振動流化床系統設備選型
- 物料參數
1.1干燥物料:硫銨晶體,比重1.7;干態硫銨產量2.75T/h;
1.2濕料含水量5-8%,干燥到0.2%,蒸發水分W=240kg/h
1.3熱源:0.5Mpa飽和蒸汽(表壓),蒸汽溫度151℃; - 干燥能量衡算
根據能量衡算的結果,加熱器對干燥器提供的能量等于四項耗用熱量之和,即Q=Q1+Q2+Q3+QL
Q1-----蒸發水分消耗熱量
Q2-----物料升溫帶走的熱量
Q3-----空氣升溫帶走的熱量
QL-----熱損失
進料溫度θ1=50℃,出干燥段物料溫度θ2=80℃,物料比熱按ρ=1.417kJ/kg.°C,空氣溫度按t0=20℃,熱風溫度t1=140℃,干燥尾氣溫度按t2=80℃,干空氣比熱1.01KJ/kg,汽化潛熱按2345KJ/kg(65℃),則
Q1=W(2345+1.88t2-4.187θ1)
=250(2345+1.88×70-4.187×50)
=566812(KJ/h)
Q2=Gρ(θ2-θ1)
=3500×1.417×(80-50)
=148785(KJ/h)
Q3=1.01L01(t2-t0)
=60.6L01(KJ/h) L01為絕干空氣量
Q=1.01L01(t1-t0 )
=121.2L01(KJ/h)
QL=0.15Q
=18.18L01(KJ/h)
解上述方程,求得
干燥需要絕干空氣量L01=16869kg/h),
加熱器需要提供熱量Q=2044563(KJ/h) - 風機選型
3.1、熱風鼓風機
空氣溫度t0=20℃,相對濕度φ=75%,飽和蒸汽分壓ps0=2414Pa,大氣壓p=101300pa,干燥尾氣溫度t2=80℃,飽和蒸汽分壓ps2=48918Pa,進風空氣濕度
γ0=0.622φps0/(p-φps0)
=0.622×75%×2414/(101300-75%×2414)
=0.011(kgH2O/kg干空氣)
進風空氣量V01=L01(0.773+1.244γ0)(273+t0)/273
=16869×(0.773+1.244×0.011)(273+20)/273
=14243(m3/h)
考慮1.2的余量系數,熱風鼓風機風量
V01F=1.2×14343=17091(m3/h)
干燥機床層和篩板壓降根據實測為1200pa, 管道和換熱器壓降按100pa計算,干燥機上蓋處為0壓點,則鼓風機管網阻力1300pa,考慮1.3的余量系數,熱風鼓風機全壓1690pa。
根據上述數據,熱風機型號選4-72-4A-5.5KW 1臺,4-72 5A-15KW 1臺 ,符合系統要求
3.2、冷風機
物料出干燥段80℃,冷卻到40℃,冷風從20°C升高到50°C計算,需要冷卻的熱量
Q冷=3500kg/h×1.417kJ/kg.°C×(80-40)°C=198380kJ/h,冷卻需要的風量
L02=198380kJ/h÷1.01kJ/kg÷(50-20)°C=6547kg/h,
V02=L02(0.773+1.244γ0)(273+t0)/273
=6547×(0.773+1.244×0.011)(273+20)/273
=5528(m3/h)
考慮1.2的余量系數,冷風鼓風機風量
V02F=1.2×5528=6633(m3/h)
冷卻段床層和篩板壓降根據實測為1150pa, 管道壓降按50pa計算,干燥機上蓋處為0壓點,則冷風鼓風機管網阻力1200pa,考慮1.3的余量系數,冷風鼓風機全壓1560pa。
根據上述數據,冷風機型號可選4-72 4A 5.5KW,符合系統要求。3.3、引風機
尾氣量(干)L03=L01+L02=16869+6547=23416kg
尾氣濕度γ2=(L03γ0+W)/L03
=(23416×0.011+250)/23416
=0.022(kgH2O/kg干空氣)
尾氣量V03=L03(0.773+1.244γ2)(273+t2)/273
=23416×(0.773+1.244×0.022)(273+80)/273
=24233(m3/h)
考慮1.2的余量系數,引風機風量
V03F=1.2×24233=29080(m3/h)
旋風除塵器阻力為1100pa, 沿途管道壓降按400pa計算,風機出口留余壓和動壓1800pa(濕式除塵器),則引風機管網阻力3300pa,考慮1.2的余量系數,引風機全壓3960pa。
根據上述數據,引風機型號選9-26 12.5D 55KW ,符合系統要求。
- 換熱器選型及蒸汽耗量
4.1換熱器
根據前面計算,換熱器需要提供干燥系統熱量Q=2044563(KJ/h),換熱面積A=Q/KΔT,K由空氣給熱系數確定,一般在85--210KJ/m2h℃,取120KJ/m2h℃,ΔT為換熱器進出口對數平均溫差,0.4Mpa飽和蒸汽溫度151℃,進風溫度20℃,出風溫度140℃,則
ΔT=((151-20)-(151-140))/ln(131/11)
=48.4℃
A=Q/KΔT=2044563÷120÷48.4=352m2
考慮面積放大實際情況,換熱器(1)選型SRZ10×7D 6片,換熱面積171.54m2,換熱器(2)選型SRZ15×10D 5片,換熱面積310m2,符合要求。(考慮車間面積,選用2種換熱器型號)
4.2蒸汽耗量
0.4Mpa(表壓)飽和蒸汽焓2747KJ/kg,飽和水焓637KJ/kg;
蒸汽耗量M=2044563(KJ/h)÷(2747-637)KJ/kg
=969kg/h
單位水分蒸發量需要蒸汽耗量969÷250=3.9kg.蒸汽/kg.水 - 振動流化床干燥機選型
振動流化床干燥機選型12×75L,干燥段6m,干燥床層面積7.2m2;燥段篩板開孔率3%。
干燥段操作氣速14243m3/h÷3600÷7.2m2=0.55m/s,氣流穿孔風速14243m3/h÷3600÷7.2m2÷3%=18.3m/s;符合設備要求。
冷卻段1.5m,冷卻床層面積1.8m2,冷卻段篩板開孔率3%。
冷卻段操作氣速5528m3/h÷3600÷1.8m2=0.85m/s,氣流穿孔風速5528m3/h÷3600÷1.8m2÷3.5%=24.3m/s,符合設備要求。