СПОСОБ КОНТРОЛИРОВАНИЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШИЛКИ И РАСПЫЛИТЕЛЬНАЯ СУШИЛКА, СОДЕРЖАЩАЯ ОДНУ ИЛИ БОЛЕЕ ИНФРАКРАСНЫХ ВИДЕОКАМЕР
METHOD OF CONTROL OVER SPRAY DRIER AND SPRAY DRIER INCORPORATING ONE OR MORE IR VIDEO CAMERAS

Настоящее изобретение относится к способу контролирования распылительной сушилки, содержащему этапы на которых: обеспечивают камеру распылительной сушки и связывают одну или более инфракрасных видеокамер с камерой распылительной сушки, указанные одна или более видеокамер имеют некоторое поле обзора внутри камеры распылительной сушки. Кроме того, настоящее изобретение относится к распылительной сушилке, содержащей камеру распылительной сушки, средства атомизации, и одну или более видеокамер, расположенных в соединении с камерой распылительной сушки.
Распылительная сушка представляет собой хорошо известный процесс для превращения жидкого продукта в порошкообразный продукт. Сушка имеет место в сушильной камере, в которой осушающий воздух приводится в контакт с исходными материалами, то есть с жидкостью, атомизированной в виде капель, с помощью одного или более сопел или иных форм атомизаторов, таких как роторный атомизатор. Осушающий воздух поступает в сушильную камеру через распылитель воздуха, расположенный в или вблизи верхней части сушильной камеры. В такой сушильной системе могут обеспечиваться другие средства сушки, например, псевдоожиженный слой.
В частности, при атомизации жидкости в виде капель сушат посредством использования сопел, например, сопел высокого давления или двухжидкостных сопел, важно, чтобы сопла распыляли, как задано, поскольку иначе будет осуществляться процесс неоднородной сушки, приводящий, например, к образованию отложений на самом сопле и на стенках внутри сушильной камеры и к получению продукта худшего качества и к уменьшению производительности. Как следствие, в продукте могут образовываться комки, а кроме того, риск образования отложений может приводить к увеличению нагрева, а в худшем случае, к возгоранию в этом отложении, поскольку он находится в нагреваемой зоне в течение более длительного времени, чем ожидалось. Желательно обеспечить, чтобы протечки в соплах в распылительных сушилках, которые могут нарушить диспергирование капель в камере, обнаруживались, и является желательным уменьшение образования отложений твердого материала, которое может вызывать перегрев камеры, а в экстремальных случаях, могут даже вызвать возгорание и взрыв. Как правило, устройства для обнаружения возгорания или взрыва и гасящие или высвобождающие устройства никогда не предусматриваются в таких распылительных сушилках.
Контролирование и наблюдение различных процессов известны в уровне техники. Это контролирование традиционно осуществляется для обеспечения правильных рабочих температур, например, на выходе выходного устройства, такого как сопло, или чтобы быть уверенным, что то, что должно распыляться, имеет правильную температуру. Однако контролирование процесса распылительной сушки имеет различную цель, как поясняется выше. Контролирование температуры высушенного продукта осуществляется в соответствующей части распылительной сушилки, то есть в центральной или нижней части сушильной камеры.
Поскольку получаемый продукт должен соответствовать спецификациям относительно качества и размера частиц и источники для исходного возгорания и/или взрыва пыли в системах распылительной сушки должны устраняться настолько, насколько это возможно, по очевидным причинам процесс распыления должен контролироваться. Несколько лет назад заявитель разработал революционную системуконтролирования рабочих характеристик системы распылительных сопел в их сушилках с использованием телевизионных видеокамер в видимом диапазоне. Камеры показывают непрерывную картину зоны распыления, позволяя операторам быть уверенными, что нет никаких протечек или какого-либо образования отложения твердого материала и что структура распыления внутри сушильной камеры остается на оптимальном уровне. Кроме того, с помощью камер можно контролировать, протекают ли пороговые клапаны высокого давления. Это помогает устранить ненужные отключения системы, улучшает качество продукта и уменьшает риск накопления тепла в камере. В прошлом это было невозможно сделать, когда распылительная сушилка работает, поскольку распылительные сопла полностью заключены внутри сушильной камеры. Однако использование камер позволяет операторам наблюдать туман, исходящий из сопел, и немедленно идентифицировать любые аномалии. Они могут вмешиваться, если это необходимо, чтобы предпринять корректирующее действие, но только тогда, когда это необходимо. Ненужные отключения исключаются. Система контролирования телевизионными видеокамерами является особенно полезной при обнаружения протечек из уплотнений сопел во время работы и из самого сопла во время запуска и отключения оборудования распылительной сушки. Отслеживание поведения сопла на каждой стадии способа может сводить к минимуму загрязнение сушильной камеры и обеспечивать предотвращение проблем техники безопасности, таких как возгорание и взрывы. Камера также позволяет операторам контролировать дисперсность в зоне распыления для обеспечения наилучшего возможного качества продукта. В качестве дополнительного развития технологии может разрабатываться автоматическое контролирование изображения с видеокамеры для каждой конкретной распылительной сушилки.
Следовательно, традиционные встроенные телевизионные видеокамеры в видимом диапазоне используются, чтобы дать оператору реальную картину рабочих характеристик распыления с помощью сопел. Это означает, что оператор должен смотреть в монитор все время в течение обработки, или что должны применяться системы программного обеспечения для автоматического анализа изображений для наблюдения такого процесса. Поскольку многие установки распылительной сушки в некоторые периоды работают 24 часа, контролирование вручную в течение всего времени требует большого количества времени с точки зрения затрат рабочего времени. Это является недостатком.
Альтернатива в виде применения систем автоматического анализа изображения также является неудобной, поскольку она требует адаптации к каждой конкретной распылительной сушилке и стоимость программного обеспечения является значительной.
При таких предпосылках целью настоящего изобретения является обеспечение контролирования распылительной сушилки, с помощью которого эти недостатки преодолеваются.
В первом аспекте настоящего изобретения, эта и другие цели достигаются с помощью способа контролирования распылительной сушилки, содержащего этапы на которых: обеспечивают камеры распылительной сушки и связывают одну или более камер с камерой распылительной сушки, указанные одна или более камер имеют некоторое поле обзора внутри камеры распылительной сушки, при этом, по меньшей мере, одна из указанных одной или более камер представляет собой инфракрасную видеокамеру, и с ее помощью измеряется температура в заданной области.
Таким образом, посредством использования инфракрасных камер становится возможным точное измерение температуры в заданной области. Таким образом, может измеряться температура в выбранной области, которая может выбираться, например, оператором или в соответствии с заданной структурой наблюдения. Неожиданно обнаружено, что инфракрасная камера для наблюдения в распылительной сушилке может работать без побочных воздействий или ошибок, даже если горячий газ для сушки в распылительной сушилке подается между камерой и объектом наблюдения.
В одной распылительной сушилке могут находиться несколько инфракрасных камер, в зависимости, среди прочего, от числа сопел атомизации. Если имеется только одно сопло, может быть достаточно одной инфракрасной камеры. Если, например, используют восемь сопел атомизации, то для полного перекрытия всех сопел могут быть оптимальными две или три инфракрасных камеры. В одном из преимущественных вариантов осуществления по меньшей мере две инфракрасных камеры связываются с указанной камерой распылительной сушки.
Для перекрытия настолько большой области, насколько возможно, с помощью одной инфракрасной камеры, каждая инфракрасная камера может иметь поле обзора по меньшей мере 90 градусов. Так называемая линза типа рыбий глаз, покрывающая практически 180 градусов, может преимущественно использоваться для покрытия широкой области, поскольку некоторая небольшая деформация картины не имеет значения для функции контроля на основе температуры.
Способ может использоваться для измерения температур в произвольных положениях распылительной сушилки. Однако некоторые детали камеры сушки являются более подверженными образованию отложений и повышению температуры. В случае, когда способ содержит дополнительный этап, на котором обеспечивают по меньшей мере одно распылительное сопло в качестве средств атомизации, заданная область, контролируемая с помощью по меньшей мере одной инфракрасной камеры, преимущественно содержит часть распылительного сопла или распылительных сопел, или распылительное сопло или распылительные сопла.
Альтернативно или в дополнение к этому, заданная область, контролируемая с помощью по меньшей мере одной инфракрасной камеры, содержит часть стенки камеры распылительной сушки.
Кроме того, заданная область, контролируемая с помощью по меньшей мере одной инфракрасной камеры, может содержать часть пластины газораспределителя для псевдоожиженного слоя в нижней части камеры распылительной сушки. Также может контролироваться псевдоожиженный порошок в псевдоожиженном слое.
Предпочтительно, способ содержит дополнительные этапы, на которых обеспечивают систему управления и обеспечивают установленное значение для температуры в указанной заданной области, где система управления связывается с сигналом тревоги, запускаемым, когда температура превышает указанное установленное значение. Это, в свою очередь, делает возможным получение автоматического наблюдения процессов распылительной сушки. Система управления может, например, контролироваться дистанционно. Одним из преимуществ этого способа является получение улучшенной безопасности, поскольку обычные средства обнаружения возгорания или дыма, например, так называемое совместное контролирование внутри сушильной камеры, могут быть недостаточными для оповещения о начале искрения, которое может привести к возгоранию. Инфракрасное наблюдение процесса может обнаружить это на более ранней стадии. С помощью этого способа можно запускать сигнал тревоги, когда температура в заданной области превышает некоторое значение, то есть локально, в конкретных точках распылительной сушилки, в то время как общепринятое совместное контролирование запускается только тогда, когда начинается возгорание, то есть на гораздо более поздней стадии.
Таким образом, контролирование может осуществляться по отношению к отложению твердого материала, и установленное значение для температуры представляет собой температуру отложений. Работа распылительной сушилки может останавливаться, когда запускается сигнал тревоги. Когда распылительная сушилка не работает, отложения могут удаляться. Все вместе это предотвращает избыточный нагрев и распространение возгорания. После удаления отложений и необязательных дополнительных процедур очистки, работа распылительной сушилки может возобновиться.
Для предотвращения избыточного нагрева самой инфракрасной камеры, для охлаждения по меньшей мере одной инфракрасной камеры может подаваться охлаждающий газ.
Хотя инфракрасная камера или инфракрасные камеры могут в принципе располагаться вне камеры распылительной сушки, постольку, поскольку поле обзора располагается внутри сушильной камеры, инфракрасная камера или инфракрасные камеры могут преимущественно располагаться в камере распылительной сушки с помощью подвижной и/или удаляемой трубки камеры. Это делает возможным обеспечить необходимые провода и электронику в самой трубке.
В случае, когда желаемым является нормальное изображение процесса распылительной сушки в видимом диапазоне, можно объединять обычную камеру для видимого диапазона с инфракрасной камерой в одной трубке камеры. Камера для видимого диапазона и инфракрасная камера могут быть отдельными или объединяться в один узел.
В другом аспекте настоящего изобретения предусматривается распылительная сушилка, содержащая камеру распылительной сушки, средства атомизации и одну или более камер, расположенных в камере распылительной сушки, указанная распылительная сушилка отличается тем, что по меньшей мере одна из указанных одной или более камер представляет собой инфракрасную камеру.
При использовании инфракрасных камер становится возможным точное измерение температуры в заданной области. Таким образом, температура может измеряться в выбранной области, которая может выбираться, например, оператором или в соответствии с заданной структурой наблюдения. Неожиданно обнаружено, что инфракрасная камера для наблюдения в распылительной сушилке может работать без побочных воздействий или ошибок, даже если горячий газ для сушки в распылительной сушилке подается между камерой и объектом слежения.
Инфракрасная камера или инфракрасные камеры могут располагаться в камере распылительной сушки с помощью подвижной и удаляемой трубки камеры. Это делает возможным обеспечение необходимых проводов и электроники в самой трубке, а также обеспечение простого перемещения, удаления и замены камеры.
В случае если желаемым является нормальное изображение процесса распылительной сушки в видимом диапазоне, можно объединять обычную камеру для видимого диапазона с инфракрасной камерой в одной трубке камеры. Камера для видимого диапазона и инфракрасная камера могут быть отдельными или объединяться в один узел.
По меньшей мере, одна инфракрасная камера может покрываться с помощью стекла для наблюдения и защитной решетки.
Каждый конкретный вариант осуществления и изменения признаков применяется в равной степени к каждому аспекту настоящего изобретения, если только конкретно не указано иного. Дополнительные детали и преимущества будут ясны из прилагаемой формулы изобретения и из следующего далее описания.
Далее, настоящее изобретение будет описываться более подробно с помощью следующего далее описания предпочтительных вариантов осуществления и со ссылками на чертежи, в которых:
Фиг.1 показывает схематический вид сбоку распылительной сушилки в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 показывает схематический вид сбоку распылительной сушилки в другом варианте осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 3 показывает общий вид в большем масштабе детали распылительной сушилки, показанной на Фиг.2.
Фиг.1 показывает один из вариантов осуществления распылительной сушилки 1, имеющей камеру 2 распылительной сушки, содержащей по существу цилиндрическую верхнюю секцию 4a, коническую стенку 3 и зауженную нижнюю секцию 4b. В верхней секции 4a обеспечиваются средства 9 атомизации. Рассеиватель воздуха, соединенный с входом для воздуха, который может представлять собой прямой вход для воздуха или радиальный вход, или тангенциальный вход, предусматривается в верхней секции камеры распылительной сушки (не показан). Рассеиватель воздуха может, например, иметь форму, описанную в ожидающей совместного решения международной заявке автора № WO 2007/071238 или в № PCT/DK2009/050277, или также может конструироваться как любой другой традиционный рассеиватель воздуха.
Распылительная сушилка 1 включает, способом известным, средства введения, ведущие к средствам 9 атомизации. Рассеиватель воздуха может, например, устанавливаться выше потолка сушильной камеры 2 распылительной сушилки 1 или в нем, или в верхней секции 4a сушильной камеры 2. В зависимости, среди прочего, от размера сушильной камеры 2, может иметься несколько, например, три таких рассеивателя воздуха, установленных в потолке сушильной камеры 2.
Осушающий воздух, поступающий в рассеиватель воздуха из входа для воздуха, направляется в направленный вниз поток осушающего воздуха в сушильную камеру, где осушающий воздух приводится в контакт с атомизированным материалом, высвобождаемым из средств 9 атомизации. В показанном варианте осуществления средства 9 атомизации предусматриваются в форме сопел 5, направленных вниз, в сушильной камере 2. В альтернативных вариантах осуществления средства 9 атомизации могут находиться в форме роторного атомизатора. В качестве дополнительной альтернативы средства 9 атомизации могут предусматриваться как одно или более сопел, запитываемых из системытрубок для сопел. Трубка сопла может простираться через центр рассеивателя воздуха, или вне рассеивателя воздуха.
В показанном варианте осуществления распылительная сушилка 1, кроме того, содержит инфракрасную камеру (ИК камера) 6, расположенную в соединении с сушильной камерой 2. ИК камера 6 устанавливается вне сушильной камеры 2 в трубке 7 камеры. Трубка 7, включающая в себя камеру 6, может также позиционироваться внутри сушильной камеры 2. Для защиты ИК камеры 6 от материала, подвергающегося сушке распылением, предусматривается защитное стекло 8. Сопла 5 находятся в поле зрения ИК камеры 6. Каждая инфракрасная камера должна иметь достаточное поле обзора, которое зависит от расстояния от места расположения камеры до области контролирования. Например, поле обзора составляет по меньшей мере 15, 30 или 60 градусов, но для контролирования атомизации сопел, поле обзора 90 градусов было бы предпочтительным, если камеры располагаются вблизи сопел. Во время распылительной сушки, материал, покидающий сопла 5, завихряется вокруг камеры 2 распылительной сушки. Несмотря на попытки противодействия, отложения могут осаждаться на соплах 5, в особенности, если материал является липким или вязким. Проблема отложений является особенно выраженной во время запуска процесса сушки или в случае дефектных сопел. Тогда температура сопел 5 может повышаться локально, если отложения не удаляются. Отложения становятся все более и более сухими, вызывая рост температуры до тех пор, пока они не возгораются самопроизвольно, и не попадают в сушильную камеру 2 или на псевдоожиженный слой в нижней секции 4, после чего материал может возгореться там. В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, ИК камера 6 используется для контролирования сопел 5. Его осуществляют посредством выбора заданной области для контролирования. ИК камера 6 снабжается средствами, позволяющими установить заданную область, с точки зрения, как размеров, так и положения. Затем измеряется температура в заданной области. Когда некоторый уровень температуры, выбранный в качестве установленного значения в этой конкретной заданной области, обнаруживается с помощью ИК камеры 6 или связанной с ним схемы, такой как компьютер, запускается сигнал тревоги и можно остановить сушку и удалить отложения до того, как возникнет реальное возгорание или взрыв.
Установленные значения, то есть температура, которая необходима для запуска сигнала тревоги, зависит от типа материала, подвергающегося манипуляциям в распылительной сушилке 1. Температура газа сушки для химических или керамических продуктов значительно выше, чем для молочных, фармацевтических или пищевых продуктов. Рабочая температура сопел 5 и камеры 2 будет связана с температурой сушки, так, что температура, которая запускаетсигнал тревоги, тоже будет тогда выше. Например, для оксида алюминия интервал температур на входе газа для сушки находится в пределах 300-500°C, в то время как интервал температур на входе газа для сушки для цельного молока составляет 175-240°C, а для ферментов интервал температур на входе газа для сушки составляет 140-180°C. Соответствующая температура сопла, которая запускает сигнал тревоги, будет при этом устанавливаться соответствующим образом. В качестве альтернативы, она представляет собой разность температур между двумя областями внутри сушильной камеры 2, которая запускает сигнал тревоги. Таким образом, контролирование может осуществляться по отношению к отложениям твердого материала, и установленное значение для температуры представляет собой температуру отложения. Работа распылительной сушилки может останавливаться, когда запускается сигнал тревоги, и отложения удаляются. Это предотвращает избыточный нагрев и распространение огня.
После удаления отложений и возможных дополнительных процедур очистки, работа распылительной сушилки может возобновиться.
На Фиг.2 добавлены признаки, дополнительные к признакам, представленным на Фиг.1. Добавлены четыре дополнительных камеры, из которых некоторые могут представлять собой ИК камеры, а другие обычные камеры. Две камеры обращены на или имеют свободный обзор сопла 5. Эти камеры регистрируют, когда температура сопел поднимается выше приемлемого уровня, как описано выше. Две дополнительных камеры 6 установлены на каждой стороне сушильной камеры 2. Они могут служить для контролирования температуры стенки 3 или для контролирования нескольких сопел 5 с помощью одной камеры 6. Отложения могут накапливаться также на стенке 3 распылительной сушилки 1, заданные области, контролируемые с помощью этих камер, выбирают в соответствии, например, с программируемым процессом наблюдения. Камеры 6, расположенные сбоку, могут представлять собой либо ИК камеры 6, либо сочетание ИК камер 6 и обычных камер.
Вместо определения ситуации, когда температура превышает некоторый уровень, ИК камера 6 или связанная с ней схема может также обнаруживать, когда разность температур между сушильной камерой 2 и соплами 5 превышает или опускается ниже определенного уровня. Камеры 6, расположенные сбоку, могут обнаруживать температуру стенок сушильной камеры 2, показывая, таким образом, нормальную рабочую температуру или температуру возможных отложений, в то время как камеры, контролирующие сопла 5, обнаруживают температуру сопел 5. Затем температуры могут сравниваться в компьютере, контролирующем процесс в целом.
ИК камера, установленная в нижней секции 4, контролирует температуру ниже пластины 10 газораспределителядля псевдоожиженного слоя, для поддержания псевдоожиженного слоя. Если температура в области пластины 10 газораспределителя для псевдоожиженного слоя поднимается выше определенного уровня или разность температур становится больше, чем некоторое значение, это может показывать, что комок материала, который должен сушиться, упал на пластину 10 газораспределителя для псевдоожиженного слоя и этот комок слишком тяжелый для псевдоожижения. Этот комок может возгораться самопроизвольно, если он не обнаруживается и не удаляется.
Разности температур могут измеряться и/или контролироваться с помощью только одной ИК камеры или вычисляться на основе входного сигнала от нескольких ИК камер.
Как правило, чем больше сопел 5 и чем больше область для контролирования, тем больше ИК камер 6 необходимо.
Фиг.3 представляет собой общий вид камеры в установленном положении. Может использоваться 19M-пиксельная ИК-камера коммерчески доступного типа. Трубка 7 является пригодной для вставки в сушильную камеру. Трубка 7, кроме того, содержит провода и электронику 12 камеры 6 и средства для соединения камеры 6 со станцией контролирования, такой как компьютер. Трубка 7 делает простым перемещение, удаление и замену камер.
Одна или более камер 6, например, ИК и обычная камера, могут устанавливаться в одной трубке 7. Сочетание обычной камеры и ИК камеры делает возможным объединение информации о процессе. Кроме того, могут рассматриваться и другие средства наблюдения или контролирования, например, использование волоконной оптики.
На краю трубки 7 предусматривается стекло 8 для наблюдения. Кроме того, предусматривается защитная решетка 13. Необходимо понять, что "стекло" подразумевает материал, пригодный для ИК-использования, а также соответствующий требованиям безопасности для продукта, который должен сушиться.
Охлаждающий воздух может подаваться в камеру 6 из-за той горячей окружающей среды, в которую она помещена. Охлаждающий воздух может подаваться поперек точки обзора камеры. Кроме того, температура самой камеры 6 также может контролироваться.
Провода и электроника 12 соединяет ИК камеру 6 с управляющим программным обеспечением. Управляющее программное обеспечение дает легкую возможность для определения области камеры распылительной сушки 2, которая должна контролироваться. Эта область может отображаться на экране. Эта область может увеличиваться или уменьшаться по желанию. Может отображаться средняя температура. Функция сигнала тревоги может включаться, как только средняя температура превышает установленное значение для указанной области. Кроме того, оператор на экране может визуализировать температуру в любой точке картины, просто перемещая курсор в реальную точку, которую он хочет видеть.
Когда упоминается камера, подразумевается по меньшей мере один случай камеры, которая может представлять собой как обычную телевизионную камеру, так и ИК камеру или их сочетание.
Изобретение не должно считаться ограниченным вариантом осуществления, показанным и описанным выше, но могут осуществляться различные модификации и сочетания признаков без отклонения от рамок следующей далее формулы.