北京盘式连续干燥器在碳酸钙行业中的应用

盘式连续干燥器在碳酸钙行业中的应用徐彦国（河北言明化工设备有限公司,河北石家庄050035）摘要：简要介绍了CaCO3的分类，分析了应用于轻质碳酸钙的传统干燥设备的优缺点，推出了应用于轻质碳酸钙干燥的新型干燥设备──盘式连续干燥器及其组合形式，介绍了这种设备的结构、工作原理和工作特点，并重点举例说明了这种新型干燥器在轻质碳酸钙工业的实际应用，通过对设备的干燥能力、工作效率、能耗、操作的连续性、干燥后产品的质量等参数的分析，表明了在干燥轻质碳酸钙中盘式连续干燥器是干燥设备的最佳选择。关键词：碳酸钙；轻质碳酸钙；纳米级碳酸钙；含镁碳酸钙；活性碳酸钙；盘式连续干燥器；双桨叶干燥器。TheApplicationofTrayContinuumDrierinCalciumCarbonateProductionZHANGJi-jun,XUYan-guo,LIGuo-qiang,ANXiao-gang,ZHAOMin-gang(ShijiazhuangGONGDAchemicalindustryequipmentCO.,ltd,Shijiazhuang050091)Abstact:Brieflyintroducetheclassifyofcalciumcarbonate.Analysethetraditionaldryingequipmentusinginlightcalciumcarbonatemanufacture.Suggestusingannewstyledryingequipmentincalciumcarbonatemanufacture──TrayRotaryDryeranditscombinationstyle.Intrduceitsworkingstructure、princepleandcharacteristic.Emphasisillustratethisnewstyledryingequipmentusinginlightcalciumcarbonatemanufacture.Throughcontrastindryingcapability、workingeffect、energycost、operationcontinuityandanalysethequalityofitsparameterafterdrying.AllevidenceshowthebestchoiceinlightcalciumcarbonatemanufactureisTrayRotaryDryerKeyword:calciumcarbonate;lightcalciumcarbonate;nano-calciumcarbonate;magnesiancalciumcarbonate;activatedcalciumcarbonate;TrayRotaryDryer;RotatingTwin-screwDryerCaCO3是一种重要的无机化工产品，广泛应用于塑料、造纸、涂料、橡胶、化学建材、日用化工、油墨、牙膏、粘合剂、密封材料等行业。碳酸钙产品可分为两大类：一种是以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料经机械粉碎及超细研磨等制取的产品称为重质碳酸钙或研磨碳酸钙，通常以GCC表示；另一种是以石灰石为原料经煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥分级制取的产品称为轻质碳酸钙，通常以PCC表示。其中轻质碳酸钙按表面是否改性可分为活性PCC和普通PCC；按产品用途可分为橡胶专用PCC、造纸专用PCC、塑料专用PCC、涂料专用PCC、油墨专用PCC、牙膏专用PCC和食品专用PCC等；按颗粒的大小可分为微粒碳酸钙、微粉碳酸钙、微细碳酸钙、超细碳酸钙（胶体碳酸钙）、超微细碳酸钙（纳米级碳酸钙）等。由于在轻质碳酸钙生产中干燥的效果直接影响到最后产品的质量和成本，因此干燥设备应具有以下特点：1）保证产品工艺质量的要求，干燥后的产品质量均匀；2）适应物料的状态，如块状，膏状，粒状等；3）干燥速率高，达到所需的生产能力；4）热效率高，能耗低，而且稳定；5）物料无损失，环境保护好；6）投资低，操作安全可靠；7）设备调控性能好；8）设备适应能力强，可生产多品种轻质碳酸钙和活性碳酸钙，作到一机多用。1应用于轻质碳酸钙的传统干燥设备浅析目前应用于碳酸钙的干燥装置主要有转筒干燥器、闪蒸干燥器、列管式干燥器、厢式干燥器、喷雾干燥器和多层链带式干燥器等。1.1转筒干燥器转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。目前应用较广的是采用燃煤的烟道气作为热源的间接加热型转筒干燥器。该设备用于轻质碳酸钙干燥，生产能力大，可连续生产，结构简单，操作方便。但该设备的缺点也十分明显：a.设备庞大，一次性投资多；b.安装、拆卸困难；c.热容量系数小，总传热系数低（约70~150W/m2.℃），热效率低（30~60%）；d.产品干燥不均匀，产品质量不均匀；e.烟道气流通过火管时很容易因温度过高以及腐蚀而破损，导致烟道气泄露到被干燥物料的空间中，影响产品的纯净度；f.产品易在传热表面结疤，脱落后形成黄色疤块，严重影响产品质量；g.从转筒至破碎、分筛、各环节的连接也不够理想，粉尘飞扬，造成环境污染。所以，转筒干燥器不是轻质碳酸钙干燥的理想设备。1.2闪蒸干燥器闪蒸干燥器是由丹麦Anhydro公司于1970年首先研制并投入生产的，全称为旋转气流快速干燥器（Spin-flashdryer）,闪蒸干燥器是其商品名。闪蒸干燥是流化床干燥和气流干燥的组合，且在一个干燥装置内实现。此设备应用于轻质碳酸钙行业，产品的分散性、细度、白度较好，但动力消耗高、微尘后处理设备庞大、生产成本及投资较大，且对粒度极细的纳米级碳酸钙等直接处理易在内壁结疤，强化器易堵塞和损坏，产品中常掺有黄色疤块，在轻质碳酸钙行业的推广应用也不很理想。1.3列管式干燥器列管式干燥器实际上是转筒干燥器的变型，由于采用了管束导热，大大增加了热传导的面积，大大减小了整体设备的体积，增加了热容系数，降低煤耗约20~30%，在保留了转筒干燥器优点的同时也克服了转筒干燥器的部分缺点。但该设备也具有较明显的缺点：a.水份控制较难，波动幅度较大；b.结构较为复杂，维修困难；c.随着运转时间的增加，导热油开始逐渐积碳，热阻增长，导热系数下降，干燥效率不断下降；d.高温导热油极易在动密封处冲漏，存在较大的安全隐患；e.单台设备产量低，无法满足轻质碳酸钙行业的要求。总之，目前轻质碳酸钙行业应用列管式干燥器的较少。1.4厢式干燥器厢式干燥器（工厂有时还称呼为烘房、烘箱）是最古老的干燥器之一，目前仍然被广泛应用。但在轻质碳酸钙行业应用上存在着较大的缺点：a.热效率低；b.劳动强度大，劳动条件极差；c.间歇操作，单批产量低。在轻质碳酸钙干燥中厢式干燥器正逐渐被其它新型干燥设备所代替。1.5喷雾干燥器喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体（空气或过热水蒸气）干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法。由于雾滴群的表面积很大，物料所需的干燥时间很短，操作较灵活。但也存在如下缺点：a.料浆雾化前一般需加水调稀，这实际上大大增加了后续干燥的除水量，极大的浪费了热量，增加了动力消耗；b.但空气温度低于150℃时，容积传热系数较低（23~116W/(m3.K)），所用设备容积大；c.对气固混合物的分离要求较高，一般需要两级除尘；d.热效率不高，一般顺流塔型为30%~50%，逆流塔型为50%~75%。目前，轻质碳酸钙行业应用喷雾干燥器进行干燥的厂家极少。1.6多层链带式干燥器多层链带式干燥器是先将物料用特殊挤条式造粒设备成型，然后再在多层网带上一边被输送移动，一边被穿流而过的热风干燥。较之箱式干燥器，多层链带式干燥器由于采用网带自动进行翻动和移出物料，大大降低了劳动强度，同时热风穿流多次流过物料，提高了热效率，但由于仍属于对流型干燥，排出的尾气中夹带物料较多，较传导型干燥设备而言热效率仍较低；同时，由于干燥前经过成型处理，必然增加粉碎工段，增加了设备投资及运行成本，另外挤压成型过程对产品的分散性也有一定的影响。2应用于轻质碳酸钙干燥中的新型干燥设备简介由于传统干燥设备在轻质碳酸钙工业的应用上存在着这样或那样的弊端，因此轻质碳酸钙生产厂家希望能有一种新的设备代替原有的干燥设备来解决这些问题。根据生产厂家的要求及物料的特殊要求，我公司组织技术人员研究开发了应用于轻质碳酸钙干燥的新型干燥器―盘式连续干燥器及其与桨叶干燥器的组合型，代替传统的干燥器，经在数十家生产轻质碳酸钙、活性碳酸钙、纳米级碳酸钙、造纸专用钙及含镁碳酸钙的厂家使用，均取得了满意的结果，证明了在轻质碳酸钙干燥中盘式连续干燥器是优于其它干燥设备的。2.1盘式连续干燥器盘式连续干燥器是一种高效的传导型干燥设备。其主要由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的若干耙叶、主轴、转动装置、外壳等组成。干燥盘分为大盘和小盘两种，其内通入加热介质。湿物料自加料器连续地加到干燥器上部第一层干燥盘上，带有耙叶的耙臂作回转运动使耙叶连续地翻抄物料。物料沿指数螺旋线流过干燥盘表面，在小干燥盘上物料被移送到外缘，并在外缘落到下方的大干燥盘外缘，在大干燥盘上物料向里移动并从大干燥盘的里缘落到下一层小干燥盘的里缘。由于大小干燥盘交替排列，物料得以连续地流过整个干燥器，而加热介质如饱和水蒸气、导热油等自每层干燥盘内通过与盘面上的物料进行热交换，使物料被自上而下移送过程中得到干燥，已干物料从最后一层干燥盘落到壳体的底层，最后被耙叶移送到出料口排出。湿份从物料中逸出，由设在顶盖上的排湿口排出。从底层排出的干物料可直接包装。整个干燥过程密闭操作。其特点是：连续运行，热效率高，蒸发强度大，湿度梯度分布合理，动力消耗低，占地面积小，配置及操作控制简单，不需要复杂的尾气后处理设备，环境好，适用于碳酸钙等行业的干燥作业。但对含水量较高、粘度较大的纳米级碳酸钙、油墨钙及造纸钙等需要同双桨叶干燥器组合使用。2.2双桨叶干燥器双桨叶干燥器由夹套外壳、两个桨叶轴、驱动机构、顶盖、排湿系统等组成。外壳夹套和干燥输送轴内通入加热介质。湿物料从干燥器设在顶盖上的加料口加入干燥器内，在转动的干燥输送轴的推动下不断翻滚前进，物料在运动过程中被加热，进行传热传质完成干燥作业。根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含水量，确定干燥面积。双桨叶干燥器卧式工作，干燥完成后由干燥器另一端的底部出料口排出且同时完成输送过程。整个干燥过程密闭操作，从物料中释放出的水蒸汽由干燥器顶部的排气管直接排出，该尾气主要成份是水蒸汽，气速较低，不存在被干燥产品的夹带。其特点是：能处理高含水量及粘度较大的物料；气体用量小，粉尘低，不使用收尘类的辅助设备；桨叶具有自洁能力；结构紧凑，占地面积小。但由于动力消耗偏大，干燥要求高时需两次干燥，故在纳米级碳酸钙、油墨钙及造纸钙等发粘且含水较高的物料干燥中是一种理想的预干燥设备，其与盘式连续干燥器组合使用，干燥效果较理想。3盘式连续干燥器在碳酸钙工业中的应用盘式连续干燥器自投入碳酸钙行业以来，已在多家生产碳酸钙的厂家得到成功应用。下面举例说明其在碳酸钙生产中的实际应用。3.1盘式连续干燥器在轻质碳酸钙/活性碳酸钙上的应用3.1.1项目：年产20000吨轻质碳酸钙干燥/活性碳酸钙干燥系统3.1.2物料特性：物料名称：轻质碳酸钙/活性碳酸钙物料初始含水率：≤35%产品含水率：≤0.3%3.1.3设备选型设备材质选择A型，即干燥器为全碳钢型。序号名称规格数量(台)功率（KW）1盘式连续干燥器GDPG2500/20A1112双螺旋破碎定量加料器SPD―200A15.53导热油散热器TYZ5×5D104引风机Y5―47Ⅱ№5C15.55旋风除尘器CLT―6.5A10合计223.1.4单台GDPG2500/20A型工大牌盘式连续干燥器的性能干燥面积：87.5m2干燥盘层数：20层电机功率：11KW主轴转速：1~9转/分外形尺寸：φ2900×6259（H）占地面积：11m23.1.5导热油炉选型（或用饱和水蒸汽作为热源）年产20000吨轻质碳酸钙所需热量为1.4MW(1200000kc