回轉式圓筒干燥機設計

摘 要：設計一種回轉式圓筒干燥機，可利用工業高溫煙氣對各種含水物料進行干燥。首先介紹了回轉式圓筒干燥機的工作原理，并對回轉式圓筒干燥機物料流向的選擇、載熱體的選擇方法進行了分析和比較。所設計的回轉式圓筒干燥機對含水量18%的磷鐵礦進行了干燥應用。

關鍵詞：干燥機；回轉式；設計

干燥是傳熱傳質同時發生的除濕過程，其所需的熱量是由于干燥介質通過對流、傳導、熱輻射等方式傳給被干燥物料的，使物料中的濕含量獲得熱量后變成蒸汽從其中分離出來，最后得到濕含量較低且達到規定要求的干燥產品。

回轉式圓筒干燥機主要由低速旋轉的傾斜圓筒（筒內安裝有翻動各物料的各式抄板）、加料器、旋風分離器、洗滌器等主要設備構成。回轉式圓筒干燥機在化學工業中，廣泛用于各種粒狀物料和小塊狀物料的干燥，如硫酸銨，石灰石，黃鐵礦，磷酸鹽等；若在轉筒的內部結構設計恰當，還可用于膏狀物料的干燥。

1 回轉式圓筒干燥機的工作原理

回轉圓筒干燥機是一種處理大量物料干燥的干燥器，其工作原理為：干燥的濕物料由皮帶運輸機或斗式提升機送入料斗，然后經料斗的加料機構通過加料管送入進料端，加料管的斜度要大于物料的自然傾角，以便物料順利流入干燥器內，干燥器圓筒是一個與水平線略成傾斜的旋轉圓筒，物料從較高一端加入，載熱體由低端進入，與物料成逆流接觸，也有載熱體與物料一起并流進入筒體的。隨著圓筒的轉動，物料受重力作用運行到較低的一端，濕物料在筒內前移過程中，直接或間接得到了載熱體的給熱，使濕物料得以干燥，然后在出料端經皮帶機或螺旋輸送機送出，在圓筒內壁上裝有抄板，它的作用是把物料抄起又灑下，使物料與氣流的接觸表面增大，以提高干燥效率并促進物料前進。載熱體一般為熱空氣，煙道氣等。載熱體經過干燥器后，一般需要旋風除塵器將氣體內所帶物料捕集下來，如需進一步減少尾氣含塵量，還應經過袋式除塵器進行除塵處理。

2 物料流向的選擇

濕物料與載熱體流向有并流、逆流及逆并流合用三種。

（1）并流，即物料的移動方向與載熱流流動方向相同。干燥過程中，濕含量高的物料與溫度高而含濕量小的載熱體在進口段相遇，此處的干燥推動力較大，而在出口段，則濕含量較小的物料和濕含量較大的物料載熱體相接觸，干燥推動力較小，所以并流的特點是推動力沿物料移動方向逐漸減少。在干燥最后階段，干燥推動力減少到很小，干燥速度因此很慢，影響生產能力。

（2）逆流，即物料的移動方向與載熱體移動方向相反，在入口處，濕度高的物料與濕度大，溫度低的載熱體接觸，在出口處，濕度低的物料與溫度高的濕度小的載熱體相接觸，因此干燥器內各部分的干燥推動力相差不大，分布比較均勻。逆流方式適用于下列物料的干燥。逆流流向的缺點是入口處的物料溫度較低，而載熱體濕度很大，接觸時，熱體中的水汽會冷卻而冷凝在物料上，使物料濕度加大，干燥時間延長，影響生產能力。

（3）并逆流的混合，即在一臺回轉圓筒干燥機的內部，載熱體從筒體兩端進入，從筒體的中部排出。而被干燥的物料是從回轉干燥器的一端進入，從另一端排出，這樣物料的走向是從入口到圓筒中部段與氣流的流向為并流，在筒體中部到出口段為逆流，為了實現這種逆并流組合的形式，則要求在中間載熱體出口處必須使用這種并逆流組合的形式，在中間載熱體的出口處必須采用特殊的結構。這種組合式的特點是在入口處的濕度大，溫度低，而載熱體的濕度小，溫度高，因此，干燥推動力較大，當物料到達轉筒中部時載熱體的濕含量增加，溫度降低，此時物料的濕含量也降低，溫度升高，因此干燥的推動力減少，為了改變與提高干燥效果，該段可采用逆流操作，由于物料繼續前進和從物料出口處來的載熱體相遇，此載熱體較物料入口端來的載熱流濕含量低，溫度高，可促使物料繼續干燥。并隨著物料的前進一直保持著比較均勻的干燥推動力，從而達到理想的干燥效果。

3 載熱體的選擇

載熱體選擇取決于被處理固體物料的性質及其是否允許被污染等因素。如果被處理的物料不怕高溫，且非最后產品，可以允許在處理過程中稍被污染，可采用煙氣作為載熱體，能得到較高的體積蒸發率和熱效率。例如，對于進口含水量較高的物料的干燥，采用氣體進口溫度為300度，干燥器的體積蒸發率為15kg/m3.h，熱效率為30%到50%，若氣體的進口溫度為500度，則體積蒸發率為35kg/m3.h。熱效率為50%到70%，所以對于處理礦石，砂礫，煤炭，過磷酸鈣等物料的轉筒干燥器都帶有直接產生煙道氣的燃燒爐，其燃料為可以是煤炭，油，或天然氣。

如果處理的物料不允許被污染，則用熱空氣做載熱體，熱空氣是經空氣預熱器加熱的，加熱介質可用蒸汽加熱器，電加熱器，或用煙道氣經預熱器加熱熱空氣的方法，也可用工業熱廢氣加熱空氣，也有用間接加熱的方式，即熱量由金屬壁傳給被干燥物料，如外加熱式的回轉圓筒干燥機。

如果被干燥的物料的產品不允許被污染，而且不允許被空氣沖淡，則熱量應通過轉筒壁傳入，此時，可以將轉筒裝在磚室內，筒外通以煙道氣，也可在筒內安裝中心管或列管，套管等表面熱交換器，利用金屬壁傳熱，載熱體可用煙道氣，水蒸氣，或電加熱，在被干燥的物料中，則通以干燥空氣，將蒸發的水分帶走。

4 回轉式圓筒干燥機應用

回轉式圓筒干燥機在湖北某礦業公司進行了應用。被干燥物料為磷鐵礦，產量為3t/h，物料進口含水量為18%，要求物料出口含水量為3%，物料流向選擇為并流，物料入口溫為25℃，物料出口溫度為75℃。干燥煙氣進口溫度取600℃，干燥煙氣出口溫度取80℃。根據氣體最大流量計算，回轉圓筒直徑1.08m；經熱量衡算得到預熱段、蒸發段、加熱段的長度分別為1.1m、7.8m及5.0m，總長度13.9m；由于筒體外徑圓周線速度不超過1m/s，因此圓筒轉速選擇為6r/min；圓筒傾角大小與筒體的長短及物料地停留時間有關，選3°傾斜角時，可保證物料在轉筒內的停留時間大于物料干燥所用的時間。

5 結束語

（1）介紹了回轉式圓筒干燥機的工作原理，并對回轉式圓筒干燥機物料流向的選擇、載熱體的選擇方法進行了分析和比較。

（2）所設計的回轉式圓筒干燥機在湖北某礦業公司進行了應用，所干燥物料為磷鐵礦，物料流向選擇為并流，選用工業余熱煙氣作為載熱體。

參考文獻

[1]孫靖哲，張博，宋楊，等.回轉式干燥機出料筒體偏心原因分析及修復技術[J].化工機械，2014（2）：240-244.

[2]孫松青.CTA回轉式干燥機的結構改進與運用探討[J].合成纖維工業，2010（1）：51-53.

[3]凌江華，梁衛.玉米變性淀粉氣流干燥設備的設計[J].中國農機化學報，2015（3）：174-176.

作者簡介：張素梅（1976，12-），女，助理工程師，主要從事熱力設備分析和機械設計方面的研究。