雙槳葉干燥機(jī)在綠色纖維行業(yè)中的應(yīng)用

王國清，胡曉靜，李寧，靳曉煜

（河北工大晟珂工程科技有限公司，河北石家莊050031)

綠色纖維是指原材料采用可再生資源，不會(huì)破壞生態(tài)平衡和導(dǎo)致資源枯竭，生產(chǎn)過程中不會(huì)對環(huán)境造成污染，符合節(jié)能和環(huán)保的要求，產(chǎn)品穿著更健康舒適，制成品廢棄后可回收利用或可在自然條件下講解。所以現(xiàn)在綠色纖維的發(fā)展已經(jīng)成為一種勢不可擋的潮流和趨勢。

Lyocell纖維是由國際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)局認(rèn)定的一種新型綠色纖維，在不同國家和地區(qū)有著許多商標(biāo)名，如綠纖?、天絲?、瑛賽爾?、元絲?等。采用新溶劑法生產(chǎn)的綠色纖維，通過將原料漿粕溶解在無毒的有機(jī)溶劑中制成紡絲溶液，經(jīng)過噴頭拉伸和凝固浴中固化成型，然后經(jīng)過水洗、切斷、上油和精煉、烘干等工序。整個(gè)紡絲過程形成封閉環(huán)和回收再循環(huán)利用的工藝流程，符合現(xiàn)代環(huán)保的要求，對環(huán)境無污染。其中在生產(chǎn)過程中烘干是及其重要的工序，直徑影響到成絲的質(zhì)量。常規(guī)的雙槳葉干燥機(jī)難以實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了一系列的改進(jìn)優(yōu)化。

1工作原理

雙槳葉干燥機(jī)主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、箱體、槳葉攪拌軸、軸承體、旋轉(zhuǎn)接頭、機(jī)械密封等部件組成。將纖維混合物連續(xù)加入設(shè)備中，通過調(diào)整輸送速度、干燥機(jī)的轉(zhuǎn)速、出料速度來控制物料在筒體內(nèi)的停留時(shí)間，在槳葉攪拌作用下纖維混合物在漿葉干燥機(jī)內(nèi)混合、升溫、減壓脫水。

1.1 動(dòng)力傳輸部分：主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸器、軸間齒輪等組成。它的主要作用是把電機(jī)的動(dòng)力傳輸給槳葉攪拌部分，使其在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，也可根據(jù)用戶要求選用變頻調(diào)速或電磁調(diào)速配置進(jìn)行變速運(yùn)行。

1.2 槳葉攪拌部分：主要由兩根空心軸和其表面若干個(gè)鍥形空心槳葉等組成?？招妮S內(nèi)設(shè)置傳熱介質(zhì)（蒸汽、熱水、油等）回流管，旋轉(zhuǎn)接頭是這些介質(zhì)進(jìn)出的接口。運(yùn)行時(shí)槳葉攪拌部分對物料攪拌、推擠加熱。

1.3 軸承體部分：在槳葉攪拌軸的兩端，共配置了兩個(gè)軸承體，由軸承、軸承座、軸承蓋等組成。動(dòng)力端配置的軸承體是主要支撐點(diǎn)且作為軸向移動(dòng)的定位點(diǎn)，非動(dòng)力端軸承體除提供軸的承力點(diǎn)外，保證軸可以自由伸縮。

1.4 機(jī)械密封部分，由機(jī)封殼體、密封靜環(huán)和密封動(dòng)環(huán)、冷卻系統(tǒng)組成。[3]

2 2萬 t綠纖脫水選型實(shí)例

2.1 已知與給定條件(表1)

2.2 計(jì)算過程

（1）蒸發(fā)水量

W＝G1－G2＝1795 kg/h

（2）干燥所需熱量

Q＝W·γw＋GC·Cs·( t2-t1)＋G1· θ1· Cw·( t2-t1)＝120×2 310＋12250×1.5×(60-40)＋17500×30%×4.18×(60-40)＝5342580 kJ/h

（3）算術(shù)平均溫差

△tm＝（（95-40）-（90-60））/ln((95-40)/(90-60))=41.2℃

（4）干燥所需面積

取傳熱系數(shù) K=120W/m2· ℃

則 A=Q/K.△tm=5342580/120/41.2/3 600=299m2[1]

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17500 kg綠色纖維需150型雙槳葉干燥機(jī)兩臺(tái)，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 傳統(tǒng)特點(diǎn)

（1）連續(xù)運(yùn)行，熱效率高。雙槳葉干燥機(jī)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)力噪音小。由于干燥過程中主軸轉(zhuǎn)速低，設(shè)備基本沒有震動(dòng)，噪音很小。

（3）物料受熱均勻。由于干燥過程中物料被攪拌軸充分混合，上下翻動(dòng)，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，前進(jìn)后出，物料分布也是前濕后干，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(tái)雙槳葉干燥機(jī)每小時(shí)處理17500多公斤，滿足了生產(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[2]。

3.2 專有特點(diǎn)

（1）加熱熱源溫度低。纖維行業(yè)為不影響到成絲的質(zhì)量，剛好的滿足穿著舒適度等要求，雙槳葉干燥機(jī)的干燥溫度不能高于95℃，固本設(shè)備熱源選擇95℃熱水循環(huán)加熱。

（2）設(shè)備真空度高。由于熱源溫度相對不高，為滿足脫水要求，提高工作效率，設(shè)備使用高真空度（-0.095MPa）操作，為此對設(shè)備設(shè)計(jì)及制造提出了很高的要求。

（3）由于物料的特殊性，脫水后物料重量很輕，而且纖維比較長，互相摩擦力大，很容易被真空泵吸入管道，為了保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定高效的運(yùn)行，使物料和尾氣充分分離，此設(shè)備增大干燥分離空間，分離高度達(dá)1.5-2米。

4 應(yīng)用前景

綠色纖維的發(fā)展已經(jīng)成為一種勢不可擋的潮流，生物可降解纖維一種是綠色纖維的研究熱點(diǎn)，目前研究最多的生物可降解纖維主要有海藻纖維、聚乳酸纖維、Lyocell纖維、牛奶纖維等。這些的生產(chǎn)都離不開脫水的工序，雙槳葉干燥機(jī)也必有發(fā)展前景。