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耙式干燥系統(tǒng)中主要由耙式干燥機、壓縮機、檢測控制裝置、蒸汽管道等組成,其可在常壓及負壓下對液態(tài)或固態(tài)物料進行干燥,熱源為經(jīng)壓縮后升溫增壓的二次蒸汽和補充的少量生蒸汽。該真空耙式干燥器工藝中二次蒸汽直接在干燥機加熱夾套及中空熱軸內(nèi)冷凝,不需要額外配備冷凝設(shè)備即可對排出干燥機的二次蒸汽進行冷凝回收處理。物料通過進料口進入到干燥機內(nèi),干燥過程中中空熱軸在電機驅(qū)動下對物料進行攪拌,并隨著干燥的進行將物料往干燥機出料口一側(cè)推動,干燥結(jié)束后從出料口取出干物料。因為煤的出售價格主要取決于煤的熱值,因此除去低級煤中的部分水分(LRC)是提高煤熱值的一個重要操作。
真空耙式干燥器所用離心壓縮機的原理與離心風(fēng)機相同,軸向進氣致葉輪,在離心力的作用下沿著徑向流出。單級離心壓縮機內(nèi)的懸臂葉輪、變速箱和壓縮機的布置都十分緊湊。由于在壓縮過程中葉輪需要承受比較大的壓力,因此對壓縮機制造材料要求較高。單級離心壓縮機不適用于壓縮大流量高飽和的水蒸氣,一般需要采用多級離心壓縮機。多級離心壓縮機的葉輪是一組同一軸上的多級葉輪組。氣體通過擴散器逐次進入每一級真空耙式干燥器葉輪。葉輪級間的冷卻可以有效防止壓縮氣體溫度過高現(xiàn)象出現(xiàn)。分離器下面本應(yīng)設(shè)集液板,但考慮本系統(tǒng)中為方便液體從絲網(wǎng)上直接滴入干燥室內(nèi),故不設(shè)集液板。離心式壓縮機對壓縮氣體的溫度、流量、壓力等的變化都較為敏感,比較容易出現(xiàn)喘振現(xiàn)象。且用于壓縮水蒸汽的時候,蒸汽比較容易出現(xiàn)過熱,造成壓縮機的葉片被腐蝕而產(chǎn)生裂痕。
綜合考慮各類型壓縮機特性及應(yīng)用特點可知,螺桿壓縮機作單機壓縮時,而離心壓縮機的多級壓縮。本文需要建立的 MVR 耙式干燥系統(tǒng)的壓縮量較小,壓縮后需要達到的壓力不大,結(jié)合各類壓縮機的特性,其中羅茨壓縮機啟動快、能耗低、真空耙式干燥器運行維護成本低、、抽速快,且對于壓縮介質(zhì)要求不高,對氣體攜帶的雜質(zhì)不敏感,不會對壓縮氣體造成油氣污染,因此羅茨壓縮機比較適合與本系統(tǒng)。此外,去除水分干燥后的煤可以有效的降低其在熱解、氣化和液化等過程中的操作成本。
由于羅茨壓縮機為等容積壓縮,現(xiàn)根據(jù)工藝要求,對系統(tǒng)二次蒸汽的壓縮過程進行熱力計算,探究壓縮機的相關(guān)參數(shù)。理論計算時的各類參數(shù)如下,蒸發(fā)溫度93.7℃,對應(yīng)飽和蒸發(fā)壓力約為 80 k Pa,此時飽和水蒸氣密度約為0.483m3/kg;機械蒸汽再壓縮熱泵蒸餾濃縮工藝的特點及其適用工況,以稀釋后的N,N-水溶液進行濃縮過程研究,提出了三級MVR蒸餾濃縮工藝。蒸發(fā)水量總約 50kg,蒸發(fā)時間大約為 1.5h,蒸汽流量為 0.019m3/s;物料進口溫度為 25℃。冷凝水溫度為系統(tǒng)冷凝壓力下對應(yīng)的飽和溫度,真空耙式干燥器冷凝壓力由羅茨壓縮機確定的壓縮比決定。
考慮到氣體出真空耙式干燥器絲網(wǎng)后的整流,絲網(wǎng)與外壁隔開 50mm 距離。分離器下面本應(yīng)設(shè)集液板,但考慮本系統(tǒng)中為方便液體從絲網(wǎng)上直接滴入干燥室內(nèi),故不設(shè)集液板。為了降低整個設(shè)備的高度和設(shè)備的強度,采用圓弧封頭??紤]到氣體流速均勻,出氣口放在封頭的正中間。選用的保溫材料應(yīng)當(dāng)具有高耐熱度、較小密度,較低導(dǎo)熱系數(shù),較高抗折、抗壓強度,較小收縮率等特點。工管路在實際生產(chǎn)中的作用是用來輸送各種類別流體流質(zhì)(包括氣體、液體等),使其在生產(chǎn)中能夠按照工藝要求流動,以便完成各個生產(chǎn)過程。
各種不同類型化工管路,在設(shè)計安裝以及實際生產(chǎn)中都有各自不同的特點,只有掌握其特點才能合理使用并確保生產(chǎn)的安全。真空耙式干燥器管路設(shè)計主要包括管路系統(tǒng)的組成、管路的壓力和溫度、管徑、管路阻力、管型選擇等??紤]到本套系統(tǒng)為實驗系統(tǒng),且管路設(shè)計比較緊湊等原因,只對其組成、管徑等進行設(shè)計,全套管路(包括三通管、異徑管、彎頭接管等)統(tǒng)一使用鋼制管件。設(shè)計了實驗裝置的工藝流程,進行了物料熱量衡算和主要設(shè)備工藝計算,繪制了帶控制點工藝流程圖、真空耙式干燥器和絲網(wǎng)除沫器裝配圖和設(shè)備管道布置圖,搭建了MVR耙式干燥實驗裝置。