旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)在漂粉精干燥工藝上的應(yīng)用-

1、旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)在漂粉精干燥工藝上的應(yīng)用汪國屏,金衛(wèi)東(常州市明星機(jī)械設(shè)備有限公司,江蘇常州213126摘要:常規(guī)的盤式干燥機(jī)在干燥漂粉精中存在能耗大、粉塵多以及DCS 的控制連續(xù)性等問題。闡述了旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及其部件設(shè)計方案,設(shè)計并制造了二葉后掠式旋轉(zhuǎn)攪拌器、密封裝置及其他輔助設(shè)備。通過試驗(yàn)證明了旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)在漂粉精工業(yè)生產(chǎn)中替代盤式干燥機(jī)的可行性:可節(jié)省占地面積50%,節(jié)省設(shè)備投資10%,生產(chǎn)1t 漂粉精的蒸汽消耗可節(jié)省1.28t ,產(chǎn)品收率>98%。關(guān)鍵詞:旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī);漂粉精;盤式干燥機(jī)中圖分類號:T Q0511892文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0

2、253-4320(200504-0055-03Application of revolving air spraying dryer flow in the drying process ofbleaching powder concentrateWANG Guo 2ping ,JIN Wei 2dong(Changzhou Mingxing Mechanical Equipment C o.Ltd.,Changzhou 213126,China Abstract :There are many problems with the conventional plate dryers used

3、in the bleaching powder prodution ,such as high specific power consumption ,much dust and problems in continuous control of data control system (DCS ,etc .The w orking mechanism ,characteristics and part design scheme of the spin flash dryer are elaborated.The 22blade sweep agitator ,seal unit and o

4、ther auxiliary equipment have been designed and manu factured success fully.The pilot plant tests of these designs and parts have proved that it is feasible to replace the conventional plate dryer with the spin flash dryer in the bleaching powder production ,which can save 50%of the areas ,10%of cap

5、ital investment for equipment and 1.28t steam consumption per ton of bleaching powder with the product yield over 98%.K ey w ords :spin flash dryer ;bleaching powder ;plate dryer收稿日期:2004-12-09;修回日期:2005-01-24作者簡介:汪國屏(1961-,男,大學(xué),工程師,總工程師,長期從事化工機(jī)械設(shè)備的技術(shù)研究及生產(chǎn)制造加工工作,0519-*,138*,czzwang ft czin 。次氯酸鈣(俗名漂

6、粉精生產(chǎn)工藝流程中干燥是一個關(guān)鍵的操作單元。在我國化工企業(yè)中,除了幾個產(chǎn)量不大的企業(yè)采用鈣法工藝生產(chǎn)漂粉精外,一般都采用加拿大凱密迪公司(Chemitics Intexnational of Canada 的鈉法生產(chǎn)工藝。由于漂粉精在150時會劇烈分解放出氧氣,具有爆炸性,所以從國外引進(jìn)的全套生產(chǎn)工藝裝置中采用的都是盤式干燥機(jī)。盤式連續(xù)干燥機(jī)與其他類型干燥機(jī)相比具有許多特點(diǎn):運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),加熱盤的數(shù)量、加熱介質(zhì)的溫度和物料停留時間均可根據(jù)時間進(jìn)行調(diào)整,操作比較簡單。但是其存在占地面積大、投資成本高、系統(tǒng)密封困難、工作環(huán)境差、熱效率低等缺點(diǎn)。1旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)的工作原理旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)是由丹麥A

7、nhydro 公司于1970年首先研制并投入生產(chǎn)的,主要是將噴動流化床和氣流干燥相結(jié)合,且在一個干燥體內(nèi)完成干燥操作。它主要由加料器、攪拌室、蝸殼風(fēng)分布器、熱風(fēng)環(huán)形噴動口、干燥筒體、分級器、輔助配套部件組成。其工作原理是:熱空氣經(jīng)風(fēng)分布器進(jìn)入干燥室,同時物料經(jīng)過加料器也進(jìn)入干燥室。在攪拌和高速噴動的熱空氣共同作用下,物料被迅速分散粉碎,并且和熱空氣進(jìn)行充分傳質(zhì)、傳熱和干燥,干燥后的產(chǎn)品從干燥室由氣體經(jīng)過分級器攜帶出去。旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)的特點(diǎn)主要有:能處理膏糊狀物料。濕物料能一次干燥成為粒度均勻、濕度合格的產(chǎn)品,而無須進(jìn)一步粉碎。物料在干燥室內(nèi)的停留時間可調(diào),有利于熱敏性物料和易分解物料的干燥

8、。干燥強(qiáng)度高,設(shè)備緊湊,生產(chǎn)操作環(huán)境符合IS O 14000標(biāo)準(zhǔn)要求,占地面積小。國內(nèi)外未見把旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)應(yīng)用到漂粉精干燥工藝中的相關(guān)報道,為此常州市明星機(jī)械設(shè)55第25卷第4期現(xiàn)代化工Apr.20052005年4月M odern Chemical Industry備有限公司經(jīng)過大量的試驗(yàn)并采集各種試驗(yàn)數(shù)據(jù),證明漂粉精的干燥工藝裝置采用旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中是完全可行的,并完全可替代盤式干燥機(jī)。2具體設(shè)計方案及工藝流程211工藝方案漂粉精生產(chǎn)工藝中,經(jīng)臥式螺旋沉降離心機(jī)出來的濕料是含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%55%的漿料。如果采用盤式干燥機(jī)對其進(jìn)行干燥,要通過返回一部分干料,將含水質(zhì)量分

9、數(shù)控制在20%26%后再加到盤式干燥機(jī)中。而用旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)干燥,便可直接將從臥式螺旋沉降離心機(jī)分離出來的濕料進(jìn)入干燥機(jī),而不必再采用返料工藝,從而使干燥效率大為提高,能耗降低,產(chǎn)品得率提高,且產(chǎn)品質(zhì)量和有效含氯量都有所提高,也節(jié)約了投資,改善了工藝條件。21 2工藝流程漂粉精干燥過程的每一步操作危險系數(shù)都比較大,存在著燃燒、爆炸和灼傷刺激人體等危險因素,對工作環(huán)境的要求也比較高。所以在漂粉精干燥裝置的工藝實(shí)施過程中,不僅要考慮工藝方案可行性,而且必須充分考慮每一個設(shè)備的制造。旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)除了主機(jī)外,還需要配備熱源、加料系統(tǒng)、收集系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)。如

10、何選好部件及部件制造方案,整個工藝流程的設(shè)計和方案就顯得尤為重要,并且設(shè)備的制造還要考慮防腐材料要求。圖1是上海某化工公司漂粉精干燥工藝中應(yīng)用旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)的工藝流程圖,圖中虛線為自動控制系統(tǒng)。1鼓風(fēng)機(jī);2加熱器;3加料器;4旋轉(zhuǎn)噴動干燥機(jī);5臥式螺旋沉降離心機(jī);6收集器;7卸料閥;8螺旋輸料機(jī);9冷凝水回收槽圖1漂粉精干燥工藝流程圖整個工藝由干燥機(jī)、臥式螺旋沉降離心機(jī)、加料器、加熱器、旋風(fēng)收集器、輸料器、星形卸料閥、水浴除塵器、DCS 控制系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)的干燥主機(jī)是關(guān)鍵部件,而其旋轉(zhuǎn)攪拌葉片又是核心部件,決定整個工藝流程的干燥效率、運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性

11、和產(chǎn)品質(zhì)量。其次,旋轉(zhuǎn)部件的密封也很關(guān)鍵,它決定干燥機(jī)能否可靠、連續(xù)、穩(wěn)定而又安全地運(yùn)行,采用水浴除塵。該工藝流程簡單,干燥效率高,工作環(huán)境好,整個工藝流程采用DCS 控制。213部件的設(shè)計與制造21311旋轉(zhuǎn)攪拌器的設(shè)計和制造旋轉(zhuǎn)攪拌器的作用是在干燥過程中把大塊物料迅速破碎和適宜的流態(tài)化,以達(dá)到攪拌和破碎的目的。對旋轉(zhuǎn)攪拌器進(jìn)行設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):(1充分考慮其剪切、攪拌、破碎作用,并確定適合物料的適當(dāng)剪切、循環(huán)比。(2在攪拌器葉片的作用下,物料流動狀態(tài)應(yīng)呈整體循環(huán),有利于物料傳質(zhì)、傳熱,從而可提高干燥效率,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。(3攪拌器的葉片曲面應(yīng)設(shè)計成旋渦弗朗西斯曲面形狀,應(yīng)用CFX 2Tu

12、rboG rid 2網(wǎng)絡(luò)生成軟件設(shè)計,達(dá)到葉片形狀需要形成的流型。(4為了使攪拌器的葉片便于維修、拆卸,軸轂應(yīng)采用分半螺栓連接結(jié)構(gòu)。21312攪拌器形式的選擇(1攪拌器形式的確定漂粉精漿料是流動狀的高黏性物料,并且在干燥過程中隨著水分的蒸發(fā),其黏性越來越大。要保證這種高黏性的物料充分混合,攪拌形式必須滿足傳質(zhì)要求,攪拌器要有合適的功率,同時應(yīng)具有合適的剪切、循環(huán)比,使大的物料團(tuán)塊被破碎。因槳葉的混合性能與排出性能、剪切性能有關(guān),排出性能高可使流體快速循環(huán)流動,而剪切性能高又能使氣流強(qiáng)力湍流擴(kuò)散,并且使大塊物料迅速分散,這些都是攪拌過程所需要的。后掠式攪拌器具有合適的剪切、循環(huán)比,在此選用二葉后

13、掠式攪拌器,該攪拌器具有剪切力溫和、分布均勻、中速運(yùn)行、能耗低等特點(diǎn)。(2攪拌器轉(zhuǎn)速的確定筆者在設(shè)計攪拌器轉(zhuǎn)速(n 時主要應(yīng)用了以下公式:n =2115kd-2/3d 1/3p (2/3(-1/9(V p V p-017其中:k 為系數(shù),與結(jié)構(gòu)形狀、攪拌器型式及尺寸有65現(xiàn)代化工第25卷第4期關(guān);d為攪拌器直徑,m;為氣固密度差,g/cm3;d p 為固體顆粒直徑,m;為氣體密度,g/cm3;為氣體黏度,Pas;V p為固體顆粒的真實(shí)體積,m3;Vp為固體顆粒的視體積,m3。以上計算公式在設(shè)計時作為參考,實(shí)際使用中還要按產(chǎn)品要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。(3攪拌器功率的確定攪拌器功率(N的確定也是一個重要

14、環(huán)節(jié),如果功率小于實(shí)際功率,則攪拌過程可能無法完成;若攪拌器功率遠(yuǎn)大于實(shí)際功率,就會浪費(fèi)能量,縮短設(shè)備壽命。攪拌器的功率與物料性質(zhì)和流動狀態(tài)有關(guān),還與攪拌器的尺寸及操作參數(shù)等有關(guān),筆者參照以下經(jīng)驗(yàn)公式計算:N=cn3d411其中:c為功率系數(shù),016112;為物料黏度,Pas; n為轉(zhuǎn)速,r/min;d為槳葉直徑,m;實(shí)際功率再按系數(shù)乘以11101118。21313密封裝置漂粉精是強(qiáng)氧化劑,如果旋轉(zhuǎn)部位的密封不好,不但軸承易被損壞,還會引起重大事故,所以在旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥機(jī)中機(jī)械密封特別重要。由于干燥機(jī)底部環(huán)境非常復(fù)雜,溫度高,存在大量腐蝕性濕分氣體、粉塵及半干的物料,所以在密封設(shè)計時必須保證

15、這些粉塵物料不得泄漏,還必須保證制造上的精度。為此筆者參照機(jī)械密封的原理,采用多道密封結(jié)構(gòu)形式,解決了在旋轉(zhuǎn)氣流噴動干燥生產(chǎn)中密封泄漏的技術(shù)難題。214設(shè)計方案21411設(shè)計參數(shù)的確定(1氣體進(jìn)口溫度的確定。氣體進(jìn)口溫度可根據(jù)物料的特性來決定。由于漂粉精的熱穩(wěn)定性在150以下,所以選擇氣體進(jìn)口溫度約為150。(2尾氣溫度的確定。主要是根據(jù)物料達(dá)到終水分的要求而定。由于漂粉精在溫度較高狀態(tài)下容易分解,所以尾氣溫度選擇在70左右。(3氣體速度的確定。干燥室內(nèi)的熱氣體螺旋軸線上升速度取35m/s,根據(jù)產(chǎn)品要求再做調(diào)整,取值4m/s以上。(4空氣消耗量的計算。根據(jù)物料衡算可得:L=wY2-Y1式中:L

16、為干燥管的干空氣消耗量,kg/h;w為干燥除去的水分量,kg/h;Y1為進(jìn)入干燥器熱空氣的濕含量,kg/h;Y2為排出干燥器時空氣的濕含量,kg/h。(5干燥器直徑的確定。干燥器直徑根據(jù)以下公式估算:d=4V gvg3600式中:d為干燥室直徑,m;V g為氣體平均體積流量, m3/h;v g為熱氣體軸線上升速度,m/s。(6干燥器的壓力損失估算。干燥器的壓力損失包括摩擦阻力損失、位頭損失、顆粒加入和加速引起的動壓損失、局部阻力損失等,可以根據(jù)不同的壓力損失公式計算。21412其他輔助設(shè)備的選用和設(shè)計干燥機(jī)的輔助設(shè)備主要包括收集器、出料器、除塵設(shè)備、風(fēng)機(jī)等,根據(jù)工藝計算結(jié)果及漂粉精產(chǎn)品干燥的一些特殊要求,系統(tǒng)風(fēng)量和溫度參數(shù)的調(diào)整及匹配直接影響整個系統(tǒng)運(yùn)行的好壞 。經(jīng)過多次改進(jìn)和調(diào)整,系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行。圖2為顆粒度及終水分隨系統(tǒng)風(fēng)量變化的關(guān)系曲線。1水分曲線;2顆粒度曲線圖2顆粒度及終水分隨系統(tǒng)風(fēng)量變化的關(guān)系曲線3技術(shù)特性與經(jīng)濟(jì)效益分析