胶厂耙式烘干设备用蒸汽等为热源间接加热物料并在真空条件下脱湿,尾气经过滤、冷凝除湿后由真空泵排出。分离器下面本应设集液板,但考虑本系统中为方便液体从丝网上直接滴入干燥室内,故不设集液板。本文将 MVR技术应用于耙式干燥系统,提出用罗茨蒸汽压缩机替换该系统中的真空泵,将干燥过程脱出的湿分(二次蒸汽)压缩以提高压力和温度,再经增湿(消除过热)和补充少量生蒸汽后作为热源使用。不仅节省了大量热能,还节省了冷量,节能效果显著。该系统特别适合热敏性、易氧化和湿分须回收的物料的干燥。
被干燥物料可以是粉粒状、膏状、浆状,也可以是溶液(此时包含蒸发、结晶和干燥过程)。ASPENPLUS软件对比了不同干燥系统形式下的设备能耗及干燥效率。本文提出了 MVR 耙式干燥系统工艺流程;设计了实验装置的工艺流程,进行了物料热量衡算和主要设备工艺计算,绘制了带控制点工艺流程图、胶厂耙式烘干设备和丝网除沫器装配图和设备管道布置图,搭建了MVR 耙式干燥实验装置。
二十世纪末期,MVR 技术得到了快速发展。美国通用电气公司(GeneralElectric Company,简称 GE)在 1999年开始进行研发 MVR 技术在重油开采过程中废水蒸发回收的应用。二次蒸汽释放潜热冷凝,不需要额外添加冷凝设备,同时节约大量冷量,减少了二次蒸汽直接排放造成的环境污染,且可以回收干燥过程中随水分蒸发的部分物料。现在该公司开发出的 MVR 系统已经成熟应用于重油开采废水回收中,据资料显示,该系统每蒸发 1 吨水仅需消耗15~16.3 k W·h 电量,其能耗只约占了加热蒸汽驱动的单级蒸发系统的 4%,节能效果显著。本世纪初期,能源成本急剧上升,在此背景下世界巨头们纷纷开始进行节能技术研究,美国斯旺森公(Swenson)成功开发出MVR 系统。该公司所开发的 MVR 系统,处理 1 吨的相关生产物料所消耗的能量仅需 31.8 k W·h,而若采用传统方法为达到相同的生产要求则需要消耗 644 k W·h 的能量,由于胶厂耙式烘干设备节能显著使得该系统在制碱工业中获得了成功的应用。
选用耙式干燥机作为干燥机,可以有较好的密封效果,蒸汽与物料的传热方式是热传导,这使胶厂耙式烘干设备技术应用起来比较简单,也对MVR 技术在干燥上的特性研究有利。单级离心压缩机不适用于压缩大流量高饱和的水蒸气,一般需要采用多级离心压缩机。其次它实现结晶、干燥连续化操作,并且在所有干燥器中热量利用率,这样有利于发挥MVR 技术的节能效果。实际计算使用的设备传热系数包括了加热夹套以及中空热轴向物料、非物料颗粒区的传热系数,干燥机加热夹套的传热系数和中空热轴的传热系数是不一样的,查阅相关文献资料,耙式干燥机干燥黏性不强物料时传热系数一般取116~175w/m2,此处计算选取适中的传热系数 K 为 140 w/m2。
胶厂耙式烘干设备可供选择的市售保温材料有很多种,而不同的保温材料应用于不同的实验条件。硅酸铝保温棉是以高纯度的氧化铝和硅石粉为原料的絮状纤维材料,经过电阻炉的高温熔融喷吹并向其中添加部分粘结剂制作而成。胶厂耙式烘干设备的回转活塞式压缩机又分为罗茨压缩机和螺杆压缩机这两大类。具有低导热率、良好热稳定性、无腐蚀性等诸多优点,故本次实验系统保温材料选用硅酸铝棉。 为了能有效地降低热损失,我们需要对保温层的厚度进行设计计算,对保温层厚度进行计算。本次实验选用容重为140 kg/m3的硅酸铝保温棉。胶厂耙式烘干设备根据不同尺寸管道的外径,管道外表面温度,以及对应的允许热损失求出保温层厚度。且用纱布缠绕包裹在硅酸铝保温棉的外面,防止保温棉裂开及实验人员触及。
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