旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置在鉻系顏料干燥中的工藝設(shè)計

2011-12-31 00:00:00續(xù)德華

中小企業(yè)管理與科技·上旬刊 2011年9期

摘要：介紹了旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)、特點和設(shè)計方法，以及在鉻系顏料干燥濾餅中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī) 顏料干燥設(shè)計

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥（又稱旋轉(zhuǎn)快速干燥）裝置是一種新型干燥設(shè)備，集干燥、粉碎、分級為一體，是將流化技術(shù)、旋流技術(shù)、粉碎分級技術(shù)、噴動技術(shù)及對流傳熱技術(shù)綜合應(yīng)用的優(yōu)化組合。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、維修方便，而且節(jié)能效果十分顯著。它特別適合于高粘度、高稠度顏料濾餅等物料的直接干燥。

1 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)

1.1 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)工作原理熱空氣由進(jìn)風(fēng)口經(jīng)環(huán)隙高速旋轉(zhuǎn)地進(jìn)入攪拌粉碎室內(nèi)，大顆粒、較大較濕的顆粒團(tuán)在攪拌室內(nèi)被機(jī)械粉碎，并受到離心、剪切、碰撞、摩擦等作用進(jìn)一步被微粉化，降低顆粒的濕含量，增加顆粒蒸發(fā)面積，濕含量較低、顆粒度較小的顆粒被旋轉(zhuǎn)氣流夾帶上升，在上升過程中進(jìn)一步干燥。由于氣固兩相作用旋轉(zhuǎn)流動，固相慣性大于氣相，固氣兩相間的相對速度較大，強(qiáng)化兩相間的傳熱傳質(zhì)，所以提高了設(shè)備干燥強(qiáng)度。

1.2 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)（又稱主機(jī)）為裝置的核心設(shè)備，為圓筒型結(jié)構(gòu)，主要由熱風(fēng)分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉(zhuǎn)干燥室等組成[1]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。在旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)內(nèi)，被分為破碎、氣固接觸、干燥、分級等四個過程，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)也正是通過這四項功能組合，完成對物料的干燥，這是該裝置有別于其它干燥機(jī)的顯著特點。

1.3 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置工藝流程旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置主要由空氣過濾器、鼓風(fēng)機(jī)、空氣加熱器、主機(jī)（即為旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)）、旋風(fēng)分離器、除塵器及引風(fēng)機(jī)組成。其工藝流程如圖2所示。

如圖2所示，來自前道工序的濕料(如濾餅)直接投入到加料器，在加料器中，濕料稍許散開，并被攪拌勻后擠入螺旋加料器4。螺旋加料器采用無級變速，將濕料送入干燥機(jī)5進(jìn)行干燥。新鮮空氣由空氣過濾器1處進(jìn)入，被直接或間接加熱器3加熱。

干燥機(jī)底部的攪拌器轉(zhuǎn)速約為200～500r/min，促進(jìn)濕料流態(tài)化。主要依靠從空氣分配器的環(huán)形縫隙進(jìn)入干燥室的熱空氣進(jìn)行流化。尾氣帶著粉末從干燥機(jī)頂部離去，經(jīng)過旋風(fēng)分離器6和布袋除塵器8排出干燥機(jī)。

2 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)操作參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 操作參數(shù)的確定

2.1.1 操作溫度選擇適宜的操作溫度，對于降低操作費用、提高產(chǎn)品質(zhì)量和過程的經(jīng)濟(jì)性極為重要。根據(jù)物料性質(zhì)和實際經(jīng)驗，顏料干燥室的入口熱風(fēng)溫度范圍控制在150～300℃，干燥機(jī)出口氣體溫度一般為80～120℃。

2.1.2 操作氣速干燥室內(nèi)的操作速度主要與物料性質(zhì)及能耗有關(guān)，通常在設(shè)備選用時，應(yīng)先做物料干燥實驗。一般軸向表觀速度為3～5m/s，熱風(fēng)分布器內(nèi)環(huán)隙風(fēng)速為30～60m/s。

2.1.3 其它操作參數(shù) 干燥機(jī)干燥室底部攪拌器的轉(zhuǎn)速范圍為50～500r/min，物料在干燥室內(nèi)的停留時間為50～500s。

2.2 主要結(jié)構(gòu)尺寸計算

2.2.1 干燥機(jī)直徑D計算[1]

式中D——氣流干燥機(jī)直徑，m；

Vg——干燥機(jī)內(nèi)的平均氣體體積流量，m2/h；

ua——干燥機(jī)內(nèi)氣體流速，m/s。

2.2.2 干燥機(jī)高度H計算[2]

式中：H——干燥機(jī)高度，m；

Q——熱空氣傳給物料的熱量，由干燥器熱量衡算確定，kw；

a——顆粒與流體間的對流傳熱膜系數(shù)，W/（m2·℃）；

△tm——對數(shù)平均溫差，℃。

t1、t2——熱風(fēng)進(jìn)出口溫度，℃；

tw1、 tw2——物料進(jìn)出口溫度，℃。

2.2.3 干燥機(jī)分級粒徑的計算

對于顏料物料來說，產(chǎn)品粒度大小對其性能影響較大。分級粒徑是由干燥機(jī)的分級器決定的，分級器在干燥室的頂部和中上部，其形狀為短管狀或圓環(huán)狀。分級器的直徑不僅影響著產(chǎn)品粒度大小，也影響著產(chǎn)品的終濕含量。產(chǎn)品顆粒直徑由下式計算[1]：

式中：μa為流體黏度(Pa·s），d為顆粒直徑（m），ρm干燥物料的流體密度（kg/m3），ρa(bǔ)為顆粒密度（kg/m3），ω為旋轉(zhuǎn)角速度（rad/s），r1為物料旋轉(zhuǎn)半徑（m），r2為分級器內(nèi)半徑（m），H為干燥室高度（m），R為干燥室半徑（m），Va為引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（m3/h）。

3 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)的特點及應(yīng)用

3.1 特點

3.1.1 物料在干燥機(jī)內(nèi)同時完成破碎、分散、干燥、分級等處理過程，強(qiáng)化了傳質(zhì)、傳熱，干燥強(qiáng)度大。

3.1.2 干燥氣體進(jìn)入干燥機(jī)底部，產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流，對器壁上物料產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷帶出作用，消除粘壁現(xiàn)象。

3.1.3 在干燥機(jī)底部高溫區(qū)，熱敏性物料不與熱表面直接接觸，解決了熱敏性物料的焦化變色問題。

3.1.4 由于干燥室內(nèi)周向氣速高，物料停留時間短，達(dá)到高效、快速，小設(shè)備大生產(chǎn)。

3.1.5 干燥室內(nèi)設(shè)置旋流片，以控制物料水分達(dá)到極低水平。

3.1.6 干燥室上部分級器可以控制出口物料的粒度及溫度。

3.2 工程應(yīng)用

本文以年產(chǎn)9000噸鉻系顏料其中一套旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)為例，計算其工藝設(shè)計參數(shù)[4]如下表1所示：

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)還可以用于處理鈦系顏料、鐵系顏料、鉛系顏料、鋅系顏料、金屬顏料及有機(jī)合成顏料[5]，是處理顏料濾餅、膏狀物料及顆粒物料的理想設(shè)備，在顏料等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：