干燥设备配套设备的选择方法(3)

信息来源: | 发布日期: 2009-08-25 | 浏览量:
关键词:干燥设备配套设备的选择方法(3)
 

3-3箱式洗涤器1—水箱;2—进水管;3—气箱;4—洗涤水管;5—上盖;6—锥体;7—进气管;8—孔板;9—排污口;10—支架;11—筛网第二节热源干燥离不开热源,但因被干燥物料比较复杂,对热源及换热设备都有不同的要求,一旦被干燥物料确定下来后,热源的选择就有根据了。

干燥设备热源的种类及换热设备的形式在很大程度上决定设备的运转费用及生产成本,所以设备的技术经济指标不仅取决于干燥设备本身的合理设计和正常操作,而且在很大程度上还与所选择的热源及利用方式密切相关。一、热源的选择干燥的热源常用的燃料主要有固体燃料、液体燃料、气体燃料、热载体及电能等。具体地说主要有各种燃烧物(煤、天然气、液化石油气、可燃化学气体)与空气的燃烧产物、水蒸汽、热水、电能和具有一定热量的尾气、废液、废油渣等。

如果干燥用的热空气需间接换热,换热介质还有导热油(道生油等)。热源选择应考虑的内容,主要集中在以下几个方面:满足产品质量的要求。加热温度,热源的洁净程度都对产品质量有很大影响;满足环保要求。一些燃烧的热源在燃烧过程中会产生异味或烟雾,排至大气后会产生污染,这类热源应慎重使用,如果一定选用也要进行环保处理;经济易得。所选用的热源应因地置宜,既考虑各种热源的费用,又要考虑容易获得;安全可靠。这一点对直燃式热源更为重要,有些被干燥物料易燃、易爆或易氧化,处理这类物料选用间接换热的热源,选用直燃式要有特殊的阻燃或防爆措施;易于操作。所选用的热源尽可能方便操作和自动控制,才能保证产品质量稳定。热源的种类及使用方法见3-2表、表3-3。表3-2热源的种类及使用方法热源加热方式备注固体燃料液体燃料气体燃料直接燃烧式(直焰式)间热加热式(间接式)直接采用燃烧气体利用热交换间接加热气体水蒸汽、温水及热油等用于产生热空气送入干燥器的加热部热空气干燥器传导加热干燥器电气电加热红外加热高频加热小型热空气干燥器辐射干燥器高频加热热泵低热源的升级主要用于40~50℃的热空气干燥太阳能热交换,产生热空气主要用于热空气干燥废热直接或间接式焚烧炉,锅炉尾气

  表3-3热源特性热源种类温度调节洁净度设备费LPG(液化天然气)城市煤气(小口径)(大口径)◎◎○○中中炼油直焰式间接式◎○○◎低中重油直焰式间接式◎○△◎低中蒸汽温水产生热空气传导加热◎◎◎◎中中电气热空气辐射,传导高频加热热泵◎○△○◎◎◎○中中高高太阳能△◎高废热直接式间接式△△△◎低中注:表中符号◎——良好,○——一般,△——较差为了评价干燥费用,应对许多客观条件综合分析。大多数对海参干燥设备,常用各种被加热的气体为干燥介质。热空气适用于物料不宜被氧化的操作,烟道气用于高温操作,物料在含碳情况下不影响产品质量,也不与二氧化碳或二氧化硫反应。氮气主要用于物料易被氧化,物料中的液体在含氧干燥条件下易燃易爆的情况下。在通常,用氮气作为干燥介质装置是密闭的,也就是闭路循环系统。如果温度在130℃以上物料不会改变性质,则可用过热蒸汽干燥。在干燥悬浮或半悬浮状态下的聚合物,如聚乙烯、苯乙烯共聚物时,干燥装置中聚集有大量的静电荷,在这种场合下,要进行防爆处理,最好用空气或过热蒸汽作为干燥介质。二、热源的种类()蒸汽蒸汽是一种清洁、安全和廉价的热源,主要用于间接换热的设备中。经过换热设备进行传导传热,放出显热后成冷凝水排出。蒸汽压力高时换出的空气温度就高,干燥工艺条件决定所需的压力与蒸汽量。如果工厂有0.60.8MPa的蒸汽,就可以通过换热器将干燥介质(空气、氮气或其它气体)加热至150160℃。理论上,离开换热器干燥介质温度大约低于蒸汽温度57℃()热水如果热水的温度达到90130℃,则可以为认为它有一定的利用价值。主要可以用于操作温度较低的某些干燥物料,如含有溶剂的干燥或作为预热的辅助性热源,通过换热的形式能使干燥介质达到5090℃的温度。()电电能主要用于小型干燥器或要求控制标准很高的场合。电能通过电热管转换成热能,用以加热干燥介质。电能是高档能源,无任何污染问题,可以单独作为一种热源,也可以与其它换热设备一起作为二级加热设备。但使用电加热器时注意热空气的出口温度最好不要超过350℃,否则可能会烧坏电热管,电线的结点处也容易熔断。另外,在停机时一定要使电加热器的出口温度降至100℃以下时才能关掉风机,以免烧坏设备。()煤炭煤炭是比较廉价的燃料,煤燃烧产生的烟道气可以采用换热的方法加热换热介质,也可以经过除尘后直接用烟道气进行干燥。但对杂质含量要求严格的物料或精细化工产品一般不采取煤直燃的方法。煤烟道气能达到很高的温度,用在某些建筑材料的干燥上可以达到降低能源消耗的目的。()燃油燃油既可以直接燃烧产生烟道气又可以间接换热,燃油的燃烧要用专用的烧嘴,不同的燃油要配不同的烧嘴。一般情况下,用于低粘度燃油的烧嘴结构较简单,价格也不贵。粘度高的燃油烧嘴结构比较复杂,价格较昂贵。()可燃气体煤气、天燃气、液化气以及其它可燃性化学气体均可以作为干燥的热源,这类气体具有相当高的热值,它们的主要优点是燃烧的产物可以直接用做干燥介质,并可以达到很高的温度(通常可以达到300800℃)。在气体燃烧时,通常也需要特制烧嘴对气体分散,使之燃烧更加完全。关于烧嘴的形式,在化工和医药工业中多半采用各种结构的低压烧嘴。高压烧嘴虽然燃烧速度快、温度高,但需要较高的风压,使用时噪音较大,而且容易发生回火。可燃气体中多数都含有一定量的硫,对于被干燥物料不允许接触硫的场合,可以将可燃气体在燃烧前脱硫处理。工业生产中,用氧化铁,氧化锌和活性炭等,能将煤气中含硫量降至1PPm以下。对于某些含硫量较高的天燃气,可以先用活性炭脱硫,再用氧化锌处理。这种物理吸附和化学反应吸附相结合的净化方法,已被工业实践证明效果良好。()导热油有机高温载热体加燃烧炉换热是干燥常用的换热设备,这种被称为导热油炉的换热器有其它工业炉不能比拟的优点。当生产工艺要求在180260℃时的高温加热,若采用蒸汽换热,则饱和蒸汽压力需要4 Mpa,工作温度也仅能达到260℃。但采用导热油炉,饱和蒸汽压力在小于0.7MPa时就可以达到280℃,所以导热油炉换热具有低压高温的特点。以间接方式将热量从加热器传递到干燥器的传热介质称为热载体,工业热载体可分为有机热载体和无机热载体两大类,有机热载体俗称导热油。早在1931年,美国道生化学公司研究并创制了载热体,命名为道生油。道生油通常是联苯和联苯醚的混合物,如联苯26.5%,联苯醚73.5%的道生油,这种组份的道生油使用温度高,热稳定性也好。但由于它的凝固点较高,260℃以上必须带压操作,而且高温下渗透性强,有特殊难闻气味和毒性,污染环境,为此,国内外都在开发新型高温载热体以取代道生油。目前国内生产导热油的厂家也很多,选择并不困难,但一般只能提供300℃以下的导热油。我国载热体的研究起步较晚,七十年代末才开始研究工作,但进展较快。某些产品已经赶上国外同类产品水平。国产有机载热体按生产原料可分为两大类,一类是以石油产品为原料,这一类称为导热油,由于石油的比热较大,并可选择适当馏分,资源也比较充足,一般选用环烷基或芳烃混合基原料,加抗氧化耐热添加剂而制得。另一类是以有机物为原料而制得。三、空气换热器()热管换热器热管换热器是一种利用封闭在管内的工作物质反复进行物理相变或化学反应来传递热量的一种换热装置。热管技术是一项新技术,自一九六四年第一支热管问世以来,到现在也仅有三十多年的历史。由于它在回收余热、预热空气等方面显示出很多优点,热管技术得到飞速发展,种类和功能也很多。根据热管的工作原理,按工作液的工作方式,可以分为物理热管和化学热管。物理热管是利用工作液的物理相变(流化、凝结)传递热量。化学热管是利用工作物质化合与分解反应传递热量。在喷雾干燥系统中,利用热管换器间接加热空气,已经获得良好的经济效益。热管的工作液根据需要可以选择不同的液体,但每种工作液都有它合适的工作温度范围。()燃煤热风炉以煤为燃料的热空气炉,多数是以间接换热的方法加热空气。在间接换热过程中,一般有两种情况,一种情况是炉内设有通风管,冷空气走管层,烟道气走壳层。煤燃烧产生的热量对管的外壁进行辐射,热量通过管壁传向内管,然后再与内管的冷空气进行加热。炉的进口为冷空气,经加热后从另一口出来的为加热到一定温度的高温洁净空气。另一种为燃煤式导热油炉,导热油被加热后流向另一个换热器,(如翅片换热器)再与冷空气进行换热。间接换热的特点是得到的热气体洁净度较高,在换热过程中空气无湿度变化,仍保持冷空气的湿含量。燃煤热空气炉结构比较简单,加煤方式也有多种,根据工艺需要或换热量的不同采取不同的加热方式。由于火焰与换热管直接辐射,燃气内又有硫等腐蚀性较强的化学物质,对管的材料有一定要求。这种热空气炉有高温炉和低温炉之分,当要求出口热空气温度在300℃以上时,换热管要选用耐高温、耐腐蚀的材料。另外,管内空气的运行路径也应尽可能避免换热管有局部高温的存在,否则会影响使用寿命。热空气炉的烟道气通过管壁向管层内的冷空气进行传导传热和辐射传热,冷空气在炉内运行四个行程,有三个行程与高温烟气进行热交换,其中有两个行程可以与两侧高温气体同时进行热交换,因此换热效率高,烟气的排出温度很低。()蒸汽换热器蒸汽换热器是间接换热设备,由多根散热排管组成。在换热时可以根据需要用一组工作,也可以多组串联使用。排管用紫铜或钢质材料,为增加传热效果,管外套绕翅片,翅片与管子有良好的接触。用蒸汽做热介质时,管内通蒸汽,管外翅片间走空气。由于翅片换热器的材料及翅片的缠绕形式不同,已有许多规格,并已经系列化。换热器既适用于蒸汽系统又适用于热水系统,作为加热空气用的换热器,主要用于干燥系统及空气调节系统。如以蒸汽为热媒,蒸汽的工作压力为0.030.8MPa,主要由顺空气流向三排交错排列螺旋翅片管组成,翅片管均用φ21×2mm无缝钢管绕制上15×0.5mm的皱折钢带而成,呈螺旋状。根据实际经验,当蒸汽温度在130160℃之间时,干燥室每蒸发1kg水,大约需要2.02.5m2的换热面积,蒸汽消耗量约为1.82.5kg。此时输出热空气的温度约比加热器入口蒸汽温度低610℃。蒸汽换热器的连接方法:蒸汽换热器一般为多组连在一起,安放位置主要有立式串联和卧式串联两种。立式串联就是换热器的迎风面与水平面平行,空气垂直水平面通过换热器,卧式串联是空气平行水平面通过换热器,换热器组与组之间用螺栓连接,为检修方便,推荐采用卧式安装。按蒸汽进入加热器的方法,又可分为串联、并联、并——串联三种方法,这几种方法安装换热效果不同。串联接法就是蒸汽逐一通过换热器,能充分利用能源,冷凝水排出温度很低。但需要增加换热面积,系统升温速度较慢,有时需几个小时的时间才能达到规定温度。并联是蒸汽同时通过每组换热器,又同时排出,使蒸汽换热器与空气保持较大的温差。传热速率高,升温速度快,但冷凝水的排出温度高,能量利用率较低。综合上述两种方法,采用并——串联的连接方法更为合理。蒸汽先并联通过几组换热器,经过换热器的低温蒸汽再串联通过后几组,克服了前两种接法的缺点。经过测试,如当采用三组换热器时,进气方法为前两组并联,再与后一组串联。()电加热器电加热器是电能转换成热能,向空气进行辐射传热的加热设备。电加热器是多根管状电热元件组成。管状电加热元件是在金属管中放入电阻丝,并在空隙部分紧密填充有良好耐热性、导热性和绝缘性的结晶氧化镁粉,再经其它工艺处理而成。具有结构简单、机械强度高、热效率高、安全可靠、安装简便、易实现温控自动化的特点。用于加热相对湿度不大于95%、无爆炸、无腐蚀性气体。工作电压不应大于额定值的1.1倍,加热空气温度不应超过300℃。可以独立使用,也可以作为第二级加热设备,经常与蒸汽换热器组合。如果干燥器热空气进口温度要求200℃,一般蒸汽换热很难达到要求,这时可以把冷空气通过蒸汽换热器加热到一温度后再进入电加热器继续升温,达到所要求的温度。电加热操作方便,容易实现自动化,但电是高品位能源,运转达费用较高,不适用于附加值低的物料干燥系统中采用。上述内容的论述,是为了在选择干燥装置阶段,提供一些对干燥机选择所要考虑的因素,要选择一台各方面都非常理想的干燥机是不太可能的。但是人们在干燥机设计或运用过程中通过读此篇文章,一定会使你的设计,选择和使用得到很好的改善。
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