盘式连续干燥机在硫精矿生产硫酸中的应用

硫精矿是生产硫酸的一种重要的原料，且大部分是提取其它金属元素后的矿渣[1]。在硫精矿生产硫酸的工艺过程中硫精矿的干燥是一个很重要的步骤，根据硫精矿的物理化学性质（物料的原始含水率、粒度及形状、热敏性等）、干燥要求、干燥后被蒸发出来的气体的性质等因素考虑的，通常可采用回转窑干燥机系统或盘式连续干燥机系统。但由于采用回转窑干燥机系统弊端较多，经过综合评价，我公司40万吨/年硫酸项目中，硫精矿的干燥采用了由石家庄工大化工设备有限公司设计制造的盘式连续干燥机系统。 　　1  干燥流程简介 　　原干燥工艺流程，采用回转窑干燥机系统。它是一种较传统的干燥方式，被干燥的硫精矿由回转窑一端进入窑内，在抄板作用下物料分散开使其与烟道气有尽可能大的相接触面，物料在窑内运动过程中被加热干燥，最后由窑另一端下部出料口排出。干燥过程所用的热载体为200℃以上的烟道气。 　　回转窑干燥机干燥系统的缺点是电能消耗较大, 设备投资及运行费用较高, 环境污染大，且增加了燃煤的运输、贮存及消耗。 　　盘式连续干燥机干燥硫精矿的流程如下图1。 含湿量为１４％左右的硫精矿由输送器输送到位于盘式干燥机顶部的圆盘定量加料器中，被定量加入干燥机内进行干燥作业。干燥盘内通入０.４ＭＰa的饱和水蒸汽作为加热介质，物料在干燥盘上的运动过程中完成传热传质过程，已干物料在干燥机底部的排料口排出，从物料中逸出的湿汽通过水膜除尘器后由引风机排入大气，除尘用水经澄清处理后循环使用，沉淀下来的硫精矿粉末，捞出晾干后运入硫精砂仓库。热源由工艺废热锅炉所产蒸汽提供。 　　此流程的特点是干燥机连续工作，占地面积小；由于采用蒸汽作为热源，利用的是潜热，因此干燥强度大、热效率高，使能耗大量降低；由于热源由工艺废热锅炉所产蒸汽提供，从而节省了大量的燃煤；设备密闭工作，操作环境好，对环境无污染。 　　图1  盘式连续干燥机干燥硫精矿流程图 　　2  盘式连续干燥机简介 　　盘式连续干燥机是一种新型传导式干燥设备，具有连续运行、密闭操作、蒸发强度大、湿度梯度分布合理、动力消耗低、占地面积小等优点。同时，其配置简单，不需气流干燥所必须配置的旋风除尘器，不使用热风作为加热介质，因此，不会发生因热风和粉尘分离不好随尾气夹带造成的产品损失。 　　盘式连续干燥器由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的若干耙叶、碾磙、主轴、传动装置、外壳等组成，中空的干燥盘内通入加热介质。干燥盘在干燥器内水平层式布置，干燥盘静止不动，物料在盘面上在耙叶推动下运动，在运动过程中被干燥盘加热，进行传热传质完成干燥作业，根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含水量，确定干燥盘层数（干燥面积）[2]。 　　3  盘式连续干燥机干燥系统的特点及经济性 　　3.1连续运行，热效率高。盘式连续干燥机以传导传热方式进行干燥，干燥过程中干燥器内只通入极少量（或不通入）空气，其尾气携带量很少，故其热效率可达65%以上。 　　3.2动力消耗低、噪音小。由于干燥过程中料层很薄，主轴转速低，物料传送系统所需的功率小，电耗很少，其全套干燥装置动力消耗仅是对流方式传热装置动力消耗的1/5~1/7，且噪音很小。 　　3.3物料受热均匀，干燥时间短。由于干燥过程中物料在干燥盘中沿阿基米德螺线运动轨迹翻滚前进，物料所走路程为干燥盘半径的5倍，且逐层下落，因此物料接触加热盘面时间基本相同，受热很均匀。 　　3.4物料损失小、环境保护好。由于在干燥过程中，物料上进下出，物料分布也是上湿下干，且干燥尾气流速极低（约0.1m/s）,因此物料粉尘很难浮到设备顶部，更不会被尾气夹带排走，不仅不损失物料，而且不会污染环境。 　　3.5干燥能力大，每台盘式连续干燥机每小时处理硫精矿达30多吨，满足了硫精矿生产硫酸生产线的要求。 　　3.6设备密闭连续操作，工人劳动强度低。 　　3.7干燥介质可利用废热锅炉所产生蒸汽，从而节省了大量的燃煤。 　　3.7产品质量稳定。 　　4  技术经济分析 　　盘式连续干燥器自开发成功后，已在矿业、医药、化工、染料、农药、食品等领域得到大量工业应用，并被证明优于其他干燥设备。表1为在年干燥40万吨硫精矿中使用盘式连续干燥机与回转窑干燥机的经济指标对比。 　　注：1、电价按0.6元/度计；煤价格按350元/t。 　　2、盘式连续干燥机干燥系统干燥介质利用废热锅炉所产生蒸汽。 　　由表1可见，对于年干燥40万吨硫精矿的干燥工序，使用盘式连续干燥机干燥系统比使用回转窑干燥机干燥系统年节约能耗费用472.6448万元，设备投资节约150万元。 　　5  应用前景 　　目前，国内绝大多数使用硫精矿生产硫酸的厂家采用传统的回转窑干燥机干燥硫精矿，由于烘干方式的落后，导致生产效率较低，劳动强度较大，环境污染较严重，生产成本高。而采用盘式连续干燥机干燥硫精矿，则大大减低了生产成本，提高了产品质量，降低了工人的劳动强度，保护了环境。因此，盘式连续干燥器在硫精矿等非金属矿的干燥上具有很好的应用前景。 · 行业聚焦： 在粮食烘干领域中，用于水稻、小麦烘干的小型烘干设备（5t/h以下），预计年需求量将达到上千台左右；化工用木材干燥设备年需求量将达到3000台（套）左右；制药用干燥设备年需求量将达到3000台（套）左右；农林土特产品烘干设备年需求量将达到2000台（套）左右；轻工用烘干木材干燥设备年需求量将达到2000台（套）左右。 　　在干燥设备类型上，将以热风加热常压干燥设备、真空干燥设备为主，其他诸如远红外线干燥设备、微波干燥设备等特殊领域的用户也将逐步扩大应用数量；在食品、药品干燥方面，对真空冷冻干燥设备干燥安全水分限度,才能保证中药材的质量。 　　目前，中药材的常用干燥技术有以下几种：　　QS认证主要包括三项内容： 　　（一）是对食品生产企业实施食品生产许可证制度。对于具备基本生产条件、能够保证食品质量安全的企业，发放《食品生产许可证》，准予生产获证范围内的产品；凡不具备保证产品质量必备条件的企业不得从事食品生产加工 　　粉碎机的用途 　　粉碎机广泛用于药品、化工、食品、塑料、电子等行业，设备有粗碎物料之用途，是为微粉碎加工前道工序的配套设备，它的特点是对物料的粒度、硬度及纤维的限制均能较好地适应。 　　粉碎机的特点 　　切削片内采用优质专用钢，经严格热处理工艺，特殊情况刀具可镀保护膜，保证使用寿命长。刀具经长期使用后，要更改刀具，经简单安装调正后，均可恢复本机原有的性能。 　　粉碎机粉碎刀具一般设计为梯剪式，放置刀使用具有节能环保优势的间接式干燥设备是目前干燥技术发展的一个重要趋势。文中概述了旋转圆盘式和旋转列管式干燥机的结构特点与工作原理，并根据移动加热板条件下的“颗粒热传递模型”，建立了适用于间接式干燥机传热系数计算的数学模型，该模型的计算结果与干燥机的实际运行吻合较好；同时从弹性力学的角度对旋转圆盘和旋转列管式干燥机承压转子的危险部位和校核内容进行了归纳。 　　由于干燥机内的热量传递过程相当复杂，要进行更为精确的传热系数计算，必须针对实际工业干燥过程进行更多的实验工作和理论分析以完善数学模型；同时将CFD和CAD技术应用于干燥机的设计过程，对优化提高干燥装备的整体水平大有裨益。

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