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高溫多級干燥裝置的開發(fā)
高溫多級干燥裝置的開發(fā)
摘要:本文介紹了為某無機鹽設計的高溫干燥和聚合兩YBZD防爆振動電機種功能的組合干燥裝置。較詳細地介紹了原生產(chǎn)流程及本設計的流程情況,對系統(tǒng)中的主要設備結構也有一定介紹,為此類物料的干燥積累了寶貴經(jīng)驗。
關鍵詞: 噴霧干燥;磷酸巖石破碎機鹽;多級干燥。
Development of High T振篩emperature Multistage Dryers
Liu-Guangwen, Du-Huigua煤礦皮帶輸送機ng
(Shenyang Research Institute of Chemica礦用皮帶輸送機l Industry)
1 香蕉篩前言
本項目處理的磷酸鹽物料,是飲料和食品的添加劑,其目的是人們在食用的同時,補充人體必要的磷酸鹽。此工程之前,磷酸鹽產(chǎn)品多以粉狀提供給食品廠,其缺點是粉狀的流動性差,溶解速度慢,不易攪拌均勻。據(jù)生產(chǎn)廠家介紹,國外有顆粒狀產(chǎn)品,使用性能優(yōu)于粉狀產(chǎn)品,深受食品廠的歡迎。根據(jù)廠家的要求,本專題螺旋式輸送機組對物料及產(chǎn)品進行必要的測試,開發(fā)了高溫組合干燥裝置,經(jīng)試車一次取得成功。
根據(jù)物料的特殊要求,設計了壓力式噴霧干燥器與多層耙式聚合器串聚組合的聯(lián)合干燥裝置,熱源采用煤氣直燃的煙道氣。由料倉破拱于要求較復雜,流程設計、設備的結構設計以及材料的選擇都比較復雜。經(jīng)多次論證后確定設計方案,使系統(tǒng)的流程和設備結構都有很強的針對性和適應性。滿足了在同一系統(tǒng)中生產(chǎn)不同性質(zhì)物料的需要,提高了生產(chǎn)自動化水平,減輕了勞動強度,也降低了生產(chǎn)費用。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)運轉(zhuǎn),設備的各項指標均達到預期目的。這種生產(chǎn)方法在國內(nèi)尚屬首創(chuàng),產(chǎn)品為微粒狀,具有良好的流動性和潤濕性,大大方便了使用,提高了產(chǎn)品的附加值,已達到國外同類產(chǎn)品水平。
2 物料給料機特點
該工程擬生產(chǎn)磷酸鹽系列產(chǎn)品,工藝要求磷酸鹽合成后,經(jīng)干燥得到顆粒狀產(chǎn)品,再經(jīng)高溫聚合反應,才得到最后成品。其中部分產(chǎn)品要求高溫反應溫度為550℃,反應時間為20min分鐘,另一部分產(chǎn)品要求聚合溫度為300℃,反應時間為10分鐘點。物料合成后呈流動性液體,含固率為50%,并含有結晶水,當加熱脫結晶水時,會出現(xiàn)粘性,此時易粘器壁,顎式破碎如果粉體中有80%脫掉結晶后基本通過了粘滯點,粘壁程度大大減輕。要求該裝置連續(xù)完成干燥和聚合兩個操作,并能適用于所有產(chǎn)品。
3 生產(chǎn)流程電磁震動給料機簡述
3.1原洗砂機設備生產(chǎn)工藝
原生產(chǎn)工藝流程如下,采用壓力式噴霧的方法,在噴嘴下方約1.5m處設置若干個煤氣燃燒嘴,霧化的液滴直接噴到火焰上,得到仍未完全聚合的粉狀物料后,再將其送入到回轉(zhuǎn)窯中用明火繼續(xù)培燒使其完全聚合。此工藝的缺點是由于霧滴直接噴到火焰上,水分在高溫下快速蒸發(fā)使霧滴產(chǎn)發(fā)生爆裂,最終不能得到顆粒狀產(chǎn)品。物料送入回轉(zhuǎn)窯聚合時,不可避免地與筒壁接觸,而此時正是物鏈斗式輸送機料出現(xiàn)粘滯狀態(tài)的合適溫度,因此粘結筒壁現(xiàn)象十分嚴重。此工藝為間歇式工作,不僅產(chǎn)品質(zhì)量差而且勞動強度極大,不能滿足市場要求。
根據(jù)物料特性、產(chǎn)品要求及生產(chǎn)的具體情況,本工藝設計成壓力式噴霧干燥,得到顆粒狀產(chǎn)品后再串聯(lián)一臺聚后反應器,達到連續(xù)生產(chǎn)并得到雙螺旋給料機完全聚合的顆粒狀產(chǎn)品。
3.2流大型圓振動篩程說明
料液由料槽經(jīng)過濾后被引入到高壓泵內(nèi),經(jīng)高壓泵加壓后,經(jīng)穩(wěn)壓器進入干燥器經(jīng)壓力式噴嘴霧化。
冷空氣經(jīng)過濾后由鼓風機吹入煤氣燃燒爐,與煙道氣混合調(diào)溫后進入噴霧干燥器與霧滴進行傳熱傳質(zhì),在干燥的同時已有80%的物料完成聚合反應,到達干燥器底部與氣體分離。尾氣經(jīng)旋風分離器后由引風機引入到濕式除塵器洗滌后排空。
干粉進入聚合器后受來自煙道氣而升溫繼續(xù)進行聚合反應。主軸帶動耙齒將物料自上至下逐層移動,最后從下部出料口出料。
干燥器和聚合器用兩個獨立的熱源,聚合器出口氣體是高溫低濕氣體,有很高的利用價值,引入到干燥器熱風管中作為補充熱源。利用閥門控制,干燥器可以實現(xiàn)并逆流兩種操作方式。當需要并流工作時,開啟12d和12e,關閉12c和12f,當需要逆流操作時,開啟12c和12f,關閉12d和12e。
此流程的特點是干燥聚合連續(xù)工作,而且最大限度地節(jié)約能源。利用風管通過閥門切換,可進行并流、逆流操作,適應多種磷酸鹽的加工過程
流程圖
1—空氣過濾器;2—風機;3—煤氣燃燒爐;4—料槽;5—料液過濾器;6—高壓泵;7—穩(wěn)壓器;8—干燥器;9—聚合器;10—旋風分離器;11—濕式除塵器;12—蝶閥;13—星形閥
A—冷空氣;F—原料;G—煤氣;C—尾氣;D—產(chǎn)品;M—細粉
4 主要設備簡介
4.1噴霧干燥器
此干燥器為高塔型壓力式噴霧干燥器,但與常用的低溫型有如下區(qū)別,由于工藝需要,采用并流、逆流兩種進風方式,上部用孔式整流板整流,下部采取切向百葉窗式多通道進風,切換熱風流向時進出風管可以共用。逆流時熱風溫度很高,下部為高溫區(qū),因此下部采用耐高溫不銹鋼。為防止風管產(chǎn)生熱應力,在風管的應力集中處安裝多個膨脹節(jié)以消除應力。
干燥器結構的確定
在一般情況下,確定干燥器直徑主要有三種方法,①流體力學法,通過噴嘴的噴液量及噴出速度確定干燥器直徑;②蒸發(fā)強度法,此方法是一種經(jīng)驗方法,通過熱風進口溫度選定體積蒸發(fā)強度,再根據(jù)蒸發(fā)水量估算出干燥室的容積,然后根據(jù)直徑和高度的關系確定干燥器直徑;③風速法,根據(jù)物料衡算及熱量衡算計算出風量,再根據(jù)風速范圍確定干燥器直徑。在低溫并以干燥為主要目的干燥器的計算中,三種方法計算結果應基本統(tǒng)一。由于本工程為高溫作業(yè),采用后兩種方法計算的結果與第一種方法不能兼顧。換言之,后兩種方法計算結果遠小于第一種方法,也就是說,用后兩種方法計算結果,直徑過小,會造成嚴重粘壁。本工程最關鍵就是解決粘壁問題,所以應以第一種方法計算結果為主。
4.2聚合器
聚合器由多層中空的環(huán)狀板組成,每層板有一個下料口,板的中空腔中通入高溫氣體,以對物料進行傳導加熱,料層中通入少量氣體帶出濕分以強化反應效果。殼體為立式筒形結構,安裝在噴霧干燥器的下方,板間隔為150mm,每層板上有一料耙,由主軸帶動,主軸由齒輪及蝸輪蝸桿減速機兩級減速,再接調(diào)速電機,可根據(jù)工藝需要進行無級調(diào)速。
5 工藝設計
物料名稱:食用磷酸鹽系列產(chǎn)品
設備產(chǎn)量:1000T/Y
工作時間:7200h/Y
料液含水量:w1=50%(濕基)
產(chǎn)品含水量:w2=5%(濕基)
霧化壓力:△P=2MPa
料液重度: =1150kg/m3
產(chǎn)品堆密度: =500kg/m3
產(chǎn)品溫度:100℃
產(chǎn)品比熱:c=2kJ/kg•℃
熱風進口溫度:t1=650℃
尾氣排出溫度t2=150℃
保溫時間:20min
根據(jù)前面的分析并結合工程特點,第一步要完成干燥過程,將物料中的水分脫掉,得到微粒狀固體。然后經(jīng)高溫使部分物料在下落的過程中實現(xiàn)聚合,解決物料的粘壁問題,以便安全進入聚合器中進一步完成聚合反應。首先通過流體力學計算以確定干燥器的直徑。
首先確定噴嘴孔徑。由于此物料極易粘壁,霧化角不宜選擇過大,今選擇霧化角 =500
查有關資料,確定流出系數(shù)CD=0.45。
干品處理量:
G2=
料液處理量:
G1=
將料液的質(zhì)量流量轉(zhuǎn)變成體積流量,則噴嘴截面積:
噴嘴孔徑:
d0=
徑圓整后取1.8mm
根據(jù)資料()確定干燥器直徑為2.4m。
干燥器高度的確定
根據(jù)有關資料,高塔形干燥器高度與直徑比為1:5,所以取有效高度H為12m。
熱風量計算
蒸發(fā)水量W=264.3-139=125.3kg/h,冷空氣進口溫度t0=20℃,空氣濕含量x0=x10.01kg/kg干空氣。經(jīng)計算,所需干空氣為1121kg/h(計算過程略),干燥器出口處濕空氣比容為1.473m3濕空氣/絕干空氣,濕空氣體積流量:
V=1121×1.473=1651m3/h
此時干燥器內(nèi)風速:
VK=
聚合反應器參數(shù)的確定
物料的體積流量為:
設料層為4mm,加熱盤外徑為1400mm,內(nèi)徑為400mm,主軸轉(zhuǎn)速為0.25r/min,加熱盤數(shù)為
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