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草甘膦流化床干燥烘干机的优化设计
发布时间：2013-07-10 08:57 来源：未知
前言
草甘膦是一种高效、低毒、低残留、广谱性有机磷芽后除草剂。自1974年开发以来，在全世界得到了广泛应用，国内的生产企业有几十家，其中浙江新安化工集团和江苏镇江江南化工厂两家企业的生产能力均达到了年产2万t以上。草甘膦产品分干剂和液剂两大类，干剂可以提高制剂的有效成分含量，同时便于包装、运输、贮藏和使用，因此越来越受到用户和生产厂家的重视轻。而生产草甘膦干剂一般都需经过结晶、过滤、水洗和干燥等步骤。水洗后得到的湿粉约含12%～17%的水，而干剂要求湿含量0.3%～0.5%，每t产品约需脱除水分0. 12～0.17t，干燥过程需消耗大量的热量，而且干燥过程对产品质量有较大的影响，因此选择合适的干燥方法并对干燥过程进行优化设计，对于提高干燥过程热效率、降低草甘膦生产成本和保证产品质量具有重要意义，富通新能源生产销售木屑颗�；�、木屑气流式烘干机等生物质成型、烘干机机械设备。
1、干燥方式选择
草甘膦湿料是一种散粒状结晶物料，通常含水约12%左右，但有时结晶操作不好，含水可达20%以上，且颗粒较细。革甘膦湿料中还含有少量酸及有机杂质。由于有酸的存在对设备有较强的腐蚀性；而有机杂质的存在导致湿物料有一定的粘性，物料中有部分团块，在干燥过程中也易粘结成团。因此干燥具有一定难度。目前我国用于革甘膦干燥的方法主要有气流干燥和普通间歇式流化床干燥两种，均为对流传热型。其特点是结构简单、干燥速度快、干燥强度大，在有高温热源的条件下，能达到较高的热效率。但由于草甘膦物料的特殊性及生产厂的条件限制还存在以下问题：
(1)热效率不高、动力消耗大
由于大部分生产厂只能提供0.4～0.5Mpa的蒸汽，空气进风温度一般均小于130℃，因此对流传热型干燥烘干机热效率只能达到50%左右。由于干燥所需的热量完全由空气提供，因此空气消耗量大，导致动力消耗较大。
(2)操作不稳定
由于草甘膦湿料有一定的粘性，特别是结晶过程不正常时粘性很大。对于气流干燥极易在风机叶轮和管壁上粘结，导致风机运行不正常，生产能力下降。严重时可导致操作不能进行，需停车清理。而对于间歇式流化床，在干燥初期物料难于流化，产生沟流，需人工搅动，而且产品中团块很多。
(3)质量影响
在干燥以前的工序中偶尔会有杂质带入物料中，但气流和间歇式流化床干燥过程难于分离这些杂质，影响产品质量。同时设备腐蚀对产品质量也有较大的影响。
(4)水分控制困难
由于湿物料的湿含量有较大变化且颗粒粒度也有变化，气流干燥的操作弹性较小，而间歇式流化床干燥，其产品湿含量完全取决于操作工人的经验，因此产品的湿含量难于保持在合适的范围内。
针对以上问题，本所在为新安化工集团设计年产6000t草甘膦干燥烘干机时，研究开发了一种内加热流化床干燥烘干机并采取了许多有效的技术和手段，取得了良好的效果。
2、千燥系统设计
内加热流化床干燥烘干机的基本原理是在普通流化床中内置换热管，干燥所需的热量部分或全部由内加热管提供。它结合了流化床干燥传热传质快、干燥强度大、易大型化和热传导型干燥热效率高的优点。
对流干燥过程，如流化床干燥、气流干燥，热损失主要是空气带走的热量。内加热流化床由于干燥所需的热量大部分由内加热管通过热传导方式提供，因此可以大幅度减小空气用量，故可以提高干燥过程的热效率，同时大幅度减少动力消耗。该技术在20世纪80年代工业化以来，在国外得到了广泛应用，但在国内应用还不多，值得大面积推广。
2.1工艺流程
工艺流程见图l，物料由螺旋进料机进入流化床千燥机，在干燥室中由内加热管和热空气提供热量脱除水分后进入分级输送室，由冷空气分级输送到旋风分离器分离得到产品，团块定期从床体排出，废气中夹带的少量细粉通过布袋除尘器进一步回收�？掌姆缁友购蠓殖闪铰罚宦肪蝗绕魃潞蠼肓骰哺稍锸�，与物料进行热质交换进入分级输送室上部；另一路直接进入分级输送室。两路气体汇总后进入旋风分离器和布袋除尘器分离固体后经引风机放空。
2.2主要措施
针对草甘膦湿料的特殊性在设计中采取了以下措施和技术：
(1)由于草甘膦湿料湿含量较高并有一定的粘性，而且物料中有部分团块，在干燥过程中也易粘结成团，进料室物料不易流化，极易造成压床或形成沟流。因此干燥烘干机第一室采用较大直径的圆形室，并配有一机械耙散装置使湿物料一进入流化床就能立即分散达到较低的平均湿含量，同时使较松散的湿团块物料得到有效破碎，防止了在干燥过程中湿物料粘结成团，并保证良好的流化状态。
(2)采用传导供热（内部换热管）与对流供热（热风）相结合的组含供热方式，减少了空气用量，提高干燥过程的热效率、降低动力消耗。
(3)采用特殊的分布板便于排出干燥过程中产生的团块物料，防止团块积累影响连续操作的正常进行。
(4)配有一分级输送室，产品经分级除去团块和少量杂质，输送至旋风分离器统一出料，既保证了产品质量又起到了冷却产品的作用。
(5)进料采用自动控制，保证了产品湿含量的稳定。通过第一室床温和排气温度串接控制调速电机的转速，调节螺旋进料机的进料速度。
(6)流化床上部稀相段和排气管均采用改性聚丙烯材料制作，减少设备腐蚀对产品质量的影响。
2.3设计参数
设计中所需要的主要参数：操作气速、内加热管传热系数，均通过实验测定后确定。
(1)在∮100的圆形流化床中测定操作气速。草甘膦干品在操作气速大于0.30m/s（常温）时就能达到很好的流化状态；而湿品难于流化，但在搅拌情况下当操作气速大于0.40 m/s（常温）时也能较好地流化。由于第一室物料平均湿含量明显低于湿物料，且装有耙散装置，故各干燥室可选相同的操作气速进行设计计算。
(2)流化床中内加热管的传热系数受物料性质、操作气速等诸多因素的影响，因此到目前为止还不能通过理论计算得到。在分布板面积为1000 mm×250mm的卧室流化床中实验测定了草甘膦作为流化物料的内加热传热系数，结果见图2。从图中可看出传热系数并不是随操作气速呈单调变化，在气速较低时，气速增大导致颗粒运动、混合加剧，换热管表面颗粒更新加快，因此传热系数增加。但随着气速的增加，床层中气泡增多、增大，换热管表面与颗粒的有效接触面积降低，反而导致传热系数减小。而且过高的操作气速会导致除尘系统负荷增大。因此在内加热流化床操作中，只要保证良好的流化状态，不宜选择过高的操作气速。实验表明，草甘膦在操作气速为0.4m/s，就能达到良好的流化状态，故在设计时选择操作气速为0.45m/s，此时传热系数约为295w/m2·K。
内加热供热量的大小可根据排放气体的露点来确定，对于系统保温良好的条件下，选择排气温度高于露点温度10℃即可。
2.4设计计算
设计条件：生产能力6000t/年（按年运行7000h计）：初湿含量≤15%（湿基）；产品湿含量≤0.5%（湿基）：蒸汽0.4Mpa（表压）。
主要设计参数：干燥段操作气速0.45m/s;冷却段操作气速1.6 m/s;内加热管传热系数取295w/m2．K。
根据这些条件对年干燥6000t草甘膦的内加热流化床干燥烘干机进行了设计计算。主要设计计算结果见表l。
3、运行结果分析
对所设计的年干燥6000t草甘膦内加热流化床干燥系统进行了实际测定，连续72h测定结果见表2．其结果与原设计基本相符。
与普通流化床干燥烘干机及气流干燥烘干机（厂方提供）的对比见表3．
从表中可看出，内加热流化床干燥烘干机与普通流化床干燥烘干机和气流干燥烘干机相比，热效率高出20%以上，蒸汽消耗量明显下降，特别是动力消耗减少达50%以上。因此，内加热流化床干燥烘干机用于草甘膦干燥，可以大幅度减少干燥成本，具有显著的经济效益。而且干燥烘干机能长期稳定地连续运行，不需要清床：由于分离了团块和少量杂质，同时减少了设备腐蚀，因此产品质量明显优于原来的两种干燥方式；由于进料采用了自动控制，产品湿含量稳定，操作简单，总体讲，各方面的性能指标均明显由于原干燥方式。
4、结论
通过上述分析和干燥系统的运行得到以下结论：
(1)内加热流化床干燥烘干机能明显提高草甘瞵干燥过程的热效率；
(2)内加热可以有效减少空气用量，显著降低动力消耗：
(3)设计中采用的措施合理，能较好地保证系统的连续稳定运行，提高产品质量；
(4)内加热流化床用于草甘膦干燥，明显优于普通流化床和气流干燥，能大幅度降低干燥成本。
