0 引言
我國(guó)有大量的農(nóng)、牧業(yè)廢棄物資源急待開(kāi)發(fā)，如畜禽糞便、糟渣類等。這些廢棄物經(jīng)合理加工，既可做肥料或者飼料，變廢為寶，又可解決環(huán)境污染。
目前，國(guó)內(nèi)已有許多關(guān)于高濕物料快速干燥的專利和論文，但是均存在以下缺點(diǎn)：
1)回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，用于雞糞干燥時(shí)物料粘壁嚴(yán)重，傳熱效率低。雖然在機(jī)器上方有一攪拌軸，但空中攪拌破碎能力弱，此攪拌軸又位于干燥高濕區(qū)，為防止軸高溫蠕變，一般鋼材很難滿足使用要求，熱氣流在干燥烘干機(jī)內(nèi)通過(guò)太快，造價(jià)高，產(chǎn)品成球狀，富通新能源銷售木屑顆粒機(jī)、木屑烘干機(jī)等生物質(zhì)燃料成型烘干機(jī)械設(shè)備。
2)單軸攪拌干燥烘干機(jī)。與回轉(zhuǎn)干燥烘干機(jī)相比，此結(jié)構(gòu)原理上合理，但為達(dá)到干燥目昀，攪拌葉片直徑過(guò)大，為滿足線速度的要求，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，物料破碎的速度慢且不徹底。干燥器殼體上部大、下部小，使腔壁粘料多，且不易自動(dòng)清除。
本文所研究的直通熱風(fēng)順流式雙軸攪拌干燥烘干機(jī)是根據(jù)雞糞以及渣、糟類物料的特點(diǎn)，研制成功的雞糞、渣糟干燥成套設(shè)備，對(duì)開(kāi)辟再生飼料資源和高效有機(jī)肥料具有良好的效果。其不僅能變廢為寶、化害為利，而且較好地解決了養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽糞便過(guò)多積存成災(zāi)造成的環(huán)境污染，防止疫病蔓延，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。其產(chǎn)品主要用于飼料和肥料，達(dá)到行業(yè)指標(biāo)要求。
1)設(shè)備采用攪拌干燥工序，烘干高濕物料時(shí)不粘附、不結(jié)塊，破碎性能好，大大提高物料與熱風(fēng)接觸表面積，干燥速率高，能耗低。
2)攪拌干燥與氣流干燥連為一體，形成封閉結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，且減少加工過(guò)程中的污染環(huán)節(jié)，改善了勞動(dòng)條件和車間環(huán)境。
3)在干燥過(guò)程中，較好地解決了雞糞的除臭和滅菌問(wèn)題。
4)該機(jī)結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計(jì)合理、熱效率高、能耗低，較好地解決了高濕物料在干燥過(guò)程中不能連續(xù)生產(chǎn)的問(wèn)題。
1 結(jié)構(gòu)和工作原理
直通熱風(fēng)順流式雙軸攪拌干燥烘干機(jī)采用一個(gè)直通機(jī)殼和直接式熱風(fēng)爐，產(chǎn)生的熱干風(fēng)直接接觸物料進(jìn)行干燥，調(diào)節(jié)爐門控制熱干煙氣溫度。熱干風(fēng)在爐內(nèi)得到凈化，提高熱效率，節(jié)省燃料。
同時(shí)，本干燥烘干機(jī)采用雙軸為攪拌器主軸，每個(gè)軸上安裝29個(gè)葉片，相對(duì)旋轉(zhuǎn)，物料在葉片的攪拌打擊和物料間的相互沖擊下與熱風(fēng)接觸進(jìn)行干燥。干燥腔內(nèi)設(shè)置5個(gè)格柵將干燥器分成6個(gè)腔。格柵的存在使氣流在干燥腔內(nèi)的流速明顯降低，改變格柵的開(kāi)口方向和氣流方向，加大了與物料的接觸，克服短路問(wèn)題。攪拌軸安裝在機(jī)器的下部，處于每個(gè)腔的低溫區(qū)，殼體上大下小，使物料在側(cè)壁上可以自動(dòng)脫落，前腔設(shè)計(jì)了排石口，防止石塊對(duì)機(jī)器的破壞。
采用氣流干燥器、旋風(fēng)分離器、螺旋卸料器、引風(fēng)機(jī)聯(lián)接全程負(fù)壓工作。氣流干燥器的脈沖管由縮徑、擴(kuò)徑、縮徑3段管組成，安裝在引風(fēng)管路中。旋風(fēng)分離器起到收集物料作用，螺旋卸料器起到卸出物料的作用，如圖1所示。
2 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)
2.1 攪拌干燥烘干機(jī)的設(shè)計(jì)
攪拌干燥烘干機(jī)總長(zhǎng)6 000mm，內(nèi)有5個(gè)格柵將攪拌干燥烘干機(jī)分成6個(gè)腔。根據(jù)物料前進(jìn)的方向和物料狀態(tài)不同，兩頭腔距離較小，中間腔距離較大，最小距離850mm，最大距離1200mm。
中間格柵開(kāi)口方向朝上，其余朝下。開(kāi)口由5條水平長(zhǎng)孔，長(zhǎng)（800mm，寬200mm）組成百葉窗型。格柵水平長(zhǎng)孔朝上的開(kāi)孔，是在鋼板劃線將兩個(gè)寬邊和上長(zhǎng)邊剪切后將此板繞下長(zhǎng)邊在鉛垂方向左上方彎曲而成（角度與鉛垂方向成45。）。
格柵水平長(zhǎng)孔朝下開(kāi)孔，是鋼板劃線后將2個(gè)寬邊和下長(zhǎng)邊剪切后將此板繞上長(zhǎng)邊在鉛垂方向左下方彎曲（角度與鉛垂方向成45。），格柵懸掛在攪拌干燥烘干機(jī)的頂部，如圖2所示。
在入料口的下端設(shè)置一個(gè)排石口，防止物料混進(jìn)石頭、鐵器等雜物對(duì)機(jī)器造成損壞。
2.2攪拌前軸、后軸和攪拌葉片的設(shè)計(jì)
攪拌前軸和攪拌后軸是由直徑133 mmx 8mm，長(zhǎng)2 900mm不銹鋼無(wú)縫管組成。鋼管上有攪拌葉片，葉片長(zhǎng)200mm、寬225mm、厚20mm，材料l6Mn。其分別是：帶齒葉片攪拌器，平頭葉片攪拌器，雙頭葉片攪拌器，并在兩根軸上呈螺旋對(duì)稱排列。
兩軸共58個(gè)葉片。與軸的夾角有20°，45°．15°，1004種。中間為雙頭葉片攪拌器，與軸的夾角450是為了加快推料的目的。最后一個(gè)葉片為平頭葉片攪拌器，和軸的夾角方向與相鄰葉片相反，是為了防止出料堆積和易于被氣流干燥器吸入，葉片具體分布如圖3所示。
在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，從入料到出料方向上攪拌葉片與軸的夾角越來(lái)越小，以利物料的向前推動(dòng)。攪拌葉軸上有兩組10個(gè)園盤隔板與前攪拌軸和后攪拌軸一起旋轉(zhuǎn)，園盤隔板直徑620mm，在距外園邊175mm處對(duì)稱設(shè)有開(kāi)口為600角的兩個(gè)三角形缺口，如圖3所示。
2.3氣流干燥器的設(shè)計(jì)
氣流干燥器由脈沖管擴(kuò)徑管、縮徑直管組成：脈沖管擴(kuò)徑管直徑420mm，長(zhǎng)1 500mm；縮徑直管直徑320mm，長(zhǎng)1500mm，壁厚5mm。
2.4配套裝置及參數(shù)的選擇
攪拌前軸和攪拌后軸配置功率4kW的電機(jī)兩臺(tái)，通過(guò)大小鏈輪分別相連，如圖4所示。
攪拌軸轉(zhuǎn)速／r．min-1：253
大鏈輪：45齒
小鏈輪：16齒
鏈條：一時(shí)套筒滾子鏈
旋風(fēng)分離器直徑/mm:1 000，高2 800
攪龍喂料器直徑/mm:200，長(zhǎng)4 100
螺旋葉片距離/mm:120，8厚鋼板制成
螺旋卸料器直徑/mm:190，長(zhǎng)1 000，螺距120
直熱式熱風(fēng)爐為252萬(wàn)J，熱風(fēng)溫度800C，通過(guò)熱風(fēng)進(jìn)口進(jìn)入攪拌干燥烘干機(jī)。
引風(fēng)機(jī)動(dòng)力15kW，電機(jī)型號(hào)Y160L -4．風(fēng)機(jī)流量在5 275 ~7 144m3/h，壓力368mm水柱。
3工作過(guò)程
在直熱式熱風(fēng)爐熱風(fēng)的吹入和引風(fēng)機(jī)的作用下，濕物料通過(guò)攪龍喂料器和入料口進(jìn)入攪拌干燥烘干機(jī)內(nèi)，被攪拌葉片激烈攪拌。先被帶齒葉片攪拌器打碎，并依次通過(guò)與軸一起旋轉(zhuǎn)的圓盤隔板和固定隔板之間的間隙以及格柵上百葉窗結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條孔流動(dòng)，使熱空氣從長(zhǎng)條孔穿出同時(shí)又可將粘在格柵上的濕物料在熱風(fēng)作用下快速干燥，并借助風(fēng)力對(duì)格柵起振動(dòng)作用，將干燥物料振落；利用格柵開(kāi)口方向的改變控制氣流在腔內(nèi)的流動(dòng)，使氣流有足夠時(shí)間完成氣固兩相之間熱交換，克服熱短路的問(wèn)題。中間格柵開(kāi)口方向朝上，其余朝下。物料然后又被下面的攪拌葉片打碎再被拋起，從而大大提高了干燥烘干機(jī)的容積傳熱系數(shù)。筒內(nèi)熱風(fēng)平均流速為0.5—2m/s．溫度為300一800℃。熱風(fēng)在通過(guò)前兩個(gè)腔后溫度降到250。以下，物料在此時(shí)繼續(xù)受到攪拌葉片的沖擊破碎的同時(shí)和較低的氣流接觸，面積在不斷擴(kuò)大。完成降速干燥的過(guò)程，因物料在干燥時(shí)間停留的很短，物料已經(jīng)很細(xì)碎，在攪拌葉片和熱氣流的聯(lián)合作用下，向前移動(dòng)，所以超過(guò)100℃的熱氣流也不會(huì)對(duì)物料的品質(zhì)產(chǎn)生破壞作用．完成殺菌的目的，并且殼體截面做成上小下大，使物料粘壁減少且易自動(dòng)脫落。
物料在前兩腔基本完成預(yù)熱和等速干燥階段。此時(shí)，高濕物料受到破碎的同時(shí)干燥速率很快，進(jìn)入后4腔完成降速干燥階段。在順流干燥時(shí)，物料的預(yù)熱和表面汽化段處于熱風(fēng)的進(jìn)口端，溫度越高獲得熱效率越高，這就是采用800C熱干風(fēng)直接干燥高濕物料的依據(jù)。
經(jīng)過(guò)攪拌干燥好的物料和溫度在120℃以下的濕熱風(fēng)，進(jìn)入氣流干燥器，氣流干燥器的脈沖管由縮徑、擴(kuò)徑、縮徑3段管組成，安裝在引風(fēng)管道中。由于管徑交替擴(kuò)大和縮小，當(dāng)物料顆粒走過(guò)直管加速段后，管徑馬上擴(kuò)大，由于使氣流速度驟然下降，而顆粒由于慣性進(jìn)入擴(kuò)大段，由于顆粒受到阻力的作用而不斷被減速，直到氣一固兩相的相對(duì)速度再一次等于顆粒的沉降速度時(shí)，干燥管徑突然縮小，顆粒又被加速，如此反復(fù)使顆粒總是被加速或減速，使空氣和物料接觸面積均較大，從而強(qiáng)化了傳熱和傳質(zhì)速度，相應(yīng)增加了干燥時(shí)間。旋風(fēng)分離器起到收集物料、卸出物料的作用，加強(qiáng)了氣流干燥。物料在旋風(fēng)分離器中旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又移向外壁卸料。物料最后經(jīng)螺旋卸料器排出，完成整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。
4結(jié)論
雙軸攪拌使物料很好破碎，大大提高與熱風(fēng)的接觸表面，熱風(fēng)在攪拌干燥烘干機(jī)內(nèi)分腔、迂回和物料充分接觸，大大提高了干燥速率。采用氣流干燥器，使物料在攪拌干燥烘干機(jī)內(nèi)滯留量少，停留時(shí)間短、干燥強(qiáng)度大。較多的攪拌葉片使物料干燥后得到粉粒狀產(chǎn)品。干燥熱效率高，耗能低，在不破壞成品品質(zhì)前提下達(dá)到對(duì)物料除臭和殺蟲(chóng)滅菌的目的。由于結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)合理，較好地解決了粘稠高濕物料的輸送、粘壁、不能連續(xù)生產(chǎn)的問(wèn)題。全程封閉負(fù)壓工作，減少對(duì)環(huán)境的污染，改善了勞動(dòng)條件和工作環(huán)境。產(chǎn)品為粉末狀，為產(chǎn)品造粒帶來(lái)方便。
