一种炭黑湿法造粒控制装置及控制方法与流程

本发明涉及炭黑加工，尤其涉及一种炭黑湿法造粒控制装置及控制方法。

背景技术：

1、炭黑造粒是将流动性差、易飞扬的粉状炭黑在造粒机内，依靠其连续的回转，使之成为颗粒状的过程。造粒后炭黑便于运输和使用，同时也减少了对作业环境的污染。

2、炭黑造粒分湿法造粒和干法造粒两种，其中，湿法造粒时通过添加水或其他粘合剂利用滚动造粒设备来批量化的制备炭黑颗粒。

3、其中，湿法滚动造粒机理：湿润粉体团聚成许多微球核是滚动造粒的基本条件。成核动力来自液体的表面张力和气-液-固三相界面上表面自由能的降低。颗粒越小，这种成核现象越明显。球核在一定条件下可长大至1～2mm。微核的聚并和包层则是颗粒进一步长大的主要机制。这些机制表现程度如何取决于操作形式、原料粒度分布、液体表面张力和黏度等因素。在批次作业中，结合力较弱的小颗粒在滚动中常常发生破裂现象。大颗粒的形成多是通过这些破裂物进一步包层来完成的。当原料平均粒径大于70um且分布较集中时，上述现象表现突出。与此相反，当平均粒径小于40um且粒度分布较宽时，颗粒的聚并则成为颗粒长大的主要原因。这类颗粒不仅因强度高而不易破裂，而且经一定时间滚动固化后，过多的水分渗出颗粒表面，更易在颗粒间形成液桥而使表面塑化，这些因素都会促进聚并过程的进行。而随着颗粒长大，聚并在一起的小颗粒之间分离力增大，从而降低了聚并过程的效率，因此，难以以聚并机制来提高形成大颗粒的速度。

4、通过上述湿法滚动造粒机理，可以看出，造粒机在将炭黑造粒成型时，造粒颗粒尺寸、造粒成型速率都受到聚并过程效率的影响，这就造成一方面造粒成型的颗粒尺寸追求越大越好，但另一方面当造粒成型的颗粒尺寸达到一定程度后，颗粒尺寸继续聚并增大的速率就越低，这就会严重制约炭黑造粒生产效率。

5、面对上述问题，一般在进行炭黑造粒时，都会根据实际炭黑造粒制备经验，预设好造粒设备的各种参数，形成制备兼顾炭黑造粒颗粒尺寸以及造粒生产效率的工艺过程，而从造粒机直接输出的炭黑颗粒，由于(单体)炭黑颗粒表层聚并的炭黑小颗粒聚并在一起时之间分离力较大，在造粒机运动过程中受到外界其它炭黑颗粒挤压、撞击等，炭黑颗粒表层聚并的炭黑小颗粒就容易脱离，导致原本成型的炭黑(大)颗粒表面“坑洼”，后续干燥、存储过程中炭黑(大)颗粒龟裂、破碎的风险增大。

6、因此，在炭黑颗粒造粒成型“后段”及输出时，减少炭黑颗粒表层已经聚并的炭黑小颗粒“脱落”现象，降低后续干燥、存储过程中炭黑(大)颗粒龟裂、破碎的风险，成为炭黑造粒工序中需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种炭黑湿法造粒控制装置及控制方法，从而在炭黑颗粒造粒成型“后段”及输出时，降低炭黑颗粒的“局部”积累现象，使炭黑颗粒更加均匀分布、输出，降低炭黑颗粒之间的过度挤压，降低炭黑(大)颗粒龟裂、破碎的风险。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明提供一种炭黑湿法造粒控制装置，包括支撑架部分和滚筒部分、位于滚筒部分上游侧的进料部分、位于滚筒部分下游侧的出料部分，支撑架部分包括底架、固定安装在底架上的主电机、与主电机输出端链接的联动转盘、与联动转盘同轴安装的支撑转盘，滚筒部分包括水平横置的旋转滚筒、位于旋转滚筒外环侧的联动转环、支撑转环，旋转滚筒包括进料口，进料部分包括位于炭黑原料下料仓、位于炭黑原料下料仓底部的喷料器，进料部分还包括位于炭黑原料下料仓下方的湿润管体，喷料器朝向湿润管体喷出炭黑原料，湿润管体上游连接蒸汽导管，湿润管体下游配合插入旋转滚筒的进料口中。滚筒部分还包括外部口径尺寸大于内部口径尺寸的排料广口。出料部分包括下料盒、导向安装在下料盒外侧的旋转电机、用于调节旋转电机水平横向位置的轴向位移组件，下料盒开设有与排料广口相配合的接料圆口，下料盒底部设有出料口，旋转电机输出端安装有伸入下料盒、旋转滚筒内部的旋转轴杆，旋转轴杆末端安装端盘，端盘环侧固定安装多个支杆，多个支杆共同连接一分层套环板，分层套环板内环面设有内层推料螺圈，下料盒朝向旋转滚筒的一侧面嵌设有光电监测盒，光电监测盒设有多个依次竖直分布的光电距离探头，光电距离探头水平探测旋转滚筒底部聚集的炭黑颗粒。其中，旋转电机带动分层套环板转动方向与旋转滚筒旋转方向相同，分层套环板与旋转滚筒内壁之间留有用于正常流动炭黑颗粒的间隙。

4、作为本发明装置的一种优选技术方案：湿润管体包括蒸汽注入管腔、位于蒸汽注入管腔下游侧的湿润混料管腔，蒸汽导管连接在蒸汽注入管腔上游侧，湿润混料管腔倾斜向下插入旋转滚筒的进料口。

5、作为本发明装置的一种优选技术方案：下料盒外侧固定安装有滑动导向架，旋转电机导向安装在滑动导向架上。

6、作为本发明装置的一种优选技术方案：轴向位移组件包括位移驱动器、位移驱动电机，位移驱动器输出端与旋转电机连接。

7、作为本发明装置的一种优选技术方案：下料盒朝向排料广口的一侧固定设有轴向支撑架，轴向支撑架伸入旋转滚筒的一侧端安装有滑套，旋转轴杆活动穿过滑套。

8、作为本发明装置的一种优选技术方案：分层套环板横向侧端设有侧边圆角。

9、本发明提供一种炭黑湿法造粒控制装置的控制方法，包括以下步骤：

10、s1.炭黑原料进入炭黑原料下料仓，喷料器将炭黑原料喷洒在湿润管体中，蒸汽导管加压注入水蒸气，炭黑原料、水蒸气在湿润管体混合并注入旋转滚筒。

11、s2.炭黑原料、水蒸气在旋转滚筒内混合，经过颗粒间聚并造粒成型后的炭黑原料到达旋转滚筒后段。

12、s3.设光电监测盒多个光电距离探头自下而上所监测的水平位置依次为{w1，w2，w3，...，wx，...，wn},设分层套环板最低点的水平位置为m，其中，水平位置m低于水平位置w1，水平位置m高于水平位置wn。

13、s4.设光电监测盒的多个光电距离探头所监测到的距离信息自下而上依次为{l1,l2,l3,...，lx，∞，...，∞}。其中，lx为wx位置处的光电距离探头所监测到的距离信息，并且持续监测到距离信号的时间超过t时长。

14、s5.控制系统分析轴向位移组件实时带动分层套环板所在位置，分析分层套环板距离光电监测盒的光电距离探头的实时距离，记作[lmin，lmax]，判断lx是否处于[lmin，lmax]范围内，其中，lmin为分层套环板靠近光电监测盒的一侧与光电距离探头之间的距离，lmax为分层套环板远离光电监测盒的一侧与光电距离探头之间的距离。

15、s5.1.当位置为wx的光电距离探头水平位置高于分层套环板最低点水平位置m。

16、s5.1.1.若lx处于[lmin，lmax]范围内，分层套环板保持原位置。

17、s5.1.2.若lx未处于[lmin，lmax]范围内，轴向位移组件带动分层套环板移动，直至lx处于[lmin，lmax]范围内。

18、s5.1.3.控制系统驱动旋转电机带动分层套环板转动速率为v，则存在：f(v)∝f(△h)，其中，△h为监测到距离lx的光电距离探头与分层套环板最低点水平位置m之间的高度差。

19、s5.2.当位置为wx的光电距离探头水平位置不高于分层套环板最低点水平位置m，则旋转电机停止带动分层套环板转动。

20、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明在旋转滚筒后段输出炭黑颗粒区域配置分层套环板，通过光电监测盒对旋转滚筒后段输出区域炭黑颗粒积累状态分布进行监测，通过轴向位移组件线性调节分层套环板轴向位置，并根据分层套环板内侧实时积累的炭黑颗粒高度来驱动旋转电机进行线性化转动，在炭黑颗粒造粒成型“后段”及输出时，降低炭黑颗粒的“局部”积累现象，使炭黑颗粒更加均匀分布、输出，降低炭黑颗粒之间的过度挤压，降低炭黑(大)颗粒龟裂、破碎的风险。