9GG1000型管束干燥機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

摘要：9GG1000型管束干燥機(jī)主要用作對(duì)9FR型畜禽廢棄物熔煉設(shè)備生產(chǎn)的羽毛粉或腸羽粉進(jìn)行二次干燥，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上盡可能做到提高干燥機(jī)的熱效率及回收干燥過程中產(chǎn)生的微細(xì)顆粒。

關(guān)鍵詞：管束干燥機(jī)；畜禽廢棄物熔煉設(shè)備；熱效率

中圖分類號(hào)：TS201.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-0432（2012）-09-0237-1

近幾年長春市農(nóng)機(jī)研究院在開發(fā)9FR型畜禽廢棄物熔煉設(shè)備過程中，遇到羽毛粉或腸羽粉的二次干燥問題，為此我們研制了9GG1000型管束干燥機(jī)，經(jīng)過實(shí)踐考核，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)和使用要求。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 主要結(jié)構(gòu) 該干燥機(jī)主要由上殼體、下殼體、轉(zhuǎn)子、進(jìn)料口、出料口、喂料口、出風(fēng)口、蒸氣加熱系統(tǒng)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，廢氣中細(xì)料回收系統(tǒng)組成。其中上殼體為半圓外型扣在機(jī)器上部，并在一側(cè)安裝有入料口，另一側(cè)安裝有觀察口，其上部安裝有出風(fēng)口。下殼體為一個(gè)半圓型，安裝在機(jī)器下部，可做成夾套型，也可做成多條半圓管焊接在殼體外面，里面通入加熱蒸汽對(duì)物料進(jìn)行加熱，下部設(shè)有入料口，轉(zhuǎn)子是該干燥機(jī)的主要干燥部件，是由很多管束焊接而成，通過轉(zhuǎn)子兩端的旋轉(zhuǎn)接頭向管束內(nèi)通入蒸汽和放出冷凝水，旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)物料進(jìn)行加熱并完成物料同物料入口向出口處的推進(jìn)。

蒸汽加熱系統(tǒng)主要由閥門、儀表和疏水閥等組成，保證干燥機(jī)的蒸汽供應(yīng)量和冷凝水的排出。

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪、鏈條等組成，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行干燥作業(yè)。

排出廢氣中進(jìn)入回收系統(tǒng)，干燥機(jī)在作業(yè)時(shí)產(chǎn)生帶有水蒸汽和少許細(xì)粉料的廢氣，其中細(xì)粉料也是很好的飼料，應(yīng)該回收。該系統(tǒng)主要是由集塵器和下部的集料箱和上部的引風(fēng)機(jī)級(jí)成，具體結(jié)構(gòu)見示意圖。

1.上殼體 2.下殼體 3.轉(zhuǎn)子 4.喂料系統(tǒng) 5.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 6.廢氣中細(xì)料回收系統(tǒng) 7.入料口 8.出料口 9.旋轉(zhuǎn)接頭

1.2 工作原理及工作過程 當(dāng)干燥機(jī)一切準(zhǔn)備好之后，首先向下殼體、夾套和轉(zhuǎn)子中通入壓力為0.6MPa的加熱蒸汽，打開冷凝水排水閥門及疏水閥，調(diào)整喂料口上面調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其輸送量達(dá)到干燥機(jī)干燥效率的要求。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，并投料，物料在干燥機(jī)腔體內(nèi)受到下殼體內(nèi)表和轉(zhuǎn)子管束的聯(lián)合作用下加熱，逐步得到干燥，并在轉(zhuǎn)子刮板的作用下，由入料口端逐步向出料口端移動(dòng)，最后由出料口排出機(jī)外獲得干燥后的成品。在干燥過程中，空氣由出料口和喂料口等處進(jìn)入，物料經(jīng)加熱散發(fā)的水蒸汽與空氣混合，排出的含有細(xì)料的廢氣進(jìn)入回收系統(tǒng)上的風(fēng)機(jī)，由風(fēng)機(jī)進(jìn)入沙克龍回收細(xì)粉后排入大氣。

2 干燥機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)中主要考慮的問題

2.1 干燥機(jī)的熱效率問題 任何一種干燥機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)除滿足使用要求外，必須盡量達(dá)到最大熱效率。因我國是能源大國，但其能源的熱效率有效利用和發(fā)達(dá)國家比較還是比較低的，這是一種極大的浪費(fèi)。所以干燥機(jī)在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)時(shí)必須考核其熱效率。

干燥機(jī)的熱效率η=干燥機(jī)中蒸發(fā)水分的耗熱量/對(duì)干燥物質(zhì)中加入的總熱量

其中干燥機(jī)中蒸發(fā)水分的耗熱量是包括物料外溫的耗熱量和蒸發(fā)水分的耗熱量

η=[W（r*1.88t1-4.187t2）+w△r]/KQ×100%

式中：w：干燥機(jī)中蒸發(fā)水量 t1：物料表面溫度

r：0℃的汽化潛熱 t2：物料進(jìn)入干燥機(jī)的溫度

△r：分離熱 KQ：干燥系統(tǒng)總供熱量

其中：水蒸汽比熱為1.88，水的比熱為4.187

為追求高的熱效率η，我們在設(shè)計(jì)和試驗(yàn)中，首先是對(duì)基礎(chǔ)參數(shù)的確定，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)，最后確定機(jī)器的基本參數(shù)和使用條件。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮的幾個(gè)問題 干燥機(jī)在設(shè)計(jì)中除滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)外，必須保證堅(jiān)固、耐用、可靠、物美價(jià)廉。結(jié)構(gòu)主要考慮以下幾個(gè)問題。

1.轉(zhuǎn)子兩端的管束平盤。由于傳統(tǒng)的管束干燥機(jī)兩端都是平盤結(jié)構(gòu)，管束端都焊在這個(gè)平盤上，平盤腔內(nèi)承受壓力，這樣平盤即相當(dāng)于壓力容器的平封頭。為滿足工作壓力要求，結(jié)構(gòu)必須很厚、很重。我們將此改為內(nèi)外兩層粗管束。通過粗管內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使蒸汽很容易進(jìn)入管束內(nèi)，而管束在工作時(shí)產(chǎn)生的冷凝水在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)非常容易的進(jìn)入內(nèi)外兩層粗管內(nèi)，最后進(jìn)入主管空管，通過旋轉(zhuǎn)接頭排出機(jī)外。2.傳統(tǒng)的管束干燥機(jī)下殼體，就是一個(gè)一般的夾層焊接結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層受外壓，外層受內(nèi)壓，迫使內(nèi)層鋼板做得很厚，焊接要求也比較高。對(duì)此我們采用了兩種解決方式，一是在夾層上一定距離安裝有拉掌，另外一個(gè)是將外層去掉，換成半圓鋼管，并排焊在內(nèi)層上。實(shí)踐證明這兩種解決辦法都比較理想。3.因設(shè)備長度較長，為保證整個(gè)機(jī)體和轉(zhuǎn)子受熱均勻以及熱蒸汽分布均勻，工作時(shí)產(chǎn)生的冷凝水很快排出機(jī)器外部，采取了兩處進(jìn)氣管和兩處冷凝水排放系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部都設(shè)有單獨(dú)回路。4.一般干燥機(jī)由于工作過程中冷熱變化比較大，機(jī)器經(jīng)常處于膨脹、收縮狀態(tài)，有些部件很容易相互干涉和碰撞，嚴(yán)重時(shí)甚至斷裂，不能很好維持工作，有時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。我們在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)機(jī)器的每個(gè)部件設(shè)計(jì)成單獨(dú)系統(tǒng)化整為零，相互之間留足空間和距離，較好的解決此問題。5.廢氣排出細(xì)料回收系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中除了科學(xué)的選擇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓，還必須設(shè)計(jì)回收性能良好的旋風(fēng)除塵器使細(xì)料很好回收。

3 結(jié)論

3.1 該機(jī)在使用中證明，設(shè)計(jì)中所選用的參數(shù)合理，特別是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，管束的表面積，刮板的數(shù)量和角度形狀等，以及轉(zhuǎn)子內(nèi)部結(jié)構(gòu)等都比較理想。3.2 試驗(yàn)實(shí)測值與理論計(jì)算（傳熱計(jì)算，熱平衡計(jì)算等）基本相符，與同類機(jī)器相比，熱效率比較高。3.3 以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)實(shí)踐中證明是合理的，是符合客觀現(xiàn)實(shí)的，在走向市場開發(fā)中發(fā)揮了作用。

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作者簡介：陶波（1975-），?？疲L春市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院工程師，從事農(nóng)業(yè)機(jī)械研制和推廣工作。