NHN起爆藥連續(xù)化干燥方式研究

劉宇星，郝靜達，王　凱，江　海，陳太林，肖啟明

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NHN起爆藥連續(xù)化干燥方式研究

劉宇星，郝靜達，王凱，江海，陳太林，肖啟明

（湖南長斧眾和科技有限公司，湖南 長沙，410012）

針對NHN起爆藥生產線，為克服傳統(tǒng)的真空干燥工藝干燥周期長、需要人工操作、安全性差的缺點，設計了熱風干燥裝置，選用類似起爆藥的固體粉末材料模擬試驗了起爆藥的干燥過程。試驗表明采用熱風干燥技術，干燥時間至少縮短60%以上，提高了NHN起爆藥生產線的產能，更易于實現(xiàn)人機隔離的連續(xù)化自動操作，NHN起爆藥生產線的整體安全性也有所提高。

NHN起爆藥；真空干燥；熱風干燥；連續(xù)化

目前國內硝酸肼鎳(英文縮寫為NHN）起爆藥生產中的干燥工序大多采用單一的真空干燥方式。真空干燥裝置均為壓力容器，設備投資和運轉費用高，產量?。滑F(xiàn)有真空干燥設備幾乎均為間歇式，其干燥時間較長、效率低下、間歇等待時間較長，人員參與環(huán)節(jié)多[1]，工作人員需頻繁暴露于具有安全隱患的危險環(huán)境中，這些因素制約著NHN起爆藥連續(xù)化生產的實現(xiàn)和產能的提升。

在民爆行業(yè)規(guī)?；?、連續(xù)化、自動化、人機隔離的發(fā)展趨勢下，研制一種新型干燥方式和干燥設備對NHN起爆藥連續(xù)化生產具有相當?shù)姆e極意義。本文簡述了熱風干燥方式，且在熱風干燥裝置上模擬試驗了起爆藥的熱風干燥過程。

1　熱風干燥方式

干燥是NHN起爆藥生產的關鍵工序，目前NHN起爆藥的干燥均采用單一真空干燥方式。單一真空干燥設備多選用箱式結構的壓力容器類設備，同時還需要配備一套能抽水蒸汽的真空系統(tǒng)。1個干燥周期約需3h以上，效率低、安全性差，干燥時需要人工將起爆藥放入和取出[2-7]。為了提高生產效率，本文引入熱風干燥方式。即將干燥氣體加熱到一定溫度后鼓送入干燥物料上表面，再通過功率略大于送風功率的真空泵裝置將加熱后的氣體引入物料，在穿透物料的同時將物料中多余的水分帶走，起到了一定的導向引流作用，同時大大提升物料的干燥速度。

2　試驗部分

2.1試驗裝置

為能更加接近于工況狀態(tài)，以便將試驗中所采集的數(shù)據(jù)參數(shù)為以后的實際生產起到指導性作用，筆者在設備結構設計時采用了模擬實況的四筒干燥結構設備。在滿足干燥原理所需結構的基礎上，盡可能地將配套外購儀器設備按相應的工況比例配置，試驗裝置如圖1所示。

圖1　干燥試驗裝置Fig.1　Dry test apparatus

圖1中，熱源機將需要引進的氣體在溫控儀的調控下，加熱到所需的設定溫度，通過保溫管路鼓送入干燥裝置中，且通過上罩內的四分管分送到4個藥筒，熱風穿過物料，攜帶著物料中的水分，通過透氣卻不漏藥的網(wǎng)狀結構的藥筒筒底，最后經(jīng)1、2、3管路和真空系統(tǒng)將熱交換后的含水分氣體抽離干燥裝置，經(jīng)由捕集器排出。

2.2試驗方法

采用與硝酸肼鎳起爆藥性質相近，含水量相同時的干燥時間與NHN起爆藥干燥時長基本相同的固體粉末材料S進行干燥試驗。先將試驗所用的固體粉末S水洗抽濾，將藥粉中的水含量控制在30%以內，再將物料振散后均勻分成4等份平鋪裝入4個干燥藥筒中；藥筒結構為圓柱型，尺寸為φ300mm×120mm，藥筒底部采用高目數(shù)透氣材料；將裝有藥粉的藥筒放入試驗裝置中，將上罩蓋密封鎖緊后，依次開啟熱源機（設置輸出溫度）、真空系統(tǒng)進行不同溫度、不同風量、不同藥量厚度下的干燥試驗，測定在不同溫度、風量和藥量下固體粉末S的干燥時間、升溫效率。升溫效率以藥面溫度達到設定的最高平衡溫度（50±5）℃為準，干燥時間以干燥后固體粉末S中水含量不高于0.2%為準。熱源鼓入速度不宜過高，因為熱氣體在循環(huán)過程中會損失一些能量。對干燥后固體粉末S采用真空干燥箱測水含量法檢測已干燥物料中的水分含量。

3　試驗結果與分析

3.1試驗結果

試驗時設定藥面可達最高溫度（50±5）℃，不同藥量厚度時，物料表面升溫情況如圖2所示。

圖2　不同藥厚時藥面升溫曲線Fig.2　Temperature rising curve with different powder thickness

從圖2中可以得知，含水后的物料對熱風的阻力較為明顯；藥厚過大會對熱傳遞效率產生一定的影響，干燥后物料存在一定的板結現(xiàn)象，對藥面溫度的提升有明顯的阻礙作用；藥量厚度應選取小于50mm為宜；同時也體現(xiàn)了采用將熱風正面鼓入，利用真空系統(tǒng)將其吸出方式的必要性。在設計初期考慮到藥厚的影響因素，根據(jù)實際工況需求，10kg藥量均分 4筒，各藥筒內藥粉攤平后的藥量厚度約為 39.2mm。試驗中取40mm的藥面厚度，藥面溫度分別為45℃、55℃、70℃時，不同風速、風壓下的物料干燥時間、干燥后物料中水含量見表1。

根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)，在熱風風速為8.4m/s時，不同溫度下的干燥時間見圖3。

由表1及圖3可以看出，熱風風速與熱風風壓成反比趨勢，數(shù)值越高越明顯，熱風風壓反映了物料對熱風的流通阻礙；熱風風壓大，物料通風不暢，同時會對熱風風速產生一定影響；不過適當?shù)靥嵘裏犸L風速和熱風溫度，可顯著減少物料的干燥時間。采用熱風干燥方式干燥近似NHN起爆藥的物料S將使干燥時間大大縮短，可將傳統(tǒng)的真空干燥3h以上縮短到熱風干燥的45min左右。

表1　不同藥面溫度測試數(shù)據(jù)Tab.1　Test data of powder under different temperature condition

圖3　干燥溫度與干燥時間曲線Fig.3　Drying time vs drying temperature curve

3.2NHN起爆藥熱風干燥方式分析

采用熱風干燥方式干燥硝酸肼鎳起爆藥，能將起爆藥的干燥時間減少近 3/4。由于干燥時間的大大縮短，硝酸肼鎳起爆藥的制備可以實現(xiàn)邊化合、邊抽濾、邊干燥、邊過篩，采取多批次、小批量的生產方式，減少各工房存藥量，易于實現(xiàn)機械自動連續(xù)化作業(yè)。硝酸肼鎳起爆藥真空洗滌后分料到烘干藥筒中，通過傳送機械手直接放入熱風干燥裝置，干燥完成后即可由機械手將裝有干燥物料的藥筒轉移到篩分間過篩；做到人機分離的同時，大大減少人員暴露于危險環(huán)境中的頻率和人員數(shù)量，在從本質上提升人員安全參與性的同時，更提升了NHN起爆藥生產全過程的安全性。

4　結論

本文通過類似硝酸肼鎳起爆藥的固體粉末 S的熱風干燥試驗，研究了起爆藥的熱風干燥性能，得到結論如下：（1）熱風干燥裝置易于實現(xiàn)連續(xù)化。與周期間歇式真空干燥相比，輔助時間少，將干燥時間縮短到45min左右，提高了產量。同時，克服了周期式真空干燥，每生產1個循環(huán)，設備溫度高低變化1次，致使部分能量浪費在設備的反復加熱上的問題。因此，節(jié)約了能源。（2）適當提高風速和干燥溫度可縮短干燥時間，使得化合、洗滌抽濾、過篩等工序實現(xiàn)同步；各工序時間通過合理的時間配置，可實現(xiàn)連續(xù)化作業(yè)。

干燥裝置和干燥方式的革新，減少了工房存藥量，降低了工房抗爆等級；做到了人機分離，大大減少人員暴露于危險環(huán)境中的頻率和人員數(shù)量，說明采用熱風干燥技術可以整體上提升硝酸肼鎳起爆藥生產安全性和生產效率。

[1] 徐成海,張志軍,張世偉,彭潤玲,張斌.真空干燥現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J].干燥技術與設備,2009(05):207-213.

[2] 朱順官,吳幼成,章文義,等.硝酸肼鎳制備工藝:中國,CN 95111017.9[P].1996-10-23.

[3] 張英豪,曹文俊,田淑文.幾種起爆藥的性能與應用探討[J].火工品,2008(3):23-25.

[4] 陳太林.工業(yè)雷管用起爆藥自動化生產方案研究[J].爆破器材,2012,41(1):26-28.

[5] 吳幼成,朱順官,宋敬埔.兩種在工業(yè)雷管中有應用前景的起爆藥劑[J].爆破器材,1996,25(2):18-21.

[6] 潘永康,王喜忠,劉相東.現(xiàn)代干燥技術（第二版）[M].北京:化學工程出版社,2007.

[7] 雷鈁琴.影響硝酸肼鎳起爆藥質量的關鍵工藝[J]. 火工品,2014(1):25-28.

Research on Continuous Drying Methods for Nickel Hydrazine Nitrate Primary Explosive

LIU Yu-xing, HAO Jing-da, WANG Kai, JIANG Hai, CHEN Tai-lin, XIAO Qi-ming
(Hunan Changfuzhonghe Science and Technology Co. Ltd., Changsha, 410012)

Aimed at NHN primary explosive production process, in order to overcome the defects of traditional vacuum drying technology, such as long drying cycle, manual operation, poor safety, the hot air drying technology was proposed. The drying process for solid powder material similar to NHN primary explosive was carried out. Test shows that using hot air drying technology, the drying time is shortened at least 60%, the NHN primary explosive production line capacity is improved, thereby man-machine isolation continuous automatic operation is easy to realize, and the NHN primary explosive production overall security is improved.

Nickel hydrazine nitrate primary explosive；Vacuum drying；Hot air drying；Continuous

TQ563

A

1003-1480（2015）06-0044-03

2015-11-19

劉宇星（1966 -），男，研究員級高級工程師，主要從事民爆器材民爆物聯(lián)網(wǎng)和信息技術的研究。