HSUP雙質體振動流化床:
20世紀初我們參與國家“八五”攻關項目——三次采油用超高分子量聚合物工業化開發,為克服高粘度PAM的規模化烘干的難題,著手研究工業流態化技術以及國際各代表性公司(Escher-Wyss\ Carrier\Allgaier等)所有類型的流態化設備,后與理化研究所、部委直屬理工大學一起,運用化工熱力學、流體力學、振動力學原理,在精確計算基礎上,建立各類模型,最終開發出國內第一套雙質體振動流化床干燥裝置——適用于高粘、高濕(含水量達80%)的難流化物料規模工業化生產的裝置;于此同時,我們樹立了將精細化計算貫穿于設備開發始終的理念;20多年來該裝置技術已普及到了整個PAM行業,且在其它行業橫向拓展,解決了大量高難度物料的烘干難題。目前為止我們在各行業開發出了幾百套高性能的現代化流化床干燥/冷卻/煅燒裝置;振動設備技術也不斷地發展,設備效率不斷地提升、能耗指標不斷降低,各項參數接近于理論極限狀態;設備的大型化程度也遠超過了國外先前的記錄。
幾十年應對復雜工況的實戰經歷,使我們累積了豐富的、復雜物料流態化的經驗,相當熟練于將振動力學、熱力學應用于各種實際設備模式。我們將致力于根據客戶的各種情況而開發、提供量身定制的、最佳過程解決方案。
HSUP雙質體振動流化床結構:
所謂雙質體就是設備由兩個參振質體,各自振動參數、作用不同:可以是質體A主振,質體B對沖平衡,也可以是質體A振動再激活質體B;故雙質量振動流化床分兩種:
1.上振式雙質體振動流化床:
驅動力直接作用于上質體,并達到主振彈簧的近共振區間;下質體主要起平衡作用。床體(流化室、鼓風室、底座、床板等組成)合稱上質體,底座為下質體,兩者通過主振彈簧和緩沖彈簧相連,下質體與地面間設置減震緩沖墊。
采用分離拖動方式,用一臺電機傳動一臺安裝在端部(或底部)的箱式激振器作為振源,產生水平振動力將床體振動,產生振幅和振頻,底座平衡床體傳遞過來的振動,并通過減震裝置吸收殘余振動力,避免對地面產生影響。
2.下振式雙質體振動流化床:
振動源在下質體,下質體的振動力通過主振彈簧傳遞給上質體,使整體內部達到主振彈簧的近共振狀態;采用分離拖動方式,用一臺電機傳動一臺安裝在下質體底座端部的箱式激振器作為振源(或兩臺振動源分置兩側)。
工作時激振器產生水平振動力將底座振動,產生振幅和振頻,再通過主振彈簧將振動力傳遞給振動托盤、上質體;由于彈簧共振時有放大作用,傳遞給床體的振幅會放大,使床體具備良好的輸送作用。底座對地面的振動會被減震裝置全部吸收,避免對地面產生影響。
流化室與鼓風室之間夾著均壓布風板,物料的走料與脫水烘干在布風板上完成。與固定床中,物料的流態化動力完全來自風壓不同,振動床的物料走料、流態化動力大部分來自床體振動所產生的垂直、水平分力。因此振動床干燥系統的風機風壓小得多,電機節能明顯。
HSUP雙質體振動流化床優點:
1.雙質體床的節能性大大優于固定床,也優于任何其它振動床:
振動床本就是固定床之后,為了解決固定床缺點而進步發展來的。固定床中物料必須完全流化,其走料、流化動力全部來自風壓;而振動床中由于振動力的輔助將顆粒拋起,物料流化動力只有大約60%需要風壓提供;所以在同等條件下,振動床干燥系統的風機配電功率只有固定床的60%左右,節約大量電耗。
雙質量振動模式利用主振彈簧的近共振區間進行工作,而共振的特性是用最小的力達到最大振幅;所以雙質體振動模式用很小的激振力就能帶動幾十噸的床體:相同重量的床體,雙質體振動床電機功率只是其它振動床(振動電機式、偏心軸活塞式振動床)的25%。
2.大性化程度高,是能夠實現最大面積的振動床結構:(床面面積從0.2m2到60m2任意進行設計):
一臺激振器安裝在端部,設備側面不受力;床體與驅動托盤分離,結構科學、受力均勻;床體靠大量板彈簧支撐定位,永不偏斜;很小的激振力可以利用共振獲得最大振幅,很小的激振器可以帶動幾十噸的設備重量;這些都是有利于設備大型化的優點;雙質體振動床是所有振動床中能夠真正做到最大面積的結構,我們可做到最大面積60m2。

5.布風板針對性強,解決漏料、粘床的老大難問題:
針對不同物料性質的我們一般采用不同形式的帽式布風板;風帽起到防堵孔、防物料在停機時掉入風室的功能;風帽的另一個重要功能是產生水平方向的高速剪切氣流,類似“氣刀”型氣墊,將料層與床板隔離,避免粘床、燒焦、熱過敏,同時對結團物料有高速剪切粉碎作應,消除結塊。泡帽底部吹出周向氣流覆蓋整個床面,消除任何死角;
當然,雙質量振動流化床可用的空氣分布板有幾十種。除
帽式床板外,還有篩孔式床板、魚鱗孔式床板、條柵式床板等等,各自針對不同性質物料,以及不同的工藝要求。
6.適應范圍廣,不單是常規物料,對高粘、高含水物料也輕松應對:
上振式雙質體床屬于高頻振動,對附著在床板上的物料顆粒或是大塊有強烈的振動脫落能力,粘性物料不易粘附于床板;熱風通過風帽式布風板后產生瞬間高速水平剪切氣流,類似氣刀,能將團塊沖散;水平氣流形成氣墊隔離物料與床板的接觸,減少粘床機率;這些都是雙質體床能夠處理高粘度物料的優勢;正是因為此,雙質體床才能夠流化烘干聚丙烯酰胺膠粒這種高粘物料,類似的還有水溶聚丙烯酸鈉、瓜爾膠、纖維素鈉、漿狀的無機鹽晶體等等。
7.可增加攪拌、內加熱器等拓展性配件;
雙質量共振式振動結構除了自身有強大的防粘、克服死床能力外,對于更加粘稠的無機鹽類濕料,流化室還可以增加攪拌器,在進料端將物料攪動、鏟起、分散,讓熱風快速將濕料表面水蒸發,顆粒便具備了松散特征,隨后,便能正常的沸騰流化。例如有結晶水析出的料、離心機排出的漿狀料,會影響流化床的運行,此時可以增設攪拌器輔助打散。
8.停留時間3-80min,任意可調:
應用新技術材料,箱體長度可做到L=24m 與振動電機或偏心軸活塞沖程式結構的振動床相比,雙質體振動床屬于小振幅振動,走料速度適中,且還可通過調整激振力大小、頻率來調整振幅,獲得最快、最慢的走料速度,同時雙質體床單機可到20m長度,因此物料停留時間可達到3-80min的調整區間。這就使得雙質體振動床成為極少數適合長時間、低溫處理物料的設備類型。
9.與其它振動床相比,雙質體床耐高溫:
雙質體振動床體與驅動機構各自獨立不接觸,激振器不受熱風影響;振動力均勻分布于整個床體四周,每個點的受力很小,因而床體可耐溫高達450oC。
10.對物料處理溫和,不破壞表觀:
固定床需充分沸騰流態化才能走料,顆粒在沸騰時彼此劇烈碰撞摩擦,破壞表觀質量,摩擦還產生細粉。而振動床走料完全依靠振動輸送,因此可以在弱流態化下、甚至不沸騰狀態下進行輸送,顆粒之間碰撞不嚴重,表觀質量好。
11.可在亞流化(Sub-Fluidization)狀態操作,實現理想的Plug—Flow輸送,消除顆粒停留時間差:
流化床中風速高于臨界流化風速,物料才會沸騰;物料層一旦充分沸騰,顆粒會反向、正向隨機竄動,或徑向原位置停止。顆粒反向運動就是“返混”。這是連續流化床需要極力避免但卻無法避免的,它會造成顆粒停留時間差加大、烘干不均;物料烘干時間越長,顆粒停留時間差越大。
眾所周知,固定床走料的前提是充分沸騰流化,所以固定床的返混現象不可避免,這是固定床重要缺點之一。
Plug Flow(活塞流)是連續烘干設備最理想的走料方式,先進來的先出去(First in,First out),顆粒停留時間均勻。但不管是固定床還是振動床,只要流態化操作,總有返混問題,區別只是停留時間差大小和返混量比例大小的問題;為了減少停留時間差,除了通過隔板控制、風速控制之外,主要是提升熱風溫度,減少物料停留時間,降低時間停留差。
然而有些物料需要較長的處理時間,這不僅需要流化床很長,導致占用空間很大,而且“返混”會很明顯。
我們對此的解決辦法是采用亞流化,控制風速在臨界流化速度邊緣,物料層處于將要流化而又未流化的點上;通過我們獨特的驅動結構和排料機構,配合控制系統,可以有效的消除“返混”問題,同時使物料的停留時間長達80min,料層的厚度達到40-50cm。
亞流化狀態(Plug Flow/Sub-Fluidization)的優點:
**顆粒之間僅有少量的混合,先進入的先出去(First in,first out),顆粒停留時間幾乎一致,烘干均勻,適合熱敏性地物料和有效成分容易流失的物料;
**可以處理以往用帶式干燥機處理的物料,實現帶式干燥機的功能;
**干燥過程可實現精確控制,干燥后的產品含濕量、溫度非常均勻;
**流化床長度卻不需太長就使物料停留時間達到80min,節省空間和設備投資;
**對物料的處理非常溫和,不破壞物料的外觀;
**可實現低溫干燥,保護物料的性質,降低尾氣溫度,節省能源;
12.行業內先進的控制過程,實現真正全智能化精確控制,實現最大化節能、最高效率:
通常工業烘干裝置的所謂自動化控制,不過是能做到自動調整熱風加熱溫度、顯示物料溫度(氣固混合溫度,并非物料真實溫度)、尾氣溫度、負壓等等數據,所謂的一鍵式啟停,不過是風機等外圍設備按設定順序啟/ 停,嚴格來講這種編程控制只是初級水平自動化控制,與我們的全自動化控制相差甚遠。
我們的智能化控制是將進料、烘干過程、排料、能耗指標控制四項過程用聯鎖交叉邏輯編程來智能動態調整,并把每個數據在電腦端屏幕以曲線坐標形式真實并詳細呈現。根據龐大而的可靠的DCS邏輯控制和精確的過程曲線,能將終產品濕度指標精確到±0.1%、溫度精確到±0.5℃;節能達到極致性能;且物料在走料方向上任意位置的參數直觀可見。
12.1將流化床進料工序中某個可線性控制設備納入控制范圍,與尾氣溫度、走料控制、排料指標形成邏輯聯鎖:
進料不足、排料過慢或熱風溫度過高會導致尾氣溫度過高,造成熱損失加大、能耗指標下降;自控程序將在排除故障之后按優先級別調整熱風加熱裝置、進料速度、排料速度,降低熱損失,提升效率和產量;反之尾氣溫度過低,進行逆調控。
12.2完全智能化過程控制:
顆粒烘干過程分三個階段:溫升段(料溫升到濕球溫度)、恒速段(熱量都用在水分蒸發,料溫不變,蒸發速率恒定)、降速段(內部水向表面遷移且速率低,導致料溫快速上升,水分蒸發速率降低)。如圖所示:烘干過程可用曲線表示;一般的若物料、熱風條件、初始參數固定,那么過程曲線也是固定的;當然也可做試驗提前獲得某種物料的烘干過程曲線,然后輸入DCS控制系統。根據物料在降速干燥段曲線上溫度與含水量的對應關系,采用我們獨特的高精度物料真實溫度檢測技術,就可以對整個過程進行直觀可見以及精準控制,實現物料在排料時的任意烘干設定指標;前提是能夠獲得物料在流化床中的真實溫度,且精度足夠高。因為物料干至含水量99.5%和99.9%時對應溫度差別可能僅僅0.4℃,此時就需要檢測元件精度達到0.1℃,而且排除熱風干擾。
12.3精準、智能化排料指標控制:
依據強大的過程曲線描述和含水量精準檢測技術,可以精準的把握物料排料時的指標,同時依據該指標反過來又可智能調整進料、熱風、走料、尾氣溫度等參數,達到烘干設備排料指標自動合格,過程熱損失最小,設備效率最高;自動記錄生產過程,質量可溯源。
12.4能耗指標控制:
脫水量各段的分配、風機功率消耗、尾氣溫度這三者存在一個最優的數據組合,使得電、熱消耗低,熱損失小,產量大。在設計起始階段,就依據計算數據設計流化設備的通風結構(風室大小、開孔率、停留時間等等)。
礦物、無機鹽類:
食鹽NaCl、醋酸鈉、甲酸鈉、偏硅酸鈉、乙二酸、尿素、對苯二酚、四乙酰乙二胺、精對苯二甲酸、氯化鉀KCl、氯化銨、氯化鎂MgCl2KCl.6H2O、海鹽提取氯化鈣CaCl2、氯丙烷工藝氯化鈣CaCl2、硝酸鉀/硝酸鈉/硝酸銨、硫酸鈉/硫酸鉀/硫銨、磷酸銨/磷酸氫銨、硫酸鐵/硫酸銅Fe(Cu)SO4.7H2O、碳酸鈉Na2CO3、碳酸氫鈉NaHCO3、過碳酸鈉、氧化鐵、氧化鈦TiO2、溴化物(TBBA)、鉻酸、磺胺酸、石膏、石灰石、高嶺土/陶瓷土/粘土、干燥劑、滑石粉
適應物料:
黃沙/砂漿/石英砂、玻璃渣/玻璃纖維、巖鹽/花崗石、焦煤/褐煤、城市污泥
食品、添加劑類:
纖維素/纖維素鈉C.M.C.、山梨醇,乳糖、果酸、甜菜堿、甘露醇、丙氨酸、麥芽糊精、檸檬酸/檸檬酸鈉、砂糖/綿白糖/紅糖、葡萄糖/葡萄糖酸鈉、酒石酸、味精/雞精、奶粉/奶酪、瓊脂、咖啡、巧克力、淀粉/蛋白粉、稻米/小麥/玉米/谷物、玉米渣/豆渣、爆米花、花生、面包屑/糠、蔬菜、DDGS酒糟、動物飼料
醫藥、營養品類:
植物藥材、醫藥中間體、獸藥、牛磺酸、維他命、氨基酸
有機物類:
聚乙烯醇縮丁醛PVB、聚氯乙烯PVC、ABS樹脂、聚氨酯/聚碳酸酯、高密度聚乙烯 (HDPE)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯-PP、吸水樹脂SAP、聚丙烯酰胺PAM、聚丙烯酸鉀/鈉、丙烯酰胺、瓜爾膠、羥甲/乙/丙基纖維素、磺酸鹽、聚苯硫醚、硅膠、橡膠粉、丁基橡膠、丁苯橡膠、氯化橡膠、尼龍、塑料顆粒