旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的原理與設(shè)計

1、旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的原理與設(shè)計1概述旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置是一種將干燥技術(shù)和流態(tài)化技術(shù)綜合為一體的干燥設(shè) 備，它克服了干燥設(shè)備能源消耗大和流化床干燥不均勻的缺點，集兩者之所長， 成為具有高效、節(jié)能、快速等特點的理想干燥設(shè)備。它特別適合于膏狀物、濾餅 等物料的直接干燥，彌補了耙式干燥效率低、產(chǎn)量小的不足，改變了噴霧干燥先 稀釋再進行噴霧處理的復(fù)雜過程。數(shù)年來，旋轉(zhuǎn)閃蒸干操廣泛應(yīng)用于輕工、石油、 化纖、食品、礦山、涂料、染料及中間體等化工行業(yè)的高粘度、高稠度、熟敏性 膏狀物料的干燥。與其他干操設(shè)備相比，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥裝置技術(shù)先進、設(shè)備緊湊、 操作簡單、維修方便，強化了氣固傳熱效果，使干燥時間大為縮短，產(chǎn)品產(chǎn)量

2、及 質(zhì)量大大提高，節(jié)能效果十分顯著。2旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的構(gòu)造及原理2. 1干燥機的構(gòu)造：旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機如下圖所示，主要由熱風(fēng)分配器、螺旋加料器、攪拌器、 分級器、旋轉(zhuǎn)干燥室等幾部分組成。干燥室底部設(shè)置倒錐體結(jié)構(gòu)，其外圓環(huán)為熱 風(fēng)分配器，與熱風(fēng)入口相連，熱風(fēng)與此以圓環(huán)狀分布在筒體外周， 從簡體底部狹 縫以切線方向進入流化段形成旋轉(zhuǎn)風(fēng)場。 環(huán)隙尺寸是直接影響干燥機工作狀況的 主要參數(shù)。倒錐體結(jié)構(gòu)，可使熱風(fēng)流通截面自下而上不斷交大， 底部氣速相對較 大，上部氣速相對較小，從而保證了下部的大顆粒處于流化狀態(tài)的同時，上部的小顆粒也外于流化狀態(tài)。另外，倒錐體結(jié)構(gòu)還縮小了攪拌軸懸臂部分的長度， 增 加了運轉(zhuǎn)的

3、可靠性，還可有效地防止軸在高溫區(qū)工作的惡劣狀況，從而延長軸承的使用壽命。流化段內(nèi)設(shè)有攪拌器，用來破碎、混合物料，使熱風(fēng)和物料充分接 觸并保證粒子在干燥室高溫區(qū)停留時間為最短，為防止物料在攪拌器作用下拋向 四壁，粘結(jié)在四壁上出現(xiàn)“結(jié)巴”現(xiàn)象，會導(dǎo)致不能正常操作，攪拌齒上安裝刮 板，并與室底及器壁都有微小間隙，可以保證物料在與器壁粘結(jié)牢固之前便將其 剝落。另外，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)也應(yīng)合理選擇，其轉(zhuǎn)速的常規(guī)范周為 50"-"500轉(zhuǎn)/分。攪 拌軸與干燥器底部有良好的密封裝置。干燥室頂部的分級器是一個有一定的角度 的帶孔園形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒有干燥的物料分離擋下， 以繼續(xù)

4、進行干燥，從而保證滿足產(chǎn)品粒度分布窄、 濕含量均勻一致的要求。分級 器孔徑大小和高度決定干品粒度，當(dāng)高度一定時，孔徑越小其產(chǎn)品的粒度越細。1、熱風(fēng)分配器2、螺旋加料器3、攪拌器4、分級器5、旋轉(zhuǎn)干燥室2. 2干燥原理根據(jù)干燥過程中發(fā)揮的作用可以把主體設(shè)備分為三部分：底部是流化段， 中間部分是干操段，上面是分級段。各段結(jié)構(gòu)不同，所起作用不一樣，我們初步 加以分析：(1) 流化段是物料入口以下部分，內(nèi)設(shè)有攪拌器。它能幫助破碎高粘性物料， 使?jié)窳吓c干燥熱空氣充分接觸，產(chǎn)生最大的傳熱系數(shù)。干燥熱風(fēng)從切線方向以一 定風(fēng)速進入干操器底部環(huán)形通道， 從殼底縫隙進入流化段。由于通道截面突然減 小，使動能增加、

5、風(fēng)速增大，這樣在器內(nèi)形成具有較大風(fēng)速的旋轉(zhuǎn)風(fēng)場。物料自 螺旋輸送器進入干燥器后，首先承受攪拌器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞的 作用下物料被微料化，與旋轉(zhuǎn)熱風(fēng)充分接觸形成流化床而被流態(tài)化。處于流化狀 態(tài)的顆粒表面完全暴露在熱風(fēng)中， 彼此間互相碰撞和磨擦，同時水分蒸發(fā)，使粒 子間粘性力減弱，顆粒之間成分散、不規(guī)則的運動，使氣固兩相充分接觸，加速 了傳質(zhì)、傳熱過程。在流化段內(nèi)冷熱介質(zhì)溫差最大，大部分水分在此區(qū)被蒸發(fā)， 只有充分干燥后的微粒才能被熱風(fēng)帶出流化段。 流化段屬于高溫區(qū)，物料濕含量 較大，當(dāng)物料水分散失后，它已完全脫離了高溫區(qū)進入干燥段。 因為流化段物料 顆粒內(nèi)部保持一定水分，物料不會過熱

6、。干燥的微粒瞬間脫離高溫區(qū)，所以旋轉(zhuǎn) 閃蒸干燥設(shè)備對熱敏性物料非常適用。 經(jīng)過流化段干燥后，物料被破碎干燥成各種粒度不同的球形和不規(guī)則顆粒，在旋轉(zhuǎn)空氣的浮力和徑向離心力作用下，未干燥的顆粒在較大離心力作用下向器壁運動，因具有較大的沉降速度而落回流化段 重復(fù)流化干燥：較小顆粒向上進入干燥段。(2) 干燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時物料在旋轉(zhuǎn)風(fēng)場中繼續(xù)干燥。較小顆粒繼續(xù)向上進入分級段；較大顆粒在器壁周圍向上運動與分級器 碰撞下落重新干燥，直到達到干燥質(zhì)量要求。干燥段的熱風(fēng)經(jīng)過流化段質(zhì)熱交換 后，風(fēng)速減小，濕度增加，這保證了干燥段在穩(wěn)定條件下順利進行，控制了物料 在干燥器停留時間，根據(jù)空

7、氣在干燥器內(nèi)停留時間來調(diào)節(jié)空氣流速，就使成品的粒度、產(chǎn)量及最終含水量得到控制，從而在干燥器內(nèi)形成一個進料速率和符合要 求的干品產(chǎn)量之間的平衡。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器最終產(chǎn)品的含水量很少受進料濕含量 波動的影響，這也是該干燥器的優(yōu)點之一。(3) 分級段是包括分級器在內(nèi)的分級器以上部分，分級器是一個開孔圓擋 板，通過改變孔直徑和分級段高度，改變空氣流速就可以控制離開干燥器的粒子 尺寸和數(shù)量。在此段干燥完成、達到粒度要求的物料隨熱風(fēng)帶出進入除塵器進行 補集。3旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的工藝計算和結(jié)構(gòu)計算3. 1工藝計算(1) 干燥能力：G2= G1 (1- 31)/ (1- 3 2)(1)式中G2干燥物料產(chǎn)量，kg/

8、h；G1濕物料的處理量，kg / h；3 1濕物料的濕基含水量，kg / kg；3 2出干燥器物料的濕基含水量，kg / kg。(2) 水分蒸發(fā)量：W= GC(X1- X2 )=L(Y1-Y2)(2)式中 W水分蒸發(fā)量，kg / h；GC 絕干物料質(zhì)量流量，kg/ h ；X1 一進干燥器物料的干基含水量，kg/ kg ；X2 一出干燥器物料的干基含水量，kg / kg；Y1 一進干燥器空氣的濕度，kg水/ kg干空氣; 丫2出干燥器空氣的濕度，kg水/ kg干空氣;L 一絕干空氣流量，kg / h0（3）空氣消耗量L（I1-I2）= GC （11'-12、 ）+QL出干燥器空氣的焓：I

9、2 =(1.01+1.88 Y2 )t2+2490 Y2式中I1 進干燥器空氣的焓,I2 出干燥器空氣的焓，I1' 一進干燥器物料的焓,kJ / kg干空氣;kJ / kg干空氣；kJ / kg絕干料;kJ / kg絕干料;QL干燥器的熱量損失,kJ / h；I2' 一出干燥器物料的焓,t2 一空氣出干燥器的溫度，°C。故方程組可以由式、（3）、看出，只有丫2、I2、L三個未知數(shù),求解，并由此可以確定風(fēng)機風(fēng)量和熱風(fēng)爐供熱要求。 將變成風(fēng)機進口處標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下風(fēng)量及系統(tǒng)所需風(fēng)壓，可選擇風(fēng)機。物料中水分汽化所需熱量，由熱風(fēng)爐提供。3. 2干燥機的結(jié)構(gòu)計算1）干燥室直徑的確定

10、干燥室直徑由干燥室內(nèi)氣流的截面速度確定中丫皿3600式中，D為干燥室直徑，mV為干燥機內(nèi)平均氣體流量，m3/ hv為干燥機內(nèi)氣體流速，一般為 3 5n/ s2）干燥機高度H的確定干燥機的高度由濃相流態(tài)化高度和旋轉(zhuǎn)氣流干燥段高度組成，為增大設(shè)備 熱容量，穩(wěn)定操作，流化段高度可以取得適當(dāng)大一些，例如200-500mm氣流干燥高度H可根據(jù)下列公式確定：根據(jù)文獻f1)空氣至固體顆粒的傳熱速率方程式，計算出氣固傳熱面積，然后根據(jù)單位體積的氣固傳熱面積，求得Ih=q 丁其中： tm為對數(shù)平均溫差，由下式計算：)-(ts1口( V叫t1為進口溫度，ct2為出口溫度，Ct 3 1可認為和該區(qū)的濕球溫度相等，C

11、t 32也為物料出口溫度，C進入旋轉(zhuǎn)氣流干燥管的進氣溫度因通過流態(tài)化區(qū)而相應(yīng)降低，取為t1 '，t1'=t1-(0.30.5)(t1- t2 )A單位干燥管體積內(nèi)的干燥表面積，m2/m 3，A=6G(1+x)/ (3600 n D2/4)dp p m VmG-絕干物料流量，kg/h；x 物料干基含水量，kg/ kg；p m顆粒密度，kg/ m3 ;d 一干燥室直徑，mVm固體顆粒的運動速度，m/ s;q旋轉(zhuǎn)氣流快速干燥管的熱交換量，q=CQQ由干燥器熱量衡算確定，c為系數(shù)，從安全考慮，取 C=0. 50. 7;h傳熱系數(shù)，kJ / (m2 h C );dp產(chǎn)品粒度，m3) 關(guān)鍵

12、部件設(shè)計(a)分級器，位于干燥室的頂部和中上部，其形狀為短管狀或圓環(huán)狀。其內(nèi) 徑的大小，不僅影響者產(chǎn)品的粒度大小，也影響著產(chǎn)品的終濕含量。分級器的直 徑對產(chǎn)品的粒度大小的影響，可通過下列公式求得：d 且引n"占F-1此式假設(shè)顆粒為球狀，其密度為P，直徑為dp, 流體的密度為pg,粘度為卩，顆粒初始旋轉(zhuǎn)半徑為r1，分級器的內(nèi)半徑為r2，旋轉(zhuǎn)的角速度為3, 干燥室的半徑為R,干燥室從底部到分級器的高度為 h,氣量為v 。(b)氣體分布器該裝置由一空心的旋轉(zhuǎn)蝸殼和環(huán)形擋片組成，干燥室的下部為一錐形底， 并配備有攪拌裝置。在擋板的下部留有一個間隙，形成窄縫。進風(fēng)環(huán)隙可調(diào)節(jié)， 氣體切向進入氣體分布器，經(jīng)過環(huán)形擋板的下部縫隙，進入干燥室內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 上升氣流。環(huán)隙窄縫的高度h為：h=V/( n Dut )V為干燥室的進風(fēng)量m/sD為干燥室的直徑mut為環(huán)隙的切向速度，一般為 30-60m/s。以阻燃劑氫氧化鎂為例，將有關(guān)參數(shù)代入上上式，得到計算結(jié)果如下，事 實證明，設(shè)備的實際運行情況與設(shè)計結(jié)果基本符合。4旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的特點及應(yīng)用4. 1特點(1) 物料在干燥機內(nèi)同時完成破碎、分散、干燥、分級等處理過程，強化了 傳質(zhì)、傳熱，干燥強度高。(2) 切向速度高，物料與空氣接觸時間短，解決了熱敏性物料的焦化變色問 題。(3) 設(shè)置分級器，可控制產(chǎn)品的粒度、濕度。(4) 干燥氣體