内置布袋流化床石英砂干燥系统的研究与开发

论文摘要

石英砂是一种重要的工业原料,其应用非常广泛,主要用于玻璃制品、电视机玻壳、陶瓷、计算机、耐火材料等行业;如干燥以后的石英砂与其它工业原料进行混合后进入工业炉内高温煅烧,用以制作电视机玻壳。石英砂干燥是玻壳生产的重要工序之一,直接影响着玻壳的生产质量。在玻壳生产中,不同的干燥工艺将会对环境产生不同的影响,也会产生不同的经济效益。目前,石英砂的干燥工艺主要有气流干燥工艺、回转圆筒干燥工艺。气流干燥工艺存在处理量小、除尘设备较大,气速高,磨损大的缺点;回转圆筒干燥工艺则存在系统占地面积大,设备及土建投资高、建设周期长,换热效率低、转动件易磨损的缺点。为此,本文提出一种高效节能的石英砂干燥新工艺,即内置布袋流化床干燥工艺。通过对石英砂的干燥特性、流态化特性、传热和传质特性的分析及大量的冷态和热态实验,确定其最佳的工业系统设计所必需的流化速度、进风温度、床层温度、阻力降、干燥时间等操作参数。实验表明:石英砂所含主要是表面水,较易脱除。其干燥特性曲线呈现明显的预热、恒速和降速三个阶段,且恒速段较长。石英砂的干燥基本上处于恒速干燥阶段,传热和传质效率都较高,所以可用较高温度和较低湿度的干燥介质进行快速干燥。石英砂适合采用流态化干燥方法,且存在一个最佳流化速度,其值在0.8～1.2 m/s。流化床内的停留时间在8～12min之间,物料即能达到终水分干燥的要求。采用特殊设计的耐高温布风板,布风板的开孔率在4%～5%时,流化状态较好,且布风板阻力较小。本文还确定了内置滤袋的材质,对其排列形式进行了优化,选取过滤风速为1.0～1.5m/min,完全能达到尾气清洁排放的要求。本文建立了内置布袋流化床石英砂干燥工艺的计算方法,并以山东天力干燥设备有限公司在河南安阳的项目为实施对象,进行系统设备的设计和选型,对建立的方法进行验证。应用结果表明,本文所提工艺与传统工艺相比,在投资、占地、操作、节能等方面具有明显的优势,该工艺的推广必将产生较大的社会效益和经济效益。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 文献综述
• 1.1.1 干燥技术的发展概况
• 1.1.2 干燥技术的发展趋势
• 1.2 石英砂干燥工艺综述
• 1.2.1 气流干燥机干燥石英砂工艺
• 1.2.2 回转圆筒干燥机干燥石英砂工艺
• 1.3 课题的研究意义、内容及方法
• 第二章 干燥基础理论
• 2.1 物料中湿分的种类
• 2.1.1 按照物料与水分间的结合方式划分
• 2.1.2 按物料中所含水分去除的难易划分
• 2.1.3 按水分能否用干燥方法去除划分
• 2.2 干燥时湿分运动的机理
• 2.3 流化床干燥的基本原理
• 2.3.1 流化过程的基本概念
• 2.3.2 流化床的流体力学研究
• 2.4 干燥过程中气固相间的传热和传质
• 2.4.1 单颗粒与气流间的传热系数
• 2.4.2 聚式流态化干燥中气固相间传热系数简介与分析
• 2.4.3 热质同时传递的关联
• 2.5 干燥速率和临界湿含量
• 2.5.1 干燥过程的干燥速率
• 2.5.2 临界湿含量
• 2.6 流化床设计的关键
• 2.6.1 布风板
• 2.6.2 临界流化速度vmf 和沉降速度vt
• 第三章 实验研究
• 3.1 石英砂干燥特性的研究
• 3.1.1 实验仪器及方法
• 3.1.2 实验结果及分析
• 3.2 石英砂流化干燥实验
• 3.2.1 实验目的
• 3.2.2 实验装置
• 3.2.3 冷态实验
• 3.3 石英砂流化床干燥工艺的关键参数
• 第四章 石英砂内置布袋流化床干燥工艺设计
• 4.1 概述
• 4.1.1 工艺流程图
• 4.1.2 工艺控制策略简介
• 4.2 设计基础
• 4.2.1 产品数据
• 4.2.2 操作数据
• 4.2.3 公用工程设计参数
• 4.3 物料衡算
• 4.4 热量衡算
• 4.4.1 干燥热量衡算
• 4.4.2 冷却热量衡算
• 4.5 热烟气计算
• 4.6 流体力学计算
• 4.7 布风板开孔率的计算
• 4.8 计算结果归纳
• 第五章 石英砂流化床干燥系统设备设计
• 5.1 内置布袋流化床干燥机设计
• 5.1.1 流化床干燥机的设计
• 5.1.2 流化床内置布袋的计算
• 5.1.3 流化床内置布袋除尘器
• 5.1.4 流化床下体的螺旋输料机
• 5.1.5 布风板的结构
• 5.1.6 流化床的结构形式
• 5.2 高温烟气炉
• 5.3 振动给料机
• 5.4 高温中继风机的选型
• 5.5 冷却风机的选型
• 5.6 引风机的选型
• 第六章 经济技术分析与运行评价
• 6.1 流化床干燥机与回转圆筒干燥机一次性投资的比较
• 6.2 装置的能耗核算
• 6.3 装置的运行成本核算
• 6.4 流化床干燥机的装置评价
• 6.5 现场情况
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录一：流化床冷态试验数据
• 附录二：现场运行数据
• 致谢