气流干燥（精选7篇）
气流干燥 篇1
1. 设备结构
设备结构如图1所示。
1.散热器2.加料机3.风机4.脉冲管5.刹克龙6.关风机7.筛子8.回收塔9.水池
2. 工作原理
经离心机脱水后的湿葛粉 (含水率35%～40%) , 投入加料机, 经风机吸入, 空气经散热器加热由风机吸入, 物料和热空气经高压风机正压高速输入到干燥管道中, 在脉冲管内热空气的热量传给悬浮状态的物料, 使物料中水分迅速汽化。物料到达干燥管出口, 由刹克龙收集, 再经圆筒筛过筛后排出并打包。同时水分及少量粉尘由刹克龙顶部管道进入喷水的回收塔, 流回到水池, 保证葛粉全部回收。
3. 结构特点
1) 螺旋加料机采用无级调速根据需要控制加料量, 可保证喂料均匀, 连续可靠。
2) 采用高压风机, 风速高, 风量可调, 葛粉颗粒悬浮在脉冲管道内, 并悬浮在热空气中, 传递面积大, 干燥时间短, 一般为0.5～2s。
3) 物料在封闭的管道内干燥不会受到污染。设备配有成品圆筒筛, 过筛后产品颗粒均匀质量好。少量粉尘经喷水的回收塔收集。
4. 气流干燥计算[1,2]
4.1 计算依据
葛粉成品产量G2=500kg/h, 湿粉原料含水率W1=35%～40%, 成品含水率W2=13%。大气温度t0=20℃, 空气经散热器加热进入管道, 热空气温度t1=130℃, 从干燥管进入刹克龙的空气温度为
t2=65℃, 刹克龙顶部排出空气温度tm2=55℃。
4.2 物料衡算
1.原料重G1
2.脱水量△W
4.3 所需热风和热量
取水的蒸发潜热rw=2362kJ/kg, 物料的热容CM为1.3kJ/kg·℃, 则干燥必需的热量qd
若取设备的热损为干燥必需的热量的15%, 空气的热容为1.045kJ/kg, 则风量为:
若热风入口湿含量为H1=0.015, 则出口的湿含量H2为
热风所需热量
4.4 干燥管计算
若干燥管内取对数平均温差 (△t) ln, 则
为安全起见取干燥管的容积传热系数ha=1160W/ (m3·K) , 则干燥管容积Vt为
管内平均风量为空气量和水蒸汽量之和:空气量为
水蒸汽量:
式中22.4为每千克分子标准状态下的体积, 29和18分别为空气及水的分子量, 97.5为热空气进出口的平均温度, 0.027为空气进出口的平均湿度, 于是风量为9975.58+433.94=10409.52 (m3/h) =2.892 (m3/s)
若管内的平均流速为V=20m/s, 则干燥管的直径D按式计算, 则D=0.430m。
干燥管容积Vt为3.228m3, 故干燥管长度22.24m, 所以干燥管的尺寸为φ430 (mm) ×22240 (mm) 。
4.5 风机功率
取排气的温度t2=65℃, 湿度H2=0.039, 则排气量为:
根据经验取总压降为5000Pa, 若排风机的效率为60%, 则排气所需功率:
5. 结束语
本设备经过二年多的生产使用, 葛粉的质量和产量均满足设计要求。
参考文献
[1]李克永.化工机械手册.[M].1版.天津:天津大学出版社.1991:11-53
[2]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册.[M].4版.北京:化学工业出版社.2009:766-767
气流干燥 篇2
凯乐公司于2009年已成功地为hevlin的heluz砖厂安装了新型干燥室———水平气流干燥室。该厂生产普通烧结砖, 每天的产量是1 000 t, 砖的表观密度是0.7 kg/dm3, 当然如果生产中使用增孔剂, 则砖的表观密度可达0.6 kg/dm3。
1 水平气流干燥室的设计
水平气流干燥室 (图1) 主要由下面部分组成: (1) 轨道和砂封槽; (2) 干燥室外墙由一层或者几层组成, 在排潮区域, 外墙内侧还添加有保温层; (3) 混凝土吊顶上装有保温层, 且吊顶是可浮动的, 以便生产中根据需要随时打开; (4) 混凝土吊顶中间层为金属、非金属和合成纤维物质以及一些预先设计好的吸入口; (5) 循环系统的部分墙体由金属、非金属和合成纤维以及混凝土砌筑; (6) 循环风机由金属、非金属材料制造, 根据生产需要可在材料表面涂有防腐层; (7) 热空气供给系统由热空气管和次一级的热气管组成; (8) 干燥车:如果采用一次码烧工艺可直接将湿坯码到窑车上时, 二次码烧时采用带有保温层底板和砂封的干燥车; (9) 需要大量托板用于码放坯体。
在该干燥室内, 高混合度的水平气流和循环气流可被送入码好的坯垛中, 并均匀地分布在干燥室内整垛湿坯中, 一方面可以很均匀地对砖坯进行干燥, 图2为水平气流干燥室气流流动示意图, 另一方面也充分利用热能提供了高饱和度的空气。所需的热量或者补充空气则通过循环风机的进口送入干燥室, 送入的热量则通过安装在管道上的湿度阀门和温度阀门进行调节和控制。
2 水平气流干燥室的流体力学计算
凯乐公司专门设立了“水平气流干燥室的流体力学计算”专项研究项目对水平气流干燥室进行研究, 为此, 还专门修建了用于试验研究的水平气流干燥室, 并对干燥室气流压力和气流速度进行了测量。借助计算机软件模拟了水平气流干燥室, 图3为计算机软件模拟出的干燥室内空气流动图。
3 水平气流干燥室的特点
该干燥室有如下特点:
a.适应多种产品的干燥, 如普通砖、面砖、铺地砖、襞离砖和缸砖等;
b.可用于干燥高敏感性的产品;
c.干燥时间可根据产品要求随时调整, 可调整范围为4 h～32 h;
d.干燥室产量高, 每天可干燥100 t～1 600 t;
e.码坯的宽度范围为5 m～10 m;
f.操作温度高;
g.特别低的电耗 (8.5 kWh/t产品) ;
h.特别低的热耗 (820 kcal/kgH2O) ;
i.结构易于维修 (干燥室中无移动部分) ;
j.均一的气流可以分布在码坯区, 同时高效地利用了水平气流;
k.与码坯室能很好地连接;
l.由于干燥过程中气流均一的分布在码坯区, 所以砖坯干燥质量高;
m.干燥车不需要分离式的转运车;
n.不需要复杂的将气流送上送下的设备。
凯乐公司的水平气流干燥室不仅完全满足了干燥工艺中能效的要求, 并且满足了环保对干燥的要求。该新式干燥式能够满足客户对干燥质量的要求。
气流式喷雾干燥的现状及展望 篇3
关键词：气流式喷雾干燥,雾化机理,应用
喷雾干燥是将原料液用雾化器分散成雾滴, 并用热空气 (或其他气体) 与雾滴直接接触的方式而获得粉粒状产品的一种干燥过程。常用喷雾干燥装置的雾化形式可分为离心式、压力式和气流式。离心式喷雾干燥装置生产的干燥产品的粒度较细, 生产规模可调性强, 但是其结构比较复杂, 仅适用于顺流型干燥。压力喷雾干燥装置结构简单, 易于操作, 在工业应用中比较广泛, 但是对于一些高粘度的物料, 压力喷嘴难以雾化。气流式喷雾干燥装置结构简单, 雾化性能比较高。
1 气流式喷雾干燥的研究进展
气流式喷嘴雾化是利用高速气流使液膜产生分裂, 当压缩空气或其它气体以很高的环隙速度从喷嘴喷出时, 液体的流速很低, 因此两者存在着很高的相对速度, 速度差的存在使气液之间产生相当大摩擦力, 将液料雾化。
1.1 气流式喷雾干燥的过程阶段[1]
气流式喷雾干燥系统根据其干燥过程可分为三个基本过程阶段:料液雾化为液滴;雾滴与干燥介质接触、混合及流动, 即进行干燥;干燥产品与空气分离。
(1) 气流式喷雾干燥的第一阶段———液料的雾化。料液雾化为雾滴和雾滴与热空气的接触、混合, 是喷雾干燥独有的特征。雾化的目的在于将料液分散成微细的雾滴, 使其具有很大的表面积, 当其与热空气接触时, 雾滴中水分迅速汽化而干燥成粉末或颗粒状产品。雾滴的大小及其均匀程度对产品质量和技术经济指标影响很大, 特别是对热敏性物料的干燥尤为重要。如果喷出的雾滴其大小很不均匀, 就会出现大颗粒还没达到干燥要求、小颗粒却已干燥过度而变质的现象。
(2) 气流式喷雾干燥的第二阶段———雾滴与干燥介质接触 (混合、流动) 。雾滴和空气的接触、混合及流动是同时进行的传热传质过程, 即干燥过程, 此过程在干燥塔内进行。雾滴和空气的接触方式、混合与流动状态决定于热风分布器的结构型式、雾化器在塔内的安装位置及废气排出方式等。在干燥塔内, 雾滴-空气的流向有并流、逆流及混合流。雾滴与空气的接触方式不同, 对干燥塔内的温度分布、雾滴 (或颗粒) 的运动轨迹、颗粒在塔内的停留时间及产品性质等均有很大影响。雾滴的干燥过程也经历着恒速和降速阶段。研究雾滴的运动及干燥过程, 主要是确定干燥时间及干燥塔的主要尺寸。
(3) 气流式喷雾干燥的第三阶段———干燥产品与空气分离。喷雾干燥的产品大多采用塔底出料, 部分细粉夹带在排放的废气中, 废气在排放前必须将这些细粉收集下来, 以提高产品收率, 降低生产成本。排放的废气必须符合环境保护的排放标准, 以防止环境污染。
1.2 气流式喷雾雾化机理的研究
气流式喷雾干燥的核心技术是雾化技术。液体的雾化质量直接影响着干燥产品的质量。目前国内外学者已对雾化机理开展了广泛研究, 根据对雾化机理认识的不同, 建立了考虑各种因素影响的雾化模型。
针对雾化机理这一难题, 一百多年来众多的学者提出了各式各样的理论解释。一是湍流扰动理论。K.J.Dejuhasz[2]认为射流的分裂雾化过程发生在喷嘴内部, 而液体本身的湍流度可能起着重要作用。而Schweitzer[3]认为在喷嘴内部作湍流运动的液体的径向分速度会在喷嘴出口处立即引起射流液体的扰动, 从而使射流产生雾化。二是空穴扰动说。Bergwerk[4]认为在所研究的雷诺数范围内喷嘴内的湍流分速不足以引起雾化现象, 而喷嘴内空穴现象所产生的大振幅压力扰动是引起雾化的主要原因。Sadek[5]也持同样的观点。三是边界条件突变说。该理论认为液体的边界条件发生的突变引起了射流的雾化。Shkadov[6]通过研究气液交界面处边界内切应力的变化得知此处存在着不稳定的短波长表面波。表面波的增长引起了射流的分裂雾化。Rupe[7]认为高速层流液体射流可能比充分发展的湍流射流更不稳定。在喷嘴出口处的层流射流突然失去了喷嘴壁面的限制, 使得截面内速度分布骤然改变。射流内动能的重新分布产生了一个径向分速, 从而成为射流的扰动源。扰动的发展引起了射流的雾化。四是压力振荡说。E.Giffen和Muraszew[8]等人注意到, 液体供给系统产生的压力振荡对雾化过程有一定的影响。由于一般喷射系统中普遍存在着压力震荡, 因而它可能对雾化起着重要作用。五是表面不稳定性理论。该理论是目前发展得比较充分也是最有发展前途的一种关于雾化机理的假说。Bracc[9]等认为高速射流液面的初始扰动在某些力的作用下会迅速而有选择性地增长, 从而使液柱表面产生不稳定的波动。随着射流速度增加, 不稳定波所作用的长度越来越短, 直到微米量级, 于是射流散布成雾状。
1.3 气流式喷雾喷雾干燥的数学模型
由于喷雾干燥塔内液滴的运动状态、风场的流动特性以及液滴与干燥介质之间的传热传质过程非常复杂, 因此在干燥塔内直接测量及其困难, 而大型工业装置无法直接制作成实验装置, 以供试验用。实验研究是一种直接有效的方法, 然而实验研究方法通常需要昂贵的测试设备和实验费用, 同时有些微观量在当前技术条件下仍然很难测量。而目前气流式喷雾干燥的设计是根据小型实验装置的结果进行放大, 并且依据设计人员的工作经验, 使得设计出来的喷雾干燥总有很多种问题。近年来随着计算机技术的发展, 计算流体动力学 (CFD) 方法成为解决这一问题的有效途径, 使气流式喷雾干燥的数学模拟得进行变成了可能或者可行, 并且取得了很多成果。
Crower[10]等首先提出了利用PSI-CELL的模型来研究喷雾干燥过程中雾滴和气相接触的干燥过程。Papadakis[11]等运用了Crower的PSI-CELL模型模拟实验室的小型喷雾干燥装置, 并与简单的测量数据进行了比较。张丽丽[12]等运用Fluent软件准确地描述气流喷嘴的雾化干燥过程建立了适合气流式喷嘴的气体-颗粒两相运动及液滴雾化干燥的完整模型。
1.4 气流式喷雾喷雾干燥的研究现状
根据气流式喷嘴的流体通道数目及布局, 可分为二流体内混合式、二流体外混合式、三流体内混合式等。阎红[13]等以气流式喷嘴为研究对象, 选择液气质量流量比, ML/MG料液密度ρL (kg/m3) , 气体密度ρG (kg/m3) , 料液喷嘴孔径DL (m) , 气体出口面积AG (m2) 为影响喷嘴雾化性能的主要因素, 在大量实验的基础上整理并推算出液滴直径尺寸准数的关联式:
虞子云[14]通过对二流体外混、二流体内混、三流体内混和三流体内外组合混等四种形式的气流喷嘴在不同尺寸、料液物性、操作条件下的雾化实验研究, 讨论了不同变化参数对雾化性能的影响, 并得出了液滴平均直径尺寸准数的关联式。陈国桓[15]通过对现有的外混合二流式喷嘴现有的设计计算公式进行评述和研究, 得到了一种新的计算公式, 并对其适用范围加以明确。杨庆贤[16,17]通过对气流式喷嘴及气流式喷雾干燥设计实验研究计算, 得到了简单的设计方法。赵忠祥等以适用于小型设备的小流量气流式雾化器为研究对象, 对六种具有不同气体出口长径比的喷嘴分别进行试验, 通过讨论其在不同操作参数下的雾场特性得出计算雾滴平均直径的关联方程式。张丽丽[18]等针对冲击式气流喷嘴的雾化特点, 考虑气流的冲击作用及表面张力对雾化过程的影响, 从液膜受力平衡角度出发, 建立了冲击式气流喷嘴的分阶段雾化模型。并且为了准确地描述气流喷嘴的雾化干燥过程, 利用CFD技术, 建立了适合气流式喷嘴的气体-颗粒两相运动及液滴雾化干燥的完整模型, 得到了干燥过程中干燥室内气体流场和颗粒运动轨迹、气体局部湿度和温度变化及不同初始直径液滴在干燥室内的干燥情况。任兰学[19]等为解决一般气流式喷嘴并不能雾化气液混合物, 而压力式喷嘴相比气流式喷嘴, 存在着易磨损, 雾化效果差等问题, 自行设计了一种新型的气流式喷嘴, 该喷嘴该型喷嘴在试验条件下雾化粒度小于50, 雾化效果优于一般的气流式喷嘴。该型喷嘴能够对气液混合物进行雾化, 并可应用于石化领域中分离塔的碱液分离, 压缩 (气) 机注水降温中水的雾化等。王少云[20]等研究了粘性流体在三通道气流式喷嘴的雾化过程, 考察了于粘度、液体流量及气体分配比等因素对三通道喷嘴雾化性能的影响因素。
2 气流式喷雾干燥的应用
目前气流式喷雾干燥技术已广泛应用于食品、化工、医药等行业。与压力式及离心式喷雾干燥相比, 它干燥强度大, 相同处理能力时塔体仅为压力式或离心式喷雾干燥机塔体的1/3~1/5, 设备投资小, 缺点是液体雾化所需的动力能耗较高。王宗濂等通过研究歧化松香皂膏干燥试验的工艺流程和工艺设备, 对气流式雾化器的雾化机理作了初步探讨, 利用三流体气流雾化技术成功地进行了80%浓度的歧化松香的喷雾干燥, 解决了高粘度物料长期无法用喷雾干燥制粉的问题, 且可节能, 并在国内首次把气流雾化技术成功地进行了粉状炸药的喷雾冷却干燥。孙孝志通过一个橡胶厂为例, 研究了了气流式喷雾干燥技术在橡胶生产行业中应用的可行性。胡云红等通过对雾化空气压力、进风温度和收集器温度等影响添加剂制备效果的因素进行试验分析, 寻找蛋白酶液喷雾干燥工艺的最佳参数。该研究为饲料酶添加剂的深入研究提供了依据。由于气流式喷雾干燥技术具有干燥速度快、时间短、物料温度低、易于连续化生产等特点, 适合于热敏性物料的干燥, 有利于保持板栗的功能成分, 故将其应用到板栗粉的生产上, 具有广阔的发展前景。常学东等通过研究板栗粉得率随料液浓度、进口温度、出口温度变化的标准回归模型, 分析影响板栗粉喷雾干燥得率的因素及其效应并确定了最佳工艺参数。
对于中药制药行业, 气流式喷雾干燥技术的应用有其独特的作用, 大大简化并缩短了中药提取液到制剂半成品或成品的工艺和时间, 提高了生产效率和产品质量。例如武汉中联制药厂的中药提取浸膏采用气流式喷雾干燥技术一气呵成浸膏粉, 通过喷雾干燥获得的浸膏粉, 质量好, 能保原来的色泽和香味, 具有很好的疏松性, 流动性和溶解性, 压出来的片子色泽浅, 均匀一致, 易于崩解。中药液一步喷雾干燥造粒技术将中药稀药液直接喷雾干燥制成干颗粒, 将中药加工中药液的浓缩、多效浓缩、造粒、干燥四步合为一步, 大大简化并缩短了中药提取液到半成品或成品的工艺和时间, 提高了生产效率和产品质量。
3 气流式喷雾干燥的优缺点
气流式喷雾器的结构简单且磨损小;对低粘度或高粘度料液均可雾化;操作压力低, 所得雾滴较细, 只要干燥条件保持恒定, 干燥产品特性就保持恒定;喷雾干燥的操作是连续的, 其系统可以是全自动控制操作;喷雾干燥系统适用于热敏性和非热敏性物料的干燥, 适用于水溶液和有机溶剂物料的干燥;气流式喷雾干燥操作具有非常大的灵活性。
气流式喷雾干燥动力能耗比较大, 约为压力式及旋转式雾化器的5~8倍。
4 气流式喷雾干燥的发展趋势
气流式喷雾干燥技术是喷雾干燥技术中一个非常重要的方法, 在日常生活和生产中所接触到的许多事物都和它有直接的联系。气流式喷雾干燥技术仍然是一种较新的干燥技术, 其理论落后于实践, 其在理论中的实践指导性中表现尤为突出。进一步加强气流式喷雾干燥理论的研究, 为喷雾干燥塔和雾化器的放大提供理论基础。例如对喷雾干燥塔和雾化器关键尺寸的确定, 还是主要依赖于实验和经验, 因此很难达到优化设计。
气流式喷雾干燥针对不同的料液特点及其干燥工艺参数, 同时为了确保干燥产品的质量, 需要有一定温度的干燥介质排出。目前, 常用的方法是直接排入大气, 造成了很大的能源浪费, 因此可以考虑采用部分废气循环系统或者使用换热设备回收废气中部分余热来提高喷雾干燥过程的热效率。因此, 节能技术在喷雾干燥中的应用是一个值得深入研究和推广的课题。同时由于气流式喷雾干燥的热效率较低, 因此应尽可能采用其它脱水方法提高料液浓度, 这就需要开发出适用于高粘度料液的雾化器。另外, 气流式喷雾干燥和其它喷雾干燥方法一起组成二级或三级组合喷雾干燥, 不但可改善产品质量, 而且可提高热效率。
烟草气流烘丝机干燥系统的改进 篇4
目前在烟草行业使用的烘丝设备主要有薄板烘丝、流化床烘丝机和气流烘丝3种方式。薄板烘丝可以获得较好的含水率均匀性, 但处理时间较长, 烟丝细胞收缩严重, 制成的烟丝填充值较低;流化床烘丝可以获得较高的填充值, 但烟丝断面含水率均匀性较差;气流烘丝既可以获得较高的填充值, 又有较好的含水率均匀性, 且具有干燥时间短、热效率高等优点, 因此近年来在烟草行业得到了越来越广泛的应用。但随着应用的深入, 在生产实践中也发现存在一些问题, 主要是烟丝在气流风送烘丝过程中会形成沉积, 不但影响消耗, 而且烟丝长时间沉积后在高温环境下会焦糊, 甚至着火, 具有一定的安全隐患。国内烟草行业在使用过程中对设备也进行了一些改进, 但都集中在改变干燥管的结构和形状, 或改进热风风量大小等, 在一定程度上提高了含水率均匀性, 但是烟丝沉积的问题没有得到彻底解决。为此, 深入分析了沉积的形成原理, 并有针对性地进行了改进和优化, 以期提高烟丝加工质量, 降低烟丝消耗, 消除安全隐患。
1 存在问题
气流烘丝工艺主要基于悬浮原理, 具体过程如图1所示。烟丝输送到物料入口处时, 由进料气锁送入进料管, 进料管沿气流方向倾斜安装, 在热风作用下将烟丝输送到干燥管内, 并沿风速方向向上运动, 在运动过程中不断地干燥脱水, 含水率逐渐降低, 含水率小的烟丝运动速度快, 干燥时间短, 反之, 速度慢, 干燥时间长。烟丝通过这种运动自行调节水分, 从而提高干燥后的水分均匀性。但同时, 在悬浮干燥的过程中, 也会有烟丝沉积现象。在生产中通过增大风速进行了试验, 见表1和表2, 从表中可以看出, 随着风机频率的增大, 进料管内气流风速增大, 物料在干燥管底部沉积情况减少, 说明加大风速可以减少物料在干燥管底部的沉积现象, 但无法从根本上解决物料在干燥管内的沉积问题。其原因是烟丝在进料管内运行的速度比较高 (约为23 m/s) , 当烟丝进入干燥管内时, 在惯性作用下, 烟丝直接撞到干燥管对面壁上, 有部分烟丝的速度变为零, 因而向下沉落, 致使物料在干燥管底部沉积;而另一部分烟丝可继续保持较高速度, 沿干燥管对面管壁向上输送, 不能与热空气进行充分热交换, 致使物料不能充分脱水。
2 改进方法
从工艺流程分析, 为有效解决物料在干燥管底部沉积问题, 当物料进入干燥管后, 在物料下方需有热风把物料托起。因此将进料管结构改为两层, 进料管上层通过热风输送物料, 下层只进行热风输送, 使物料进入干燥管时, 下层的热风能对物料起到托起的作用, 从根本上解决了物料在干燥管底部沉积的问题。同时在进料管前面设置上下层热风分配风门, 根据试验确定下层的热风约为总风量的2/3时, 物料在干燥管底部不会出现沉积现象。改进后进料管结构如图2所示。
改进后对进料管继续进行了试验, 一方面验证进料管改进的效果, 另一方面验证物料在干燥管内的干燥情况, 其试验结果见表3和表4。从表中可以看出, 进料管采用上下两层结构设置, 可有效解决物料在干燥管内沉积问题, 但是仍然存在物料脱水不充分不均匀的问题, 其原因是干燥管截面积较大, 烟丝进入干燥管后不能充分散开, 烟丝在惯性作用下直接沿着干燥管的对面管壁运动 (如图3) , 大部分热风没有与烟丝进行热交换, 致使烟丝不能充分脱水, 少部分烟丝过干, 致使物料在干燥管出口水分不均匀。同时由于干燥风速较低, 悬浮速度大的梗头和湿团会沉降到干燥管底部, 长时间沉积, 在高温环境下会焦糊, 甚至着火。
为了解决物料在干燥管出口水分不均匀和干燥不充分的问题, 同时及时排出干燥管底部的湿团, 对干燥管结构又进行了如下改进:一是在干燥管下部加装风量调节装置和均丝装置, 使进入干燥管的风速和烟丝在干燥管截面上分布均匀;二是在干燥管底部加装除杂装置, 将干燥过程中沉降的湿团及时排出干燥管, 防止在干燥管底部出现沉积。干燥管内增加的均丝装置如图4所示, 改进后的干燥管风量调节装置和除杂装置如图5所示。
改进后进行了试验以验证改进效果。从图6可以看出, 在干燥管内增加均丝装置后, 可以使物料均匀地充满整个干燥管, 另一方面通过试验确定干燥风机的频率, 试验结果如表5和表6所示。根据表中试验结果可以看出, 干燥管结构改进后出口水分比较均匀, 物料在干燥管底部没有沉积现象。在不同风机频率条件下干燥管出口含水率差距较大, 在风机频率在45 Hz的条件下, 出口含水率较高, 其原因是风速大, 干燥时间短, 满足烟丝干燥出口含水率 (13%左右) 所适宜的风机频率为35 Hz。
3 结论
该装置改进后在许昌卷烟厂得到了生产应用, 应用结果表明效果显著, 应用一年来未曾发生烟丝沉积现象, 烟丝水分均匀性也得到提高, 烘丝出口水分极差降低了1.6百分点, 同时减少了维修和保养工作强度。
摘要：为避免烟丝在气流烘丝过程中沉降, 减少烟丝消耗, 消除安全隐患。对气流烘丝机工作原理和加工过程中烟丝状态的变化进行了系统研究, 分析得出造成烟丝沉积的原因主要有两点:①烟丝运行速度较高, 在惯性作用下, 烟丝会直接撞到干燥管对面壁上, 有部分烟丝的速度变为零, 因而向下沉积;②部分烟丝沿干燥管对面管壁向上输送, 不能与热空气进行充分热交换, 致使物料不能充分脱水, 进而因悬浮速度大而沉降。针对此原因, 进行了分层设计, 安装了松散装置, 应用结果表明, 有效地解决了烟丝沉降问题, 同时提高了烟丝水分的均匀性。
关键词：烟丝,气流烘丝机,沉积,悬浮
参考文献
[1]丁美宙, 王宏生.气流干燥在烟草加工中的应用研究进展[J].烟草科技, 2005 (9) :9-13.
[2]姚二民, 储国海.卷烟机械[M].北京:中国轻工业出版社, 2005.
气流干燥 篇5
1 材料与方法
1.1 材料与设备仪器
材料:叶丝 (Z牌号) , (广西中烟工业有限责任公司) ;CTD气流烘丝机 (意大利COMAS公司) ;烟丝振动分选筛YQ-2型, (中国烟草总公司郑州烟草研究院) ;PL203-IC型电子天平, 感量0.0001g, (METTLER仪器 (上海) 有限公司) 。
1.2 试验方法
1.2.1 取样方法
Z牌号叶丝正常生产中, 保持其他工艺参数依据标准执行, 按照试验要求调整相应参数, 等过程控制稳定后, 在柔性就地风选后取样。[2]
1.2.2 检测分析
整丝率的检测方法按照《YC/T178-2003.烟丝整丝率、碎丝率的测定方法》的要求进行[3]。
1.2.3 工艺参数选择
在叶丝流量5200 kg/h, CTD入口含水率20.5%的前提下。通过改变工艺气流量、工艺气体温度和工艺气体含氧量三个关键参数, 以叶丝整丝率指标为依据, 确定最佳工艺参数。
2 结果与分析
2.1 干燥后叶丝整丝率的单因素试验
2.1.1 工艺气流量对干燥后叶丝整丝率的影响
在叶丝流量5200 kg/h, CTD入口含水率20.5%的前提下。分别设置工艺气流量17000、17500、18000、18500、19000 m³/h。CTD其他参数 (工艺气体温度180℃、工艺气体含氧量3%) 不变的情况下, 分析工艺气流量对干燥后叶丝整丝率的影响。结果见图1, 有图1可知:工艺气流量18000 m³/h, 干燥后叶丝整丝率最大, 因此选择工艺气流量18000 m³/h。
2.1.2 工艺气体温度对干燥后叶丝整丝率的影响
在叶丝流量5200 kg/h, CTD入口含水率20.5%的前提下。分别设置工艺气体温度174、177、180、183、186℃。CTD其他参数 (工艺气体流量18000 m³/h、工艺气体含氧量3%) 不变的情况下, 分析工艺气体温度对干燥后叶丝整丝率的影响。结果见图2, 有图2可知:工艺气体温度177℃, 干燥后叶丝整丝率最大, 因此选择工艺气体温度177℃。
2.1.3 工艺气体含氧量对干燥后叶丝整丝率的影响
在叶丝流量5200 kg/h, CTD入口含水率20.5%的前提下。分别设置工艺气体含氧量2.0、2.5、3.0、3.5、4.0%。CTD其他参数 (工艺气体流量18000 m³/h、工艺气体温度180℃) 不变的情况下, 分析工艺气体含氧量对干燥后叶丝整丝率的影响。结果见图3, 有图3可知:工艺气体含氧量2.5%, 干燥后叶丝整丝率最大, 因此选择工艺气体含氧量2.5%。
2.2 响应曲面法优化CTD气流干燥工艺参数
在以上单因素试验的基础上, 对影响干燥后叶丝整丝率的工艺气体含氧量、工艺气流量和工艺气体温度三个关键参数。[4]采用响应曲面法的Box-Behnken中心复合设计, 制定了三因素三水平中心复合设计, 试验因素和水平设计及试验结果分别见表1、表2。
2.2.1 各因素对CTD气流干燥后叶丝整丝率的影响分析
为了分析各因素对CTD气流干燥后叶丝整丝率的影响, 以CTD气流干燥后叶丝整丝率为评价标准 (Y) , 使用MINITAB软件中的分析响应曲面设计方法, 对表2的试验结果进行分析, 得到以上3个因素与CTD气流干燥后叶丝整丝率的回归方程:
根据回归模型的方差分析表 (表3) , 由表3可知, 回归模型总体回归项显著, 回归模型有效, 试验误差较小, 没有失拟。回归模型中A、C、A*A、B*B、C*C、A*C和B*C项高度显著, B、A*B项显著。模型可以作为真实的试验进行分析。
高度显著, P<0.01;显著, P<0.05.
2.2.2 各因素及交互作用对CTD气流干燥后叶丝整丝率的影响
各因素交互作用对CTD气流干燥后叶丝整丝率的影响使用曲面图表征如图4。
从以上各因素间的响应曲面图和方差分析可以看出, 根据曲面陡缓程度, 工艺气体温度比工艺气体含氧量对CTD气流干燥后叶丝整丝率影响更显著, 工艺气体含氧量比工艺气流量CTD气流干燥后叶丝整丝率影响更显著。工艺气体温度和工艺气流量的交互作用最显著。
2.2.3 CTD气流干燥最佳工艺参数的优化
使用MINITAB软件中响应优化器, 对整丝率最优值进行运算, 得出在工艺气体含氧量为2.77%、工艺气流量为18500m³/h、工艺气体温度为174℃条件下, CTD气流干燥出口叶丝整丝率达到最大值85.00%。经过相同条件的5次试验验证, CTD气流干燥出口叶丝整丝率为84.89%, 证明试验结果有效。[5]
3 结论
工艺气体含氧量、工艺气流量和工艺气体温度对CTD气流干燥出口叶丝整丝率都有显著影响, 各因子的交互作用显著。其中工艺气体温度对CTD气流干燥出口叶丝整丝率影响最大, 次之是工艺气体含氧量, 三个关键参数中对CTD气流干燥出口叶丝整丝率影响较小的是工艺气流量。在工艺气体含氧量为2.77%、工艺气流量为18500 m³/h、工艺气体温度为174℃条件下, CTD气流干燥出口叶丝整丝率达到84.89%。
参考文献
[1]马林, 何桢.六西格玛管理[M].北京:中国人民大学出版社, 2007:359-375.
[2]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京:中央文献出版社, 2003.
[3]YC/T178-2003.烟丝整丝率、碎丝率测定方法[S].北京:国家烟草专卖局, 2003.
[4]罗登炎.叶丝低温气流干燥关键影响因素研究[J].海峡科学, 2013, (2) :3-6.
气流干燥 篇6
一、工艺风机频率变化对其他运行参数的影响
在设备允许范围内, 调整工艺风机频率, 同时调整相关的SH9运行参数, 在保证SH9出料含水率稳定的前提下, 进行相关数据采集记录分析。
在试验范围内, SH9工艺风机频率对SH9工作风温和回风温度有明显影响。试验结果显示:
(1) 工艺风机频率与SH9工作风温和回风温度呈显著相关关系, 随着工艺风机频率的增大, 工作风温和回风温度明显降低;
(2) 工艺风机频率与SH9炉温无明显相关关系;
(3) 随着工艺风机频率的增大, SH9工作风温和回风温度的变化幅度均有减小趋势。
二、工艺风机频率变化对叶丝加工质量的影响
通过改变工艺风机频率, 使干燥过程气料比发生变化, 在保证SH9出料含水率稳定的前提下, 研究卷制前烟丝的整丝率、填充值、整丝率变化率等指标的变化趋势, 同时对卷制后烟支的相关质量进行分析。
在试验范围内, 工艺风相频率变化对叶丝加工质量影响比较显著。
(1) 随着工艺风机频率的增加, 整丝率变化率、烟支支重、烟支吸阻显著下降;
(2) 随着工艺风机频率的增加, 含末率、端部落丝量明显增加, 填充值有一定的增加;
(3) 工艺风机频率对整丝率影响不明显。
工艺风机频率变化对卷烟感官质量影响
按照试验方案进行样品制备、评吸、统计、分析。
评价结果:
(1) 影响指标:香气量、丰满程度、刺激性、干燥感;
(2) 影响程度:工艺风机频率对香气量及丰满程度和口感特性的影响较为显著;
(3) 影响方向:随着工艺风机频率的增大, 香气量及丰满程度在增加, 刺激性和干燥感呈逐渐降低趋势。
试验评价:
工艺风机频率对感官质量有一定影响, 对于试验品牌卷烟, 工艺风机频率在46Hz时卷烟香气的丰满程度比较好;刺激性和干燥感相对较轻。
结论:通过对系统运行参数、叶丝加工质量及内在评吸结果的分析, 工艺风机频率是影响叶丝综合加工质量的相对主要影响因素。
参考文献
气流干燥 篇7
1 材料与方法
1.1 材料与设备
在产A牌号三类卷烟叶丝;SH93型气流干燥烘丝机, 秦皇岛烟草机械有限责任公司;Fed240精密烘箱, 厦门亿辰科技有限公司;LP202A精密电子天平, 江苏常熟衡器厂;干燥皿, 上海右一仪器有限公司;DD-60A烟丝填充仪, 德国博瓦特凯希 (中国) 有限公司;振筛, 郑州烟草研究院, 郑州嘉德机电科技有限公司。
1.2 方法
1.2.1 试验方法
在叶丝来料流量为4500kg/h, 工艺气体流量为14000m3/h, 叶丝来料水分为 (26±1) %的条件下, 分别在180~260℃范围内调整工艺气体温度, 每间隔10℃进行3批试验, 每批5000kg。
1.2.2 检验方法
每批试验稳定运行10min后, 由专人负责在气流干燥烘丝机出口1.5m处间隔10min取样一次, 叶丝含水率、叶丝结构、叶丝填充值的测定分别按照YC/T 31烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法[4], YC/T178烟丝整丝率、碎丝率的测定方法[5], YC/T 152卷烟、烟丝填充值的测定方法[6]进行检测并记录。
1.2.3 分析方法
采用回归分析的方法, 分别拟合不同工艺气体温度下, 叶丝含水率、叶丝结构及填充值的回归方程和回归曲线, 逐项分析工艺气体温度与叶丝物理特性指标之间的相关性和变化趋势。
2 结果与讨论
2.1 工艺气体温度与叶丝含水率的关系
如图1所示, 随着工艺气体温度的升高, 叶丝含水率降低, 拟合回归方程为:含水率=20.9-0.0348*工艺气体温度, 相关系数R=-0.991, 呈显著的线性负相关, 决定系数R2=98.2%, 从而说明工艺气体温度与叶丝含水率存在显著的线性关系, 当工艺气体温度每增加10℃, 叶丝含水率降低0.35%。
2.2 工艺气体温度与叶丝整丝率的关系
如图2、图3所示。通过对工艺气体温度与叶丝整丝率进行线性和二次方拟合, 线性回归决定系数R2为56.3%, 二次方回归决定系数R2为84.6%, 说明工艺气体温度与叶丝整丝率二次方回归好于线性回归, 从而得到回归方程:整丝率=50.93+0.3232*工艺气体温度-0.000792*工艺气体温度2, 即当工艺气体温度低于220℃时, 叶丝整丝率随着工艺气体温度的升高而提高, 当即当工艺气体温度高于220℃时, 叶丝整丝率随着工艺气体温度的升高而降低。
2.3 工艺气体温度与叶丝碎丝率的关系
如图4、图5所示。通过对工艺气体温度与叶丝碎丝率进行线性和二次方拟合, 线性回归决定系数R2为13.9%, 二次方回归决定系数R2为79.8%, 说明工艺气体温度与叶丝碎丝率二次方回归好于线性回归, 从而得到回归方程:碎丝率=30.02-0.2683*工艺气体温度+0.000624*工艺气体温度2, 即当工艺气体温度低于220℃时, 叶丝碎丝率随着工艺气体温度的升高而降低, 当即当工艺气体温度高于220℃时, 叶丝整丝率随着工艺气体温度的升高而提高。
2.4 工艺气体温度与叶丝填充值的关系
如图6所示, 随着工艺气体温度的升高, 叶丝填充值增加, 拟合回归方程为:填充值=2.905+0.004967*工艺气体温度, 相关系数R=0.961, 呈显著的线性正相关, 决定系数R2=92.4%, 从而说明工艺气体温度与叶丝含水率存在显著的线性关系, 当工艺气体温度每增加10℃, 叶丝填充值增加0.05cm3/g。
3 结语
在叶丝来料流量为4500kg/h, 工艺气体流量为14000m3/h, 叶丝来料水分为 (26±1) %的条件下, 分别在180~260℃范围内调整工艺气体温度进行试验, 得出以下结论:工艺气体温度与叶丝含水率存在显著的线性关系, 当工艺气体温度每增加10℃, 叶丝含水率降低0.35%;工艺气体温度与叶丝整丝率、碎丝率之间的线性关系不显著, 但二次方拟合方程的决定系数较高, 相互之间存在曲线相关;工艺气体温度与叶丝含水率存在显著的线性关系, 当工艺气体温度每增加10℃, 叶丝填充值增加0.05cm3/g;本次研究仅针对工艺气体温度与叶丝物理特性进行了分析, 实际生产中应结合其他工艺参数实综合进行考虑, 以便提高控制的准确性。
参考文献
[1]张本甫.卷烟工艺规范[S].北京:中央文献出版社, 2003.
[2]陈良元.卷烟加工工艺[M].河南:河南科学技术出版社, 1996.
[3]邓贵兰.德国虹霓公司KLK4烘丝机工艺参数与叶丝质量的测试分析[J].贵州烟草, 2004 (02) :11-15.
[4]烟草标准化技术委员会.YC/T 31-1996烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法[S].北京:中国标准出版社, 1996.
[5]烟草标准化技术委员会.YC/T178-2003烟丝整丝率、碎丝率的测定[S].北京:中国标准出版社, 2003.
[6]烟草标准化技术委员会.YC/T 152-2001卷烟烟丝填充值的测定[S].北京:中国标准出版社, 2001.