【正文】 在工業(yè)生產(chǎn)中不會干燥到平衡濕度 Ce (那將需要無限長的干燥時間 )，而是介于臨界濕度和平衡濕度之間的某 一位置上，視工藝生產(chǎn)需要和經(jīng)濟與否而定。因此，恒速干燥階段屬于表面汽化控制階段。在整個降速階段，干燥速率取決于物料性質，屬于物料內部水分移動控制階段。該值不僅與物料性質有關，而且還隨干燥條件不同而顯著不同。 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 8 2 干燥過程的設計方案及流程說明 主體設備的設計 本次設計任務是：年處理量為 萬噸某顆粒狀物料的干燥。算出流化床的高度。因為其選擇要同時滿足全風壓和所需風量兩者的條件，但由于參照樣本中沒有合理的風機可供選擇，故可選擇風壓稍大的機型以滿足條件 。 最后，是氣固分離器的選擇，選擇的是旋風分離器，選型時，根據(jù)含塵器的處理 量和允許壓強降，定出合適的入口氣速，由此確定入口管截面積，然后按結構比例關系確定其他尺寸。出口處的空氣溫度，即進干燥器溫度為 200℃ 。出口溫度升高使平均傳熱推動力增大；出口濕度降低，使傳質推動力增大，平均傳熱和傳質推動力增大使干燥設備體積減少，而干燥器出口溫度降低，使干燥介質耗用量減少，干燥器體積增大。多孔板多層流化床干燥器（干燥介質和被干燥物料呈錯流）的流程示意圖如下： 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 10 圖 21 多孔板式多層流化床干燥器流程示意圖 Figure 1 porous plate multilayer fluidized bed drier flow diagram 在考慮了干燥器，電預熱器， 風機，除塵器等設備的投資折舊費用和電預熱費用，風機運轉費用等操作費用的情況下，建立了干燥介質出口溫度優(yōu)化設計數(shù)學模型，它以年總費用為目標函數(shù)，總費用 J 為： d h pJ G G G? ? ? 。 a 為綜合指數(shù)，它隨企業(yè)規(guī)模，加工能力，產(chǎn)品質量，信譽，服務水平等不同而不同，一般可取 ~， M 為通貨膨脹系數(shù)，設 2022 年為 ， 若以后各年不知，可按 5%遞增速度計算， b 為經(jīng)驗系數(shù)，一般可取 45~55， c 為指數(shù)，一般可取 1~， cF 為設備折舊率，一般取 ~,即干燥器使用年限一般為 8~12 年。 —— 經(jīng)驗比例系 數(shù)。既而得到流化床的高度 ，算出其體積。 其中 : )( 120 ?wvW ctcrWQ ??? 又 22 Xcc sm ?? ))(1 8 ()( 122122 ???? ????? XcGcGQ scmcm )( 02 ttLcQ xl ??? = ))(( 020 ttHL ?? )( 01 ttLcQ xP ?? = ))(( 010 ttHL ?? 因為干燥器的熱損失為有效耗熱量的 10%，即： )%(10 mwl Q ?? 預熱器熱負荷及耗電量 由分析的預熱器的熱消耗量 PQ 為： ? ?? ?0 1 01 .0 1 1 .8 8PQ L H t t? ? ? 用電加熱，取熱損失為有效傳熱量的 10%，則有hp WQ ???? 1)(；即耗電量 ： ? 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 14 干燥設計已知條件的確定 已知條件：利用昭陽褐煤在日曬 7 天以后的褐煤如下 物料名稱：褐煤粉 生產(chǎn)能力 2G ： 3t/h（干料） 干燥前含水量 1W ： 23%（濕料）（ 1W =） 干燥后含水量 2W ： 3%（濕基）（ 2W =） 干物料比熱容 sC (kg? ? C) 堆積密度 ? b ： 800kg/m3 真實密度 ? s ： 1200kg/m3 粒度分布： ? % % 31% % ? % 溫度θ 1 ： 20℃ 著火溫度： 420℃ 熱風溫度 t2 ： 200℃ 熱能：熱空氣 1）多孔板的確定：在物料的預熱階段，考慮有少量的物料凝聚現(xiàn)象，故多孔板的孔徑為 15mm。取塔頂?shù)目账L速為沉降速度的 倍，即 為 sm .。 ）（）（））（（）（ ）（）（w2s0wttCCC02w2s2ww222ttCCCCCCCttcCCttt w2s0w??????????? ?????? ????? ? ?）（）（）（2002 3 2??????????????????????????? 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 16 2? =℃ 絕對干料的加料量 0 0 0G c ? ??? ）（ =2357kg/h 蒸發(fā)水量： ?????? ???? =631kg(水 )/h 求所需風量： ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?sCC tttWWWcGttL X ????????? ? 1121212120 ???? ?0L 14822kJ/h 若設備的熱損失按干燥所需要的熱風量 10%計 算， 則所需熱風量 ? = ? =16304kg/h 熱風濕度增加為： ???x 熱風在離開塔頂?shù)臐穸龋? ??? = 在標準 大氣壓下，對空氣和水系統(tǒng)：空氣濕比容 ? ? 273 22x ???? 當 t2 =95℃ ， x1 =， 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 17 ? ? 273 x ????? = /kg（干空氣） 在 t1 =95℃ ， 1x = 時，空氣的濕比容 ? m3 /kg（干空氣） 故在塔頂?shù)娘L量為： ?L 16304? = /s 塔徑的決定 在塔頂?shù)目账L速 ? m/s，故塔徑為： 02 vLD4 ?? D= 實際采取塔徑為 3m. 溫度區(qū)分布 物料和熱風溫度按各干燥階段的區(qū)間進行計算。hh常用的固體物料供料器有圓盤供料器、旋轉葉輪供料器、螺旋供料器 、噴射式供料器等。 因為圓盤供料器只能用于定量要求不嚴格的物料，所以通常情況下不選用。 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 26 電加熱器 結構形式及使用范圍 電加熱器的只要由電熱元件和方形殼體兩部分組成，其中電熱元件有兩部分組成：電阻絲和碳化硅棒，且有不同的規(guī)格型號，它在殼體中均為錯列布置 表 4 2SRQ 型號類型 Table42 SRQ model type 型號 電壓 /V 功率 /kw 外形尺寸 /mm A B C SRQ1220/0.5 220 490 330 — SRQ1220/0.75 220 690 530 — SRQ2220/1.0 220 490 330 200 SRQ2220/1.5 220 690 530 400 SRQ3380/2.0 380 590 430 300 SRQ3380/2.5 380 690 530 400 SRQ3380/3.0 380 790 630 500 電加熱器結構簡單，制作成本低，使用方便，無環(huán)境無污染，溫度調節(jié)靈敏，控制精準很高。選擇除塵器直徑時應盡量小些。其除塵效率下降 。要根據(jù)工況考慮阻力損失及結構形式 .盡可能使之動力消耗減少，且便于制造維護。 6）易燃易爆粉塵 (如煤粉 )應設有防爆裝置。 圖 43 XM9 型除塵器外形 Figure 43 XM9 type filter shape A 1363 1523 1693 1913 2123 2343 2613 2893 3223 3603 3983 B 2447 2747 3067 3477 3857 4277 4777 5297 5907 6617 7827 D1 1200 1360 1530 1750 1960 2180 2450 2730 3046 3440 3520 D2 150 170 190 220 250 270 310 340 380 430 480 D3 220 250 280 320 360 400 450 500 550 630 700 E 560 633 716 824 916 1024 1131 1272 1428 1609 1790 F 490 555 625 715 800 890 1000 1151 1250 1405 1560 L 700 790 890 1020 1150 1270 1430 1590 1780 2022 2230 總 /kg 299 351 461 563 683 867 1077 1184 607 2022 2412 宛家盛：褐煤干燥系統(tǒng)設計及經(jīng)濟性分析 30 干燥器主體材質的選擇 由于干燥器需要與濕物料接觸，長期使用易導致殼體生銹，殼層變薄，影響干燥器的使用性能，縮短干燥器的使用壽命，因此，干燥器中與物料接觸的主殼體應使用不銹鋼材料，防止生銹。 管道設計及管道損失計算 管徑的選擇 在化工生產(chǎn)和千燥系統(tǒng)中的流體運動，絕大多數(shù)是湍流。因此， 設計上必須選擇合理的管徑。通過上述旋風分離器的高度為 與換熱器平齊 。 送風機 已知體積流量 273273)( 001 ???? tHLV 273 20273)(163041 ??????V =13609m3 /h 整個干燥過程的壓降主要有換熱器、干燥器、旋風分離器等，則總和壓降為 2 6 16 0 06 0 01 9 0 03 5 5 1 ??????? P = 取總壓降為 ，為前半段提供動力的風機取 PaHT ? 已知標準條件下空氣密度為 ?? kg/m3 表知進口空氣密度 ； 標準條件下體積流量為： ????? ? ?VVkg/m3 標準條件下風壓為： ????? ??TT HHPa 根據(jù)所需風量 ??V kg/m3 和風壓 ?T Pa，參考《旋轉閃蒸干燥與氣流干燥技術手冊》 208 頁，查 47212No6C2 型離心通風機滿 足要求，電動機型號為 Y200L12。 風機年運轉費用為 ( )P hs hp hG Q Q T? ? ? ? 3 6 0 0)1 1 9 0 01 7 1 9 0(0 0 0 )( m i n ????pG = 萬元 /年 式中： hsQ ， hpQ —— 送風機，排風機的風量， 3/m