選擇干燥設(shè)備一定要兼顧配套設(shè)備,因為干燥系統(tǒng)是由干燥設(shè)備和附屬設(shè)備組成。附屬設(shè)備選擇是否得當(dāng)也是關(guān)鍵一環(huán)。一般情況下,干燥系統(tǒng)主要由通風(fēng)設(shè)備、加熱設(shè)備、主機(干燥設(shè)備)、氣固分離設(shè)備、供料設(shè)備等組成。
能源費用的上升以及對污染限制的規(guī)定,工作條件和操作安全性等對工業(yè)干燥機的設(shè)計和選擇有著直接的關(guān)系。有人對這些設(shè)計因素影響(特別是懸浮式干燥機設(shè)計,例如噴霧、閃蒸和流化床干燥機)已經(jīng)給予了充分的討論,在對各種型號干燥機的選擇階段也一定要考慮到這些因素。有時候,在對不同物料和不同場合都可進行加工的干燥裝置時,人們必須在設(shè)計階段就把這些因素考慮進去。
對于氣體來說,由于排除灰塵,干燥裝置可以引起污染。在某些地方,既使是蒸汽也是不能允許的。一般的要求是,排除的尾氣中的灰塵濃度低于20~50mg/Nm3,并且得必須設(shè)置高效除塵器。重要的是,在一定的條件下,適于對粗糙顆粒的干燥。另一方面,顆粒愈大,干燥時間愈長。在粉粒物料干燥中,對粉塵的聚集和氣體凈化通常采用旋風(fēng)分離器、袋式過濾器或靜電聚塵器等。在其它形式中,如對漿狀、片等物料干燥時,粉塵只是在物料對流干燥中發(fā)生。為了排除有害氣體污染,人們可借助于吸收、吸附或焚化等手段。
第一節(jié) 除塵設(shè)備
對于氣體來說,由于夾帶灰塵,干燥裝置可以引起污染。在某些地方,既使是蒸汽也是不能允許的。
干式除塵系統(tǒng)的選擇方向見表3-1。
表3-1除塵系統(tǒng)的選擇方向
要求 推薦系統(tǒng)
低成本,有效,易清洗 旋風(fēng)分離器
中等成本,高效,運行費用高 布袋除塵器
處理量大 靜電除塵器
產(chǎn)品回收,粒度小 旋風(fēng)分離器+濕式除塵器
一、旋風(fēng)分離器
旋風(fēng)分離器廣泛應(yīng)用在對流干燥系統(tǒng)中,是從氣體中收集產(chǎn)品的主要設(shè)備。旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,只要設(shè)計合理,制造恰當(dāng),可以獲得很高的分離效率。對含塵量很高的氣體,同樣可以直接進行分離,并且壓力損失也比較小,沒有運動部件,所以經(jīng)久耐用。除了磨削性物料對旋風(fēng)分離器的內(nèi)壁產(chǎn)生磨損或細粉粘附外,沒有其它缺點。
在正常情況下,理論上旋風(fēng)分離器能夠捕集5μm以上的粉體,分離效率可達90%以上。但是,在實際生產(chǎn)運行中,往往由于制造不良,安裝使用不當(dāng)或操作管理不完善等原因,造成分離效率下降。一般只有50%~80%,有時甚至更低。
旋風(fēng)分離器也稱作離心力分離器,它是利用含細粉氣流作旋轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生的離心力,把細粉從氣體中分離出來。
嚴格地說,旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流的運動情況相當(dāng)復(fù)雜。由于細粉的凝聚與分散,器壁對細粉的**作用以及粒子間的摩擦作用等原因,分離機理很復(fù)雜,理論上的研究從未停止過。
含細粉的氣流進入旋風(fēng)分離器后一面沿內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)一面下降,由于到達圓錐部后旋轉(zhuǎn)半徑減小,根據(jù)動量守恒定律,旋轉(zhuǎn)速度逐漸增加,氣流中的粒子受到更大的離心力。由于離心力產(chǎn)生的分離速度要比受重力作用的沉降速度大幾百倍甚至幾千倍,使細粉從旋轉(zhuǎn)氣流中分離,沿著旋風(fēng)分離器的壁面下落而被分離。氣流到達圓錐部分下端附近就開始反轉(zhuǎn),在中心部分逐漸旋轉(zhuǎn)上升,最后從升氣管排出。
旋風(fēng)分離器直徑越小,入口速度越大,旋轉(zhuǎn)次數(shù)越多,則分離粒徑越小。對于實際的旋風(fēng)分離器,由于氣流的擾動與壁面的摩擦,粒子分布不均、粒子與壁面的**作用以及形狀的影響,分離器臨界粒徑不是那樣準確,在分離出的物料中也會混入一部分細粒子。
旋風(fēng)分離器的壓降也是一項重要性能指標,一般與氣體進口速度的平方成正比,即可用下式表示
旋風(fēng)分離器的分離效率是很重要的技術(shù)指標,含細粉氣體中的粒子通常是由大小不均的顆粒組成。在分離技術(shù)上常用分散度來反應(yīng)粒度分布情況,分散度是細粉中各種粒級所占的質(zhì)量百分數(shù)。
實踐證明,分離效率不僅與分離器的結(jié)構(gòu)和操作條件有關(guān),而且隨粒度分布而變。同一設(shè)備在相同的操作條件下,粒度分布不同,**率也不同。因此,在分離技術(shù)上又用粒度分布來確定分離器的分離效率,這就是分級效率。表示了分離器對某一粒級粉體的分離效率。
當(dāng)處理氣量較大時,采用一臺旋風(fēng)分離器尺寸過大,效率有下降趨勢,可采用幾個小直徑的旋風(fēng)分離器并聯(lián)組成一個旋風(fēng)分離器組。減小旋風(fēng)分離器的直徑,將使離心力和粒子沉降速度提高,因而也提高了除塵效率。
二、布袋除塵器
布袋除塵器(袋濾器或袋式除塵器)經(jīng)常作為從干燥尾氣中分離粉狀產(chǎn)品的最后一級氣固分離設(shè)備,是截留尾氣中粉體的最后一道防線。布袋除塵器的特點是捕集效率高,可以說,在眾多的氣固分離設(shè)備中,它的捕集效率是其它設(shè)備所不及的,特別是捕集20μm以下的粒子時更加明顯,效率達到99%以上。
布袋除塵器主要由濾袋、袋架和殼體組成,殼體由箱體和凈氣室組成,布袋安裝在箱體與凈氣室中間的隔板上。含塵氣體進入箱體后,粉體產(chǎn)生慣性、擴散、粘附、靜電作用附著在濾布表面,清潔氣體穿過濾布的孔隙從凈氣室排出,濾布上的粉塵通過反吹或振擊作用脫離濾布而墮入料斗中。
(一)袋濾器的工作參數(shù)
從袋濾器的工作原理出發(fā),工作阻力在一定范圍內(nèi)隨粉塵在濾布上粘附量的增加而增大,阻力的變化會造成系統(tǒng)通風(fēng)量的波動,對分離效率有較大影響,工作阻力主要由結(jié)構(gòu)阻力、清潔濾布阻力和濾布上附著粉塵層阻力三部分組成。設(shè)備阻力的主要是由后兩個阻力所決定。
值得注意的是,干燥操作尾氣是高含塵、高濕含量氣體,要特別注意袋濾器的工作溫度。一般操作溫度要高于露點溫度10~20℃,否則一但結(jié)露,粉塵大量粘附濾布、阻力陡然增大,嚴重時會造成系統(tǒng)不能工作。
(二)濾布
前面曾提到,決定捕集效率的重要因素是濾布,從某種意義上講它起決定作用,正確選擇濾布是提高捕集效率的關(guān)鍵,選擇濾布時應(yīng)滿足下列條件:
①所捕集的粉體能附著在濾布上構(gòu)成過濾層;
②選擇濾布的間隙應(yīng)大于顆粒的直徑;
③附著在濾布上的粉體應(yīng)容易剝落;
④對酸堿等氣體應(yīng)有一定的化學(xué)穩(wěn)定性;
⑤容易洗滌且不易收縮;
⑥在處理介質(zhì)的溫度下長期工作不破損。
(三)布袋除塵器的結(jié)構(gòu)
目前應(yīng)用最多的布袋除塵器有兩種型式,一種為電磁脈沖反吹除塵器,另一種為機械回轉(zhuǎn)反吹除塵器。電磁脈沖反吹除塵器外殼以方形居多,布袋分成若干排,每排的數(shù)量相等。布袋上方有反吹的氣管,反吹時間由電磁閥控制,可以依次對每排布袋進行反吹,使布袋外粘附的粉體及時從布袋上脫落。機械回轉(zhuǎn)反吹的外殼呈圓形。為提高分離效率,常設(shè)計成蝸殼狀入口,大顆粒在離心力的作用下沿筒壁落入料斗,小顆粒彌散于濾室的空間,從而被濾袋阻留粘附在濾布外面。潔凈氣室內(nèi)設(shè)有回轉(zhuǎn)臂,引入高壓潔凈空氣周期性向袋內(nèi)反吹,使粘附在濾布上的粉塵脫落。
兩種除塵器各有優(yōu)缺點,脈沖式除塵器可以自動控制反吹周期及反吹時間,但反吹氣量較少,如果濾袋較長時,末端的反吹效果不佳。機械回轉(zhuǎn)反吹氣量較大,反吹效果較好,但對系統(tǒng)有一定影響,使系統(tǒng)壓力產(chǎn)生波動。由于引入的是常溫空氣,工作時有使濾袋內(nèi)空氣結(jié)露的傾向,操作時應(yīng)加以注意。
三、空氣過濾器
有些物料的干燥,比如食品、藥品以及生物制品,要求干燥用的空氣衛(wèi)生條件很高,對進入系統(tǒng)的空氣要進行過濾。過濾器一般安放在系統(tǒng)的最前端,通過過濾器后的空氣才能進入加熱系統(tǒng)。
過濾器的材料一般采用油浸式濾層,濾層用不銹鋼絲形成絨團(也可以采用鋼絲絨、銅絲絨、尼龍纖維、中孔泡沫塑料),噴以輕質(zhì)定子油,或真空泵油,制成每塊50×50cm左右的單體厚約5~12cm的過濾層,也可以采用其它材料。根據(jù)要求可以用一層或多層疊加在一起作為過濾層,過濾層的兩面用鋼網(wǎng)夾緊固定后再安裝在過濾器的殼體上。
四、文丘里除塵器
文丘里除塵器(文氏除塵器)是濕式除塵器的一種。文丘里除塵器(文氏除塵器)是將氣體中的塵粒被水滴捕集,變氣固分離為氣液分離,以達到除塵目的。文丘里除塵器按引液方式可分為中心噴液、周邊徑向內(nèi)噴、液膜引入、氣流能量引入等幾種方式。氣體中粉塵的捕集、氣液分離均由一臺設(shè)備完成,能有令人滿意的效果。
文氏除塵器主要有收縮管、喉徑、擴散段、旋流器、導(dǎo)流體、導(dǎo)流片、分離室組成,見圖3-1。含塵氣體從下方進入除塵器,在喉徑處速度達到最大值。捕集用水在泵的作用下切向進入旋流室,喉管處有一環(huán)縫,與旋流室相通。水在旋流室旋轉(zhuǎn)并有一壓力,經(jīng)環(huán)縫進入喉管后形成旋轉(zhuǎn)的液膜。
液膜受到高速氣流沖擊迅速霧化,霧化后霧滴加大了與氣體接觸面積。由于二者之間存在速度差,使氣體中粉塵被霧滴捕集與氣體分離。氣體夾帶霧滴向上運動,遇導(dǎo)流片后由垂直運動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動,產(chǎn)生的離心力使霧滴被甩向器壁后粘附在水膜上與氣體分離,從而也強化了捕集作用。上部擴散段使氣體速度下降,起沉降作用,從而降低了霧滴的夾帶量,被凈化后氣體從頂部排出。
圖3-1文丘里除塵器
1—進氣口 ;2—導(dǎo)流體 ;3—導(dǎo)流片 ;4—檢修孔 ;5—排風(fēng)口 ;6—沉降室 ;7—回水管 ;8—錐體 ;9—旋流室
五、箱式水膜除塵器
除塵器內(nèi)設(shè)有一至二塊孔板,每塊板的上方設(shè)有噴頭。含塵氣體從進風(fēng)口進入除塵器內(nèi),遇折流板突然形成180°轉(zhuǎn)向,氣流產(chǎn)生很大的離心力,粉塵向氣流的外方移動,與水面接觸后被吸附。形成第一級分離。到達孔板下方時,與孔板下來的水滴接觸,又有部分粉塵被水滴吸附。噴頭噴下的水滴落到孔板后受到從孔板下通過的上升氣流的作用,在孔板上產(chǎn)生60~80mm的泡沫層。氣流在通過孔板時,粉塵與水接觸面積最大,也是捕集率最高的位置。通過孔板后的氣流必然夾帶部分霧滴,當(dāng)上升到離心除沫器的導(dǎo)流片間隙時,氣流由直線運動變?yōu)槁菪\