盤式連續(xù)干燥器在硝酸銨生產(chǎn)中的應(yīng)用-益民干燥

    硝酸銨是一種強(qiáng)氧化劑，與有機(jī)物、可燃物、亞硝酸鈉、漂白粉、酸、銅、鋅、鋁、硫等接觸能引起爆炸或燃燒，主要用于制造炸藥和彈藥。炸藥水分對炸藥性能影響較大，水分含量較高，不僅爆炸性能下降，而且安全性也降低，硝酸銨的細(xì)度和水分是影響炸藥性能的重要因素。

    硝酸銨吸濕性很強(qiáng)，易結(jié)塊，故硝酸銨是一種較硬、大塊和機(jī)械感度低的物質(zhì)，其有效粉碎作用形式主要是擠壓、撞擊和剪切。其粉碎比大決定了粉碎過程的多步性——粗碎和細(xì)碎。粗碎機(jī)多為狼牙破碎機(jī)或錘式破碎機(jī)，細(xì)碎機(jī)則常用輪碾機(jī)和凸輪粉碎機(jī)。傳統(tǒng)工藝是破碎機(jī)粗碎，輪碾機(jī)細(xì)碎、混合、干燥。這就必須提高炸藥混合的溫度，輪碾機(jī)的碾砣也必須加重，使該工序效率低，安全性較差，混合時(shí)間長，粉塵飛揚(yáng)，工作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重威脅著工人的健康。采用氣流干燥系統(tǒng)雖然可以解決上述硝酸銨破碎系統(tǒng)存在的部分問題，但能耗高，效果不太理想。我們將盤式連續(xù)干燥器成功用于硝酸銨的干燥，很好地解決了上述問題。

1  工作原理

1.1  氣流干燥的原理和特點(diǎn)

（1）氣流干燥的原理

    氣流干燥是指把泥狀及粉粒體狀等濕物料，采用適當(dāng)?shù)募恿戏绞剑瑢⑵溥B續(xù)加入干燥管內(nèi)，在高速熱氣流的輸送和分散中，使?jié)穹终舭l(fā)得到粉狀或粒狀干燥產(chǎn)品的過程。典型的氣流干燥裝置主要由空氣加熱器、加料器、氣流干燥管、旋風(fēng)分離器、風(fēng)機(jī)等組成。

（2）氣流干燥的特點(diǎn)

①干燥強(qiáng)度大。由于物料在氣流中高度分散，顆粒的全部表面積即為干燥的有效面積，因此傳熱傳質(zhì)強(qiáng)度較大。

②干燥時(shí)間短。干燥介質(zhì)在氣流干燥管中的速度一般為10～20 m/s，氣固兩相之間的接觸干燥時(shí)間很短，一般為0.5~2 s；又是并流操作，因此特別適用于熱敏性物料的干燥。

③氣流干燥管結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，易于建造和維修。

④處理量大，熱效率高。當(dāng)干燥非結(jié)合水時(shí)，熱效率可達(dá)60%。

    但是，氣流干燥也存在嚴(yán)重的不足，其一是系統(tǒng)阻力大。由于操作氣速高，干燥系統(tǒng)壓降較大，故動(dòng)力消耗大。而且干燥產(chǎn)品需要用旋風(fēng)分離器和袋濾器等分離下來，因此分離系統(tǒng)負(fù)荷較重。其二是干燥產(chǎn)品磨損較大。由于操作氣速高，因而物料易被粉碎、磨損，難以保持干燥前的結(jié)晶形狀和光澤。

1.2  盤式連續(xù)干燥器的原理和特點(diǎn)

（1）盤式連續(xù)干燥器的結(jié)構(gòu)原理 

    濕物料自加料盤連續(xù)地加到干燥器上部第一層干燥盤上，帶有耙葉的耙臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使耙葉連續(xù)地翻抄物料。物料沿指數(shù)螺旋線流過干燥盤表面，在小干燥盤上的物料被移送到外緣，并在外緣落到下方的大干燥盤外緣，在大干燥盤上物料向里移動(dòng)并從中間落料口落入下一層小干燥盤中。大小干燥盤上下交替排列，物料得以連續(xù)地流過整個(gè)干燥器。中空的干燥盤內(nèi)通入加熱介質(zhì)，加熱介質(zhì)形式有飽和蒸汽、熱水、導(dǎo)熱油和熔鹽，加熱介質(zhì)由干燥盤的一端進(jìn)入，從另一端導(dǎo)出。已干物料從^后一層干燥盤落到集料盤，^后被耙葉移送到出料口排出。濕份從物料中逸出，由設(shè)在頂蓋上的排濕口排出。從底層排出的干物料可直接包裝。

    盤式連續(xù)干燥器由干燥盤、耙臂、裝在耙臂上的若干耙葉、碾磙、主軸、傳動(dòng)裝置、外殼等組成，中空的干燥盤內(nèi)通入加熱介質(zhì)。干燥盤在干燥器內(nèi)水平層式布置，干燥盤靜止不動(dòng)，物料在盤面上在耙葉推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中被干燥盤加熱，進(jìn)行傳熱傳質(zhì)完成干燥作業(yè)，根據(jù)被干燥物料的產(chǎn)量、性質(zhì)、初始及^終含水量，確定干燥盤層數(shù)（干燥面積）。

（2）盤式連續(xù)干燥器特點(diǎn)

    盤式連續(xù)干燥器是一種新型傳導(dǎo)式干燥設(shè)備，具有連續(xù)運(yùn)行、密閉操作、干燥強(qiáng)度大、濕度梯度分布合理、動(dòng)力消耗低、設(shè)備操作簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，其配置簡單，不需氣流干燥所必須配置的旋風(fēng)除塵器，不使用熱風(fēng)作為加熱介質(zhì)，因此，不會(huì)發(fā)生因熱風(fēng)和粉塵分離不好隨尾氣夾帶造成的產(chǎn)品損失。

    盤式連續(xù)干燥器干燥硝酸銨的流程： 含濕量為15％左右的硝酸銨由輸送器輸送到位于盤式干燥機(jī)頂部的加料器中，被加入干燥器內(nèi)進(jìn)行干燥作業(yè)。干燥盤內(nèi)通入90 ℃熱水作為加熱介質(zhì)，物料在干燥盤上的運(yùn)動(dòng)過程中完成傳熱傳質(zhì)過程，已干物料在干燥機(jī)底部的排料口排出，從物料中逸出的濕汽直接排入大氣。

2  4800 t/a硝酸銨干燥選型實(shí)例

2.1  已知與給定條件(表1)

表1

2.2    計(jì)算過程

（1）蒸發(fā)水量

W＝Ｇ１－Ｇ２＝102 kg/h

（2）干燥所需熱量

Q＝W·γｗ＋ＧＣ·Ｃｓ·( ｔ２-ｔ１)＋ Ｇ１· θ１· Ｃｗ·( ｔ２-ｔ１)＝102×2 310＋597×1.5×(80-20)＋702×15%×4.18×(80-20)＝315 760 kJ/h

（3）算術(shù)平均溫差

△tm＝（（90-20）-（85-80））/ln((90-20)/(85-80))=24.6℃

（4）干燥所需面積

取傳熱系數(shù) K=100W/㎡· ℃

則 A=Q/K.△tm=315 760/100/24.6/3 600=35.7㎡

2.3      設(shè)備選型

    根據(jù)以上給定的參數(shù)經(jīng)物料及熱量衡算并結(jié)合物料的試驗(yàn)情況，每小時(shí)處理600 kg硝酸銨需GDPG2200/12A型盤式連續(xù)干燥器一臺，設(shè)備性能指標(biāo)如表2。

表2

3  本干燥系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能表

3.1  特點(diǎn)

（1） 連續(xù)運(yùn)行，熱效率高。盤式連續(xù)干燥器以傳導(dǎo)傳熱方式進(jìn)行干燥，干燥過程中干燥器內(nèi)只通入極少量（或不通入）空氣，其尾氣攜帶量很少，故其熱效率可達(dá)65%以上。

（2） 動(dòng)力消耗低、噪音小。由于干燥過程中料層很薄，主軸轉(zhuǎn)速低，物料傳送系統(tǒng)所需的功率小，電耗很少，其全套干燥裝置動(dòng)力消耗僅是對流方式傳熱裝置動(dòng)力消耗的1/5~1/7，且噪音很小。

（3） 物料受熱均勻。由于干燥過程中物料在干燥盤中沿阿基米德螺線運(yùn)動(dòng)軌跡翻滾前進(jìn)，物料所走路程為干燥盤半徑的5倍，且逐層下落，因此物料接觸加熱盤面時(shí)間基本相同，受熱很均勻。

（4） 物料損失小、環(huán)境保護(hù)好。由于在干燥過程中，物料上進(jìn)下出，物料分布也是上濕下干，且干燥尾氣流速極低（約0.1 m/s）,因此物料粉塵很難浮到設(shè)備頂部，更不會(huì)被尾氣夾帶排走，不僅不損失物料，而且不會(huì)污染環(huán)境。

（5） 干燥能力大，每臺盤式連續(xù)干燥器每小時(shí)處理硝酸銨700多公斤，滿足了硝酸銨生產(chǎn)的要求。

（6）設(shè)備密閉連續(xù)操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

（7）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3.2  與氣流干燥對比的能耗表(表3)

表3

由上表可以看出，年產(chǎn)4 800噸硝酸銨應(yīng)用盤式連續(xù)干燥器比氣流干燥比較可以節(jié)省費(fèi)用為456192元。

4  應(yīng)用前景

    盤式連續(xù)干燥器自開發(fā)成功后，已在礦業(yè)、醫(yī)藥、化工、染料、農(nóng)藥、食品等領(lǐng)域得到大量工業(yè)應(yīng)用。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)生產(chǎn)硝酸銨的廠家采用傳統(tǒng)的氣流干燥機(jī)干燥硝酸銨，由于干燥方式的落后，導(dǎo)致生產(chǎn)效率較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，環(huán)境污染較嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高。而采用盤式連續(xù)干燥器干燥硝酸銨，則大大減低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)了環(huán)境。因此，盤式連續(xù)干燥器在硝酸銨的干燥上具有很好的應(yīng)用前景。

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