进风口，其与设置在所述燃烧炉底部助燃风机连通；换热器，其设置在所述燃烧炉的一侧，包括高温侧导烟管和低温侧导烟管；其中，所述高温侧导烟管的上端口通过高温排烟管与燃烧炉的顶端出口连接，所述低温侧导烟管的上端口通过低温排烟管与除尘器连接；冷空气入口，其设置在所述换热器的上部，所述低温排烟管的外侧，能够导入冷空气，从低温烟气开始换热。2.如权利要求1所述的干燥热风炉设备，其特征在于，所述输料管的另一端与所述燃烧炉的进料口连接，所述进料口的位置低于最高的所述进风口。3.如权利要求1所述的干燥热风炉设备，其特征在于，所述高温侧导烟管和低温侧导烟管的两端分别固定有上固定板和下固定板，并且两组烟管的中间设有隔板。4.如权利要求3所述的干燥热风炉设备，其特征在于，所述低温烟气换热要经过换热通道，包括：所述上固定板、所述下固定板、所述隔板以及设置在两组烟管外部的四组弧形导流板。5.如权利要求1所述的干燥热风炉设备，其特征在于，还包括：重量传感器，其设置在所述卸料口和气力输送装置的连接处，用于检测所述卸料口的卸料量；压力传感器，其分别设置在所述输料管的进口处和出口处，用于检测所述输料管进口处和出口处的气压；转速传感器，其设置在所述助燃风机的轴上，用于检测助燃风机工作时的转速；温度传感器，其沿所述燃烧炉轴向等间距设置在燃烧炉内部一侧，用于检测燃烧炉内部温度；控制器，其与所述重量传感器、压力传感器、转速传感器、温度传感器、气力输送装置和助燃风机连接，用于接收所述重量传感器、压力传感器、转速传感器和温度传感器的检测数据并控制所述气力输送装置和助燃风机工作。6.一种干燥热风炉设备的控制方法，其特征在于，包括模糊控制器：将卸料口的卸料量Mυ、输料管进口处的压力P1与输料管出口处的压力P2的压力损失ΔP输入模糊控制器，所述模糊控制器中卸料口的卸料量Mυ和压力损失ΔP分为7个等级；模糊控制器输出气力输送装置的风机转速ω，输出分为7个等级；所述卸料量Mυ的模糊论域为[0,1]，其量化因子为60000；所述压力损失ΔP的模糊论域...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文福，尚涛，刘春山，邢博，王桂英，韩峰，张亚秋，徐岩，刘哲，杨少奇，吴新怡，王锐，金毅，齐德波，王炫权，孙长虹，
申请(专利权)人：吉林大学，嘉兴学院，长春吉大科学仪器设备有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22