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干燥配套设备的选择方法

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干燥配套设备的选择方法


2016-12-19     分享次数:726   作者:admin


       选择干燥设备一定要兼顾配套设备,因为干燥系统是由干燥设备和附属设备组成。附属设备选择是否得当也是关键一环。一般情况下,干燥系统主要由通风设备、加热设备、主机(干燥设备)、气固分离设备、供料设备等组成。
       能源费用的上升以及对污染限制的规定,工作条件和操作安全性等对工业干燥机的设计和选择有着直接的关系。有人对这些设计因素影响(特别是悬浮式干燥机设计,例如喷雾、闪蒸和流化床干燥机)已经给予了充分的讨论,在对各种型号干燥机的选择阶段也一定要考虑到这些因素。有时候,在对不同物料和不同场合都可进行加工的干燥装置时,人们必须在设计阶段就把这些因素考虑进去。
       对于气体来说,由于排除灰尘,干燥装置可以引起污染。在某些地方,既使是蒸汽也是不能允许的。一般的要求是,排除的尾气中的灰尘浓度低于20~50mg/Nm3,并且得必须设置高效除尘器。重要的是,在一定的条件下,适于对粗糙颗粒的干燥。另一方面,颗粒愈大,干燥时间愈长。在粉粒物料干燥中,对粉尘的聚集和气体净化通常采用旋风分离器、袋式过滤器或静电聚尘器等。在其它形式中,如对浆状、片等物料干燥时,粉尘只是在物料对流干燥中发生。为了排除有害气体污染,人们可借助于吸收、吸附或焚化等手段。
节 除尘设备
       对于气体来说,由于夹带灰尘,干燥装置可以引起污染。在某些地方,既使是蒸汽也是不能允许的。
干式除尘系统的选择方向见表3-1。
表3-1除尘系统的选择方向
要求 推荐系统
低成本,有效,易清洗 旋风分离器
中等成本,高效,运行费用高 布袋除尘器
处理量大 静电除尘器
产品回收,粒度小 旋风分离器+湿式除尘器

一、旋风分离器
旋风分离器广泛应用在对流干燥系统中,是从气体中收集产品的主要设备。旋风分离器结构简单,制造方便,只要设计合理,制造恰当,可以获得很高的分离效率。对含尘量很高的气体,同样可以直接进行分离,并且压力损失也比较小,没有运动部件,所以经久耐用。除了磨削性物料对旋风分离器的内壁产生磨损或细粉粘附外,没有其它缺点。
在正常情况下,理论上旋风分离器能够捕集5μm以上的粉体,分离效率可达90%以上。但是,在实际生产运行中,往往由于制造不良,安装使用不当或操作管理不完善等原因,造成分离效率下降。一般只有50%~80%,有时甚至更低。
旋风分离器也称作离心力分离器,它是利用含细粉气流作旋转运动时产生的离心力,把细粉从气体中分离出来。
严格地说,旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。由于细粉的凝聚与分散,器壁对细粉的反弹作用以及粒子间的摩擦作用等原因,分离机理很复杂,理论上的研究从未停止过。
含细粉的气流进入旋风分离器后一面沿内壁旋转一面下降,由于到达圆锥部后旋转半径减小,根据动量守恒定律,旋转速度逐渐增加,气流中的粒子受到更大的离心力。由于离心力产生的分离速度要比受重力作用的沉降速度大几百倍甚至几千倍,使细粉从旋转气流中分离,沿着旋风分离器的壁面下落而被分离。气流到达圆锥部分下端附近就开始反转,在中心部分逐渐旋转上升,后从升气管排出。 
旋风分离器直径越小,入口速度越大,旋转次数越多,则分离粒径越小。对于实际的旋风分离器,由于气流的扰动与壁面的摩擦,粒子分布不均、粒子与壁面的反弹作用以及形状的影响,分离器临界粒径不是那样准确,在分离出的物料中也会混入一部分细粒子。
旋风分离器的压降也是一项重要性能指标,一般与气体进口速度的平方成正比,即可用下式表示
旋风分离器的分离效率是很重要的技术指标,含细粉气体中的粒子通常是由大小不均的颗粒组成。在分离技术上常用分散度来反应粒度分布情况,分散度是细粉中各种粒级所占的质量百分数。
实践证明,分离效率不仅与分离器的结构和操作条件有关,而且随粒度分布而变。同一设备在相同的操作条件下,粒度分布不同,全效率也不同。因此,在分离技术上又用粒度分布来确定分离器的分离效率,这就是分级效率。表示了分离器对某一粒级粉体的分离效率。
当处理气量较大时,采用一台旋风分离器尺寸过大,效率有下降趋势,可采用几个小直径的旋风分离器并联组成一个旋风分离器组。减小旋风分离器的直径,将使离心力和粒子沉降速度提高,因而也提高了除尘效率。

二、布袋除尘器
布袋除尘器(袋滤器或袋式除尘器)经常作为从干燥尾气中分离粉状产品的后一级气固分离设备,是截留尾气中粉体的后一道防线。布袋除尘器的特点是捕集效率高,可以说,在众多的气固分离设备中,它的捕集效率是其它设备所不及的,特别是捕集20μm以下的粒子时更加明显,效率达到99%以上。
布袋除尘器主要由滤袋、袋架和壳体组成,壳体由箱体和净气室组成,布袋安装在箱体与净气室中间的隔板上。含尘气体进入箱体后,粉体产生惯性、扩散、粘附、静电作用附着在滤布表面,清洁气体穿过滤布的孔隙从净气室排出,滤布上的粉尘通过反吹或振击作用脱离滤布而堕入料斗中。
(一)袋滤器的工作参数
从袋滤器的工作原理出发,工作阻力在一定范围内随粉尘在滤布上粘附量的增加而增大,阻力的变化会造成系统通风量的波动,对分离效率有较大影响,工作阻力主要由结构阻力、清洁滤布阻力和滤布上附着粉尘层阻力三部分组成。设备阻力的主要是由后两个阻力所决定。 
值得注意的是,干燥操作尾气是高含尘、高湿含量气体,要特别注意袋滤器的工作温度。一般操作温度要高于露点温度10~20℃,否则一但结露,粉尘大量粘附滤布、阻力陡然增大,严重时会造成系统不能工作。
(二)滤布
前面曾提到,决定捕集效率的重要因素是滤布,从某种意义上讲它起决定作用,正确选择滤布是提高捕集效率的关键,选择滤布时应满足下列条件:
①所捕集的粉体能附着在滤布上构成过滤层;
②选择滤布的间隙应大于颗粒的直径;
③附着在滤布上的粉体应容易剥落;
④对酸碱等气体应有一定的化学稳定性;
⑤容易洗涤且不易收缩;
⑥在处理介质的温度下长期工作不破损。
(三)布袋除尘器的结构
目前应用多的布袋除尘器有两种型式,一种为电磁脉冲反吹除尘器,另一种为机械回转反吹除尘器。电磁脉冲反吹除尘器外壳以方形居多,布袋分成若干排,每排的数量相等。布袋上方有反吹的气管,反吹时间由电磁阀控制,可以依次对每排布袋进行反吹,使布袋外粘附的粉体及时从布袋上脱落。机械回转反吹的外壳呈圆形。为提高分离效率,常设计成蜗壳状入口,大颗粒在离心力的作用下沿筒壁落入料斗,小颗粒弥散于滤室的空间,从而被滤袋阻留粘附在滤布外面。洁净气室内设有回转臂,引入高压洁净空气周期性向袋内反吹,使粘附在滤布上的粉尘脱落。
两种除尘器各有优缺点,脉冲式除尘器可以自动控制反吹周期及反吹时间,但反吹气量较少,如果滤袋较长时,末端的反吹效果不佳。机械回转反吹气量较大,反吹效果较好,但对系统有一定影响,使系统压力产生波动。由于引入的是常温空气,工作时有使滤袋内空气结露的倾向,操作时应加以注意。
三、空气过滤器
有些物料的干燥,比如食品、药品以及生物制品,要求干燥用的空气卫生条件很高,对进入系统的空气要进行过滤。过滤器一般安放在系统的前端,通过过滤器后的空气才能进入加热系统。
过滤器的材料一般采用油浸式滤层,滤层用不锈钢丝形成绒团(也可以采用钢丝绒、铜丝绒、尼龙纤维、中孔泡沫塑料),喷以轻质定子油,或真空泵油,制成每块50×50cm左右的单体厚约5~12cm的过滤层,也可以采用其它材料。根据要求可以用一层或多层叠加在一起作为过滤层,过滤层的两面用钢网夹紧固定后再安装在过滤器的壳体上。
四、文丘里除尘器
文丘里除尘器(文氏除尘器)是湿式除尘器的一种。文丘里除尘器(文氏除尘器)是将气体中的尘粒被水滴捕集,变气固分离为气液分离,以达到除尘目的。文丘里除尘器按引液方式可分为中心喷液、周边径向内喷、液膜引入、气流能量引入等几种方式。气体中粉尘的捕集、气液分离均由一台设备完成,能有令人满意的效果。
文氏除尘器主要有收缩管、喉径、扩散段、旋流器、导流体、导流片、分离室组成,见图3-1。含尘气体从下方进入除尘器,在喉径处速度达到大值。捕集用水在泵的作用下切向进入旋流室,喉管处有一环缝,与旋流室相通。水在旋流室旋转并有一压力,经环缝进入喉管后形成旋转的液膜。
液膜受到高速气流冲击迅速雾化,雾化后雾滴加大了与气体接触面积。由于二者之间存在速度差,使气体中粉尘被雾滴捕集与气体分离。气体夹带雾滴向上运动,遇导流片后由垂直运动变为旋转运动,产生的离心力使雾滴被甩向器壁后粘附在水膜上与气体分离,从而也强化了捕集作用。上部扩散段使气体速度下降,起沉降作用,从而降低了雾滴的夹带量,被净化后气体从顶部排出。