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        技術中心

        盤式連續干燥器在硝酸銨生產中的應用

        信息來源: | 發布日期: 2014-07-19 00:00:00 | 瀏覽量:3540132

        摘要:

        硝酸銨是一種強氧化劑,與有機物、可燃物、亞硝酸鈉、漂白粉、酸、銅、鋅、鋁、硫等接觸能引起爆炸或燃燒,主要用于制造炸藥和彈藥。炸藥水分對炸藥性能影響較大,水分含量較高,不僅爆炸性能下降,而且安全性也降低,硝酸銨的細度和水分是影響炸藥性能的重要因素。 硝酸銨…

            硝酸銨是一種強氧化劑,與有機物、可燃物、亞硝酸鈉、漂白粉、酸、銅、鋅、鋁、硫等接觸能引起爆炸或燃燒,主要用于制造炸藥和彈藥。炸藥水分對炸藥性能影響較大,水分含量較高,不僅爆炸性能下降,而且安全性也降低,硝酸銨的細度和水分是影響炸藥性能的重要因素。

            硝酸銨吸濕性很強,易結塊,故硝酸銨是一種較硬、大塊和機械感度低的物質,其有效粉碎作用形式主要是擠壓、撞擊和剪切。其粉碎比大決定了粉碎過程的多步性——粗碎和細碎。粗碎機多為狼牙破碎機或錘式破碎機,細碎機則常用輪碾機和凸輪粉碎機。傳統工藝是破碎機粗碎,輪碾機細碎、混合、干燥。這就必須提高炸藥混合的溫度,輪碾機的碾砣也必須加重,使該工序效率低,安全性較差,混合時間長,粉塵飛揚,工作環境惡劣,嚴重威脅著工人的健康。采用氣流干燥系統雖然可以解決上述硝酸銨破碎系統存在的部分問題,但能耗高,效果不太理想。我們將盤式連續干燥器成功用于硝酸銨的干燥,很好地解決了上述問題。

        1  工作原理

        1.1  氣流干燥的原理和特點

        1)氣流干燥的原理

            氣流干燥是指把泥狀及粉粒體狀等濕物料,采用適當的加料方式,將其連續加入干燥管內,在高速熱氣流的輸送和分散中,使濕分蒸發得到粉狀或粒狀干燥產品的過程。典型的氣流干燥裝置主要由空氣加熱器、加料器、氣流干燥管、旋風分離器、風機等組成。

        2)氣流干燥的特點

        ①干燥強度大。由于物料在氣流中高度分散,顆粒的全部表面積即為干燥的有效面積,因此傳熱傳質強度較大。

        ②干燥時間短。干燥介質在氣流干燥管中的速度一般為1020 m/s,氣固兩相之間的接觸干燥時間很短,一般為0.5~2 s;又是并流操作,因此特別適用于熱敏性物料的干燥。

        ③氣流干燥管結構簡單,占地面積小,易于建造和維修。

        ④處理量大,熱效率高。當干燥非結合水時,熱效率可達60%。

            但是,氣流干燥也存在嚴重的不足,其一是系統阻力大。由于操作氣速高,干燥系統壓降較大,故動力消耗大。而且干燥產品需要用旋風分離器和袋濾器等分離下來,因此分離系統負荷較重。其二是干燥產品磨損較大。由于操作氣速高,因而物料易被粉碎、磨損,難以保持干燥前的結晶形狀和光澤。

        1.2  盤式連續干燥器的原理和特點

        1)盤式連續干燥器的結構原理 

            濕物料自加料盤連續地加到干燥器上部第一層干燥盤上,帶有耙葉的耙臂作回轉運動使耙葉連續地翻抄物料。物料沿指數螺旋線流過干燥盤表面,在小干燥盤上的物料被移送到外緣,并在外緣落到下方的大干燥盤外緣,在大干燥盤上物料向里移動并從中間落料口落入下一層小干燥盤中。大小干燥盤上下交替排列,物料得以連續地流過整個干燥器。中空的干燥盤內通入加熱介質,加熱介質形式有飽和蒸汽、熱水、導熱油和熔鹽,加熱介質由干燥盤的一端進入,從另一端導出。已干物料從^后一層干燥盤落到集料盤,^后被耙葉移送到出料口排出。濕份從物料中逸出,由設在頂蓋上的排濕口排出。從底層排出的干物料可直接包裝。

            盤式連續干燥器由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的若干耙葉、碾磙、主軸、傳動裝置、外殼等組成,中空的干燥盤內通入加熱介質。干燥盤在干燥器內水平層式布置,干燥盤靜止不動,物料在盤面上在耙葉推動下運動,在運動過程中被干燥盤加熱,進行傳熱傳質完成干燥作業,根據被干燥物料的產量、性質、初始及^終含水量,確定干燥盤層數(干燥面積。

        2)盤式連續干燥器特點

            盤式連續干燥器是一種新型傳導式干燥設備,具有連續運行、密閉操作、干燥強度大、濕度梯度分布合理、動力消耗低、設備操作簡單、占地面積小等優點。同時,其配置簡單,不需氣流干燥所必須配置的旋風除塵器,不使用熱風作為加熱介質,因此,不會發生因熱風和粉塵分離不好隨尾氣夾帶造成的產品損失。

            盤式連續干燥器干燥硝酸銨的流程 含濕量為15%左右的硝酸銨由輸送器輸送到位于盤式干燥機頂部的加料器中,被加入干燥器內進行干燥作業。干燥盤內通入90 ℃熱水作為加熱介質,物料在干燥盤上的運動過程中完成傳熱傳質過程,已干物料在干燥機底部的排料口排出,從物料中逸出的濕汽直接排入大氣。

        2  4800 t/a硝酸銨干燥選型實例

        2.1  已知與給定條件(1)

        1

        物料名稱

        硝酸銨

        年產量

        =4 800 t/a

        濕物料流量

        =702 kg/h

        產品流量

        =600 kg/h

        絕干物料流量

        =597 kg/h

        物料初始含濕量

        θ=15%

        產品含濕量

        θ=0.5%

        物料初始溫度

        =20 

        物料干燥溫度

        =80 

        熱水進口溫度

        T1=9

        熱水出口溫度

        T2=85 

        水的蒸發潛熱

        γ=2 310 kJ/kg

        物料的熱容

        =1.5 kJ/kg·℃

        水的熱容

        =4.18 kJ/kg·℃

        2.2    計算過程

        1)蒸發水量

        W=G-G102 kg/h

        2)干燥所需熱量

        QW·γ+G·C·-)+ G· θ· C·-)102×2 310597×1.5×(80-20)702×15%×4.18×(80-20)315 760 kJ/h

        3)算術平均溫差

        tm=((90-20-85-80))/ln((90-20)/(85-80))=24.6

        4)干燥所需面積

        取傳熱系數 K=100W/㎡· ℃

        則 A=Q/K.tm=315 760/100/24.6/3 600=35.7

        2.3      設備選型

            根據以上給定的參數經物料及熱量衡算并結合物料的試驗情況,每小時處理600 kg硝酸銨需GDPG2200/12A型盤式連續干燥器一臺,設備性能指標如表2。

        2

        熱水流量/ m3·h-1

        15

        干燥面積/m2

        36.9

        干燥盤層數/

        12

        電機功率/ kW

        4

        占地面積/ m2

        11

         

        3  本干燥系統的特點和性能表

        3.1  特點

        1) 連續運行,熱效率高。盤式連續干燥器以傳導傳熱方式進行干燥,干燥過程中干燥器內只通入極少量(或不通入)空氣,其尾氣攜帶量很少,故其熱效率可達65%以上。

        2) 動力消耗低、噪音小。由于干燥過程中料層很薄,主軸轉速低,物料傳送系統所需的功率小,電耗很少,其全套干燥裝置動力消耗僅是對流方式傳熱裝置動力消耗的1/5~1/7,且噪音很小。

        3) 物料受熱均勻。由于干燥過程中物料在干燥盤中沿阿基米德螺線運動軌跡翻滾前進,物料所走路程為干燥盤半徑的5倍,且逐層下落,因此物料接觸加熱盤面時間基本相同,受熱很均勻。

        4) 物料損失小、環境保護好。由于在干燥過程中,物料上進下出,物料分布也是上濕下干,且干燥尾氣流速極低(約0.1 m/s,因此物料粉塵很難浮到設備頂部,更不會被尾氣夾帶排走,不僅不損失物料,而且不會污染環境。

        5) 干燥能力大,每臺盤式連續干燥器每小時處理硝酸銨700多公斤,滿足了硝酸銨生產的要求。

        6)設備密閉連續操作,工人勞動強度低。

        7)產品質量穩定。

        3.2  與氣流干燥對比的能耗表(3)

        3

        序號

        項目

        氣流干燥

        盤式干燥

        備注

        1

        年產量/t

        4800

        4800

         

        2

        總裝機容量/kW

        67

        8.1

         

        3

        年耗電/kWh

        53.6

        6.48

         

        4

        年電費/萬元

        37.52

        4.536

        電價按0.7/kWh

        5

        噸產品電費/元·t-1

        78.17

        9.45

         

        6

        年耗蒸汽/t

        2539

        1276

         

        7

        年消耗蒸汽價/萬元

        25.39

        12.76

        蒸汽按100元/t

        8

        噸產品耗蒸汽/

        52.9

        26.58

         

        9

        噸產品能耗/

        131.07

        36.03

         

        由上表可以看出,年產4 800噸硝酸銨應用盤式連續干燥器比氣流干燥比較可以節省費用為456192元。

        4  應用前景

            盤式連續干燥器自開發成功后,已在礦業、醫藥、化工、染料、農藥、食品等領域得到大量工業應用。目前,國內絕大多數生產硝酸銨的廠家采用傳統的氣流干燥機干燥硝酸銨,由于干燥方式的落后,導致生產效率較低,勞動強度較大,環境污染較嚴重,生產成本高。而采用盤式連續干燥器干燥硝酸銨,則大大減低了生產成本,提高了產品質量,降低了工人的勞動強度,保護了環境。因此,盤式連續干燥器在硝酸銨的干燥上具有很好的應用前景。

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