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1、前言
    近幾年來(lái)，我國(guó)的輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)發(fā)展很快，產(chǎn)量逐年遞增，有良好的發(fā)展前景。在輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)中，干燥是關(guān)鍵的單元操作之一，干燥單元的能耗在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中占有很大的比重。目前我國(guó)大部分輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)廠家的干燥設(shè)備普遍使用長(zhǎng)度超過(guò)二十米的回轉(zhuǎn)窯，明顯存在設(shè)備笨重、熱效率低、維修費(fèi)用高等問(wèn)題。尤其是經(jīng)常發(fā)生煙管過(guò)熱變形甚至泄漏竄煙的事故，影響其產(chǎn)品質(zhì)量。少數(shù)企業(yè)采用火炕烘干工藝，更加落后。浙江大學(xué)化機(jī)研究所借鑒國(guó)外大型間接干燥設(shè)備發(fā)展的新技術(shù)，結(jié)合我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)和分析開(kāi)發(fā)成功一種以導(dǎo)熱油或蒸汽為熱介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)列管干燥烘干機(jī)。首批年產(chǎn)量達(dá)1.0～1.5萬(wàn)噸輕質(zhì)碳酸鈣的干燥烘干機(jī)由唐山化工機(jī)械廠制造成功在井陘縣兩家鈣廠投入使用，運(yùn)行情況表明設(shè)備十分理想。為我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)的裝備技術(shù)改造開(kāi)拓了一條新路子，富通新能源生產(chǎn)銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)成型烘干機(jī)機(jī)械設(shè)備。
2、結(jié)構(gòu)及工作原理
    2.1結(jié)構(gòu)
    主機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，此為干燥烘干機(jī)的核心部件，由兩端中空軸、封頭及數(shù)百根管子形成的管束組成。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子靠?jī)啥溯S承支撐：一端為固定軸承，一端可以自由游動(dòng)、消耗熱膨脹。管束四周有固定在架子上的抄板。
    傳動(dòng)系統(tǒng)，由主電機(jī)、減速系統(tǒng)組成（擺線針輪減速和齒輪減速二級(jí)）。
    管路系統(tǒng)，由調(diào)節(jié)閥門、金屬軟管、旋轉(zhuǎn)接頭等組成。
    排風(fēng)和除塵系統(tǒng)，引風(fēng)機(jī)排風(fēng)，配濕法除塵回收熱水和粉塵。
2.2工作原理
    參見(jiàn)圖1，在密閉的干燥室內(nèi)，有一由管束組成的轉(zhuǎn)子緩緩旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)子的入口和出口中空軸導(dǎo)入和導(dǎo)出熱介質(zhì)。熱介質(zhì)通過(guò)管壁將熱量導(dǎo)給被干物料，物料吸熱增焓蒸發(fā)濕份。轉(zhuǎn)子周緣按有特殊的刮板，一方面不斷將物料翻起使之與管束表面接觸，另一方面刮板與轉(zhuǎn)子有一定的傾角，將物料從入口端推向出口端。對(duì)不同的物料，改變干燥室長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子傾角及刮板傾角，使物料從入口到出口剛好完成干燥過(guò)程。蒸發(fā)的濕份則由頂部引風(fēng)機(jī)抽出。
3、干燥烘干機(jī)的技術(shù)要點(diǎn)及工作特點(diǎn)
    3.1旋轉(zhuǎn)列管式干燥烘干機(jī)的技術(shù)要點(diǎn)
    開(kāi)發(fā)該干燥烘干機(jī)集中解決的關(guān)鍵軟件技術(shù)主要包括兩項(xiàng)：
    1)建立物料在干燥烘干機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)    干燥過(guò)程物理模型，提出干燥過(guò)程的分析計(jì)算方法。
    物料在干燥烘干機(jī)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)、干燥，經(jīng)歷周期性的重復(fù)過(guò)程：①物料與管束表面接觸吸熱增焓；②物料在干燥室空間運(yùn)動(dòng)（管束間），蒸發(fā)濕分；③物料落到干燥室底部，接著被刮板刮起直到向空間散落的停留混合過(guò)程。
    對(duì)任何一個(gè)特指的物料微團(tuán)而言，它的運(yùn)動(dòng)、干燥過(guò)程有隨機(jī)性，包括與管束接觸次數(shù)，在空間飛散時(shí)間及停留混合時(shí)間都是不確定的。但對(duì)整體物料而言卻存在著一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)規(guī)律。
    另一方面對(duì)換熱面管柬表面而言，任一瞬間，哪些部位與物料接觸、哪些部位向空間散熱是不確定的，但就整個(gè)干燥烘干機(jī)換熱而言，只要工況穩(wěn)定，從宏觀統(tǒng)計(jì)角度分析這兩部分面積之比大體保持為一個(gè)常數(shù)。
    實(shí)驗(yàn)研究和深入的分析，建立了上述兩項(xiàng)宏觀統(tǒng)計(jì)平均值與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、干燥室長(zhǎng)徑比、刮板傾角和面積三個(gè)參量的經(jīng)驗(yàn)定量關(guān)系，從而完成了物理模型的建立和干燥工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算。
    2)解決干燥烘干機(jī)結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)和優(yōu)化問(wèn)題。
    在設(shè)計(jì)過(guò)程中，解決了①無(wú)殼程管柬轉(zhuǎn)子及管板、封頭的強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算，包括考慮熱應(yīng)力在內(nèi)；②停開(kāi)車過(guò)程轉(zhuǎn)子軸向自由膨脹的處理；③軸承的選用和計(jì)算；④蒸汽冷凝水出口一側(cè)的引導(dǎo)排出裝置和避免冷凝水偏置引發(fā)附加振動(dòng)載荷問(wèn)題；⑤大跨度轉(zhuǎn)子降低撓度的問(wèn)題。
    制造過(guò)程中工裝的配置、檢驗(yàn)測(cè)量手段的解決，最終使大型旋轉(zhuǎn)列管式干燥烘干機(jī)得以成功。
    3.2工作特點(diǎn)
    1)熱利用率高。采用循環(huán)導(dǎo)熱油作為熱載體供熱時(shí)，即導(dǎo)熱油加熱到250℃左右，送入干燥烘干機(jī)干燥物料，離開(kāi)干燥烘干機(jī)時(shí)溫度降到220。C左右，送入專用工業(yè)爐或由電加熱器重新加熱到工作溫度后再送入干燥烘干機(jī)。導(dǎo)熱油形成閉路循環(huán)，熱損失減小到最低程度、考慮干燥烘干機(jī)外殼散熱損失10%左右，熱效率可達(dá)85%以上。機(jī)熱利用率40-60%要高出50%左右，成為一種特別節(jié)能的干燥烘干機(jī)。
    2)干燥質(zhì)量好。由于管束的轉(zhuǎn)動(dòng)和刮板的翻動(dòng)，使物料充分?jǐn)嚢瑁�接觸換熱面機(jī)會(huì)均等，加熱均勻、干燥質(zhì)量均勻，能確保產(chǎn)品質(zhì)量。
    3)生產(chǎn)效率高，物料與通熱介質(zhì)的管束直接接觸吸熱，傳熱系數(shù)較高。干燥烘干機(jī)容積蒸發(fā)強(qiáng)度可達(dá)到30-40Kg／m3h，比普通滾動(dòng)烘干機(jī)的10-15Kg／m3h高出一倍以上。
    4)干燥過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，宜于實(shí)現(xiàn)干燥過(guò)程自動(dòng)化和半自動(dòng)化。大為減輕操作人員的體力勞動(dòng)。
    5)采用濕法捕集排潮系統(tǒng)的蒸汽與粉塵，不僅消除污染、回收產(chǎn)品，更重要的是回收熱能。采集澄清后的大量熱水，供消化石灰用，可提高碳酸鈣生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。
    6)適用范圍廣。調(diào)整轉(zhuǎn)速、改變刮板角度、變動(dòng)干燥室長(zhǎng)度能適應(yīng)多種物料的干燥過(guò)程。
4、結(jié)論與展望
    通過(guò)對(duì)已經(jīng)成功投入運(yùn)行的兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)列管式干燥烘干機(jī)測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備不僅提高了碳酸鈣企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且節(jié)約了能源降低了污染。隨著該設(shè)備進(jìn)一步推廣和使用，將會(huì)有力的推動(dòng)我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。