回转式圆筒干燥机设计

摘 要：设计一种回转式圆筒干燥机，可利用工业高温烟气对各种含水物料进行干燥。首先介绍了回转式圆筒干燥机的工作原理，并对回转式圆筒干燥机物料流向的选择、载热体的选择方法进行了分析和比较。所设计的回转式圆筒干燥机对含水量18%的磷铁矿进行了干燥应用。

关键词：干燥机；回转式；设计

干燥是传热传质同时发生的除湿过程，其所需的热量是由于干燥介质通过对流、传导、热辐射等方式传给被干燥物料的，使物料中的湿含量获得热量后变成蒸汽从其中分离出来，最后得到湿含量较低且达到规定要求的干燥产品。

回转式圆筒干燥机主要由低速旋转的倾斜圆筒（筒内安装有翻动各物料的各式抄板）、加料器、旋风分离器、洗涤器等主要设备构成。回转式圆筒干燥机在化学工业中，广泛用于各种粒状物料和小块状物料的干燥，如硫酸铵，石灰石，黄铁矿，磷酸盐等；若在转筒的内部结构设计恰当，还可用于膏状物料的干燥。

1 回转式圆筒干燥机的工作原理

回转圆筒干燥机是一种处理大量物料干燥的干燥器，其工作原理为：干燥的湿物料由皮带运输机或斗式提升机送入料斗，然后经料斗的加料机构通过加料管送入进料端，加料管的斜度要大于物料的自然倾角，以便物料顺利流入干燥器内，干燥器圆筒是一个与水平线略成倾斜的旋转圆筒，物料从较高一端加入，载熱体由低端进入，与物料成逆流接触，也有载热体与物料一起并流进入筒体的。随着圆筒的转动，物料受重力作用运行到较低的一端，湿物料在筒内前移过程中，直接或间接得到了载热体的给热，使湿物料得以干燥，然后在出料端经皮带机或螺旋输送机送出，在圆筒内壁上装有抄板，它的作用是把物料抄起又洒下，使物料与气流的接触表面增大，以提高干燥效率并促进物料前进。载热体一般为热空气，烟道气等。载热体经过干燥器后，一般需要旋风除尘器将气体内所带物料捕集下来，如需进一步减少尾气含尘量，还应经过袋式除尘器进行除尘处理。

2 物料流向的选择

湿物料与载热体流向有并流、逆流及逆并流合用三种。

（1）并流，即物料的移动方向与载热流流动方向相同。干燥过程中，湿含量高的物料与温度高而含湿量小的载热体在进口段相遇，此处的干燥推动力较大，而在出口段，则湿含量较小的物料和湿含量较大的物料载热体相接触，干燥推动力较小，所以并流的特点是推动力沿物料移动方向逐渐减少。在干燥最后阶段，干燥推动力减少到很小，干燥速度因此很慢，影响生产能力。

（2）逆流，即物料的移动方向与载热体移动方向相反，在入口处，湿度高的物料与湿度大，温度低的载热体接触，在出口处，湿度低的物料与温度高的湿度小的载热体相接触，因此干燥器内各部分的干燥推动力相差不大，分布比较均匀。逆流方式适用于下列物料的干燥。逆流流向的缺点是入口处的物料温度较低，而载热体湿度很大，接触时，热体中的水汽会冷却而冷凝在物料上，使物料湿度加大，干燥时间延长，影响生产能力。

（3）并逆流的混合，即在一台回转圆筒干燥机的内部，载热体从筒体两端进入，从筒体的中部排出。而被干燥的物料是从回转干燥器的一端进入，从另一端排出，这样物料的走向是从入口到圆筒中部段与气流的流向为并流，在筒体中部到出口段为逆流，为了实现这种逆并流组合的形式，则要求在中间载热体出口处必须使用这种并逆流组合的形式，在中间载热体的出口处必须采用特殊的结构。这种组合式的特点是在入口处的湿度大，温度低，而载热体的湿度小，温度高，因此，干燥推动力较大，当物料到达转筒中部时载热体的湿含量增加，温度降低，此时物料的湿含量也降低，温度升高，因此干燥的推动力减少，为了改变与提高干燥效果，该段可采用逆流操作，由于物料继续前进和从物料出口处来的载热体相遇，此载热体较物料入口端来的载热流湿含量低，温度高，可促使物料继续干燥。并随着物料的前进一直保持着比较均匀的干燥推动力，从而达到理想的干燥效果。

3 载热体的选择

载热体选择取决于被处理固体物料的性质及其是否允许被污染等因素。如果被处理的物料不怕高温，且非最后产品，可以允许在处理过程中稍被污染，可采用烟气作为载热体，能得到较高的体积蒸发率和热效率。例如，对于进口含水量较高的物料的干燥，采用气体进口温度为300度，干燥器的体积蒸发率为15kg/m3.h，热效率为30%到50%，若气体的进口温度为500度，则体积蒸发率为35kg/m3.h。热效率为50%到70%，所以对于处理矿石，砂砾，煤炭，过磷酸钙等物料的转筒干燥器都带有直接产生烟道气的燃烧炉，其燃料为可以是煤炭，油，或天然气。

如果处理的物料不允许被污染，则用热空气做载热体，热空气是经空气预热器加热的，加热介质可用蒸汽加热器，电加热器，或用烟道气经预热器加热热空气的方法，也可用工业热废气加热空气，也有用间接加热的方式，即热量由金属壁传给被干燥物料，如外加热式的回转圆筒干燥机。

如果被干燥的物料的产品不允许被污染，而且不允许被空气冲淡，则热量应通过转筒壁传入，此时，可以将转筒装在砖室内，筒外通以烟道气，也可在筒内安装中心管或列管，套管等表面热交换器，利用金属壁传热，载热体可用烟道气，水蒸气，或电加热，在被干燥的物料中，则通以干燥空气，将蒸发的水分带走。

4 回转式圆筒干燥机应用

回转式圆筒干燥机在湖北某矿业公司进行了应用。被干燥物料为磷铁矿，产量为3t/h，物料进口含水量为18%，要求物料出口含水量为3%，物料流向选择为并流，物料入口温为25℃，物料出口温度为75℃。干燥烟气进口温度取600℃，干燥烟气出口温度取80℃。根据气体最大流量计算，回转圆筒直径1.08m；经热量衡算得到预热段、蒸发段、加热段的长度分别为1.1m、7.8m及5.0m，总长度13.9m；由于筒体外径圆周线速度不超过1m/s，因此圆筒转速选择为6r/min；圆筒倾角大小与筒体的长短及物料地停留时间有关，选3°倾斜角时，可保证物料在转筒内的停留时间大于物料干燥所用的时间。

5 结束语

（1）介绍了回转式圆筒干燥机的工作原理，并对回转式圆筒干燥机物料流向的选择、载热体的选择方法进行了分析和比较。

（2）所设计的回转式圆筒干燥机在湖北某矿业公司进行了应用，所干燥物料为磷铁矿，物料流向选择为并流，选用工业余热烟气作为载热体。

参考文献

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作者简介：张素梅（1976，12-），女，助理工程师，主要从事热力设备分析和机械设计方面的研究。