鄧建民

（國(guó)電英力特能源化工集團(tuán)股份有限公司，寧夏 銀川 750001）

鈉法漂粉精裝置干燥過(guò)程的有關(guān)計(jì)算

鄧建民

（國(guó)電英力特能源化工集團(tuán)股份有限公司，寧夏 銀川 750001）

分析了漂粉精的干燥工藝過(guò)程并找出了影響該過(guò)程的主要因素，通過(guò)計(jì)算干燥過(guò)程所需空氣量和熱量，為降低該過(guò)程的能量消耗提供理論依據(jù)。

漂粉精，物料干燥工藝，熱量計(jì)算，干燥風(fēng)量

1 漂粉精干燥工藝過(guò)程

漂粉精是常用的消毒劑，由于鈉法生產(chǎn)的漂粉精的有效氯含量高，易于保存，該工藝已經(jīng)成為生產(chǎn)漂粉精的主流工藝。在漂粉精生產(chǎn)過(guò)程中，出一次反應(yīng)器的氯化漿料經(jīng)離心機(jī)分離后，含水量小于45%的濕濾餅，經(jīng)螺旋輸送進(jìn)入干燥器內(nèi)與以一定速度切向進(jìn)入的熱空氣接觸，物料中的水分蒸發(fā)氣化，形成水蒸氣，并隨空氣帶出干燥器。在強(qiáng)化了氣固相的傳質(zhì)傳熱作用下，獲得干燥物料。最終產(chǎn)品含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為7.5%左右，含水量太低不利于造粒精制。干燥物料經(jīng)氣固相分離后，再經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送到中間料倉(cāng)，去精制包裝等工序。干燥尾氣進(jìn)濕式除塵器除氯、除塵，經(jīng)洗滌達(dá)標(biāo)后排放。

當(dāng)熱空氣從濕物料表面流過(guò)時(shí)，由于熱空氣的溫度高，物料的溫度低，熱空氣與物料之間存在著傳熱推動(dòng)力，熱空氣以對(duì)流的方式把熱量傳遞給物料，用來(lái)氣化物料中的水分，并不斷地被氣流帶走，而物料的含水量不斷下降。選用先進(jìn)、適用性高的干燥工藝和設(shè)備，是降低蒸汽消耗和提高產(chǎn)品質(zhì)量的保證。

在物料干燥過(guò)程中，存在著傳熱和傳質(zhì)過(guò)程，所謂傳熱就是熱空氣將熱量傳遞給物料，用于氣化其中的水分并加熱物料，傳質(zhì)就是物料中的水分蒸發(fā)并遷移到熱空氣中，使物料水分逐漸降低。干燥過(guò)程包括熱氣流與物料表面的傳熱傳質(zhì)過(guò)程和物料內(nèi)部的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，由于這2個(gè)過(guò)程的不同而影響了物料的干燥，兩者在不同干燥階段起著不同的主導(dǎo)和約束作用，這就導(dǎo)致在一般濕物料干燥時(shí)，前一階段總是以較大且穩(wěn)定的速度進(jìn)行，后一階段則是以越來(lái)越小的速度進(jìn)行。根據(jù)物料干燥速度將干燥過(guò)程分為等速干燥階段和降速干燥階段。

（1）等速干燥階段。在等速干燥段內(nèi)，物料內(nèi)部的水分?jǐn)U散至表面，使物料表面保持著充分的濕潤(rùn)，即物料表面的濕含量大于干燥介質(zhì)的最大吸濕能力，所以，干燥速度取決于表面氣化速度。由于干燥條件（氣流溫度、濕度、速度）基本保持不變，干燥脫水速度也基本一致，故稱(chēng)為等速干燥階段。在此階段，氣流與物料表面之間的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程起著主導(dǎo)作用。因此，提高氣流速度和溫度，降低空氣濕度均有利于提高等速階段的干燥速度。在等速階段物料吸收的熱量幾乎全部都用于蒸發(fā)水分，物料升溫很小，故熱效率很高。脫水較容易，所去除的水分，屬非結(jié)合水分。等速干燥階段干燥速率很大，通常只需幾秒鐘，然后進(jìn)入降速干燥階段。

（2）降速干燥階段。當(dāng)物料的含水量降至臨界含水量以下時(shí)，便轉(zhuǎn)入降速干燥階段。干燥速率的變化規(guī)律與物料性質(zhì)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，總的表現(xiàn)為水分自物料內(nèi)部向表面轉(zhuǎn)移的速率低于物料表面向空氣的氣化速率，蒸發(fā)已由表面氣化控制轉(zhuǎn)變成內(nèi)部擴(kuò)散控制。降速的原因大致是，物料表面逐漸變干、汽化面逐漸向物料內(nèi)部移動(dòng)，使得物料內(nèi)部傳熱、傳質(zhì)途徑加長(zhǎng)，另外，此時(shí)物料中的非結(jié)合水已基本除盡，當(dāng)氣化各種結(jié)合水時(shí)，平衡蒸汽壓將逐漸下降，使傳質(zhì)推動(dòng)力下降，降速段的水分在物料內(nèi)部進(jìn)行汽化，然后，以蒸汽的形態(tài)擴(kuò)散至表面，所以，降速階段的干燥速率主要取決于水分和蒸汽在物料內(nèi)部的擴(kuò)散速度[1]。

當(dāng)降速階段開(kāi)始以后，由于干燥速率逐漸減小，空氣傳給物料的熱量，除作為氣化水分用之外，尚有一部分將使物料的溫度升高，直至最后接近于空氣的溫度。 相對(duì)等速干燥階段，降速段的干燥脫水速度較慢，能耗也要高得多。為了提高干燥速度，降低能耗，保證產(chǎn)品品質(zhì)，在生產(chǎn)工藝允許的情況下，應(yīng)盡可能減小物料的幾何尺寸，以利于干燥過(guò)程的進(jìn)行。

干燥漂粉精使用新型的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機(jī)，干燥后的氣固相分離采用旋風(fēng)分離工藝。物料經(jīng)過(guò)加料器進(jìn)入干燥室后，在攪拌和高速?lài)妱?dòng)的熱空氣共同作用下，物料被迅速分散粉碎并得到充分干燥。干燥后產(chǎn)品依次進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)分離器和二級(jí)旋風(fēng)分離器，產(chǎn)品得到分離。

過(guò)濾后的空氣由風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器，在其中被0.6 MPa蒸氣加熱至130～140℃，然后去干燥器。濕物料通過(guò)螺旋加料器進(jìn)入干燥器后，被熱空氣利用相對(duì)濕度差將其中的水份帶走，經(jīng)干燥為含水7.5%左右的物料再進(jìn)入產(chǎn)品冷卻器，將其溫度降至約30℃。干燥冷卻后的物料經(jīng)提升機(jī)進(jìn)入產(chǎn)品中間倉(cāng)，產(chǎn)品中間倉(cāng)中的物料經(jīng)喂料器輸送至壓實(shí)機(jī)，壓實(shí)成手指狀的物料進(jìn)入造粒機(jī)造粒，再經(jīng)提升機(jī)到產(chǎn)品篩中進(jìn)行篩分，除去粉塵和粒度不合格品，在規(guī)定粒度范圍內(nèi)的產(chǎn)品進(jìn)成品倉(cāng)，經(jīng)裝桶稱(chēng)量后入庫(kù)。篩余物（大顆料和細(xì)粉）返回重新加工精制。

原工藝將干燥后顆粒度不合格的產(chǎn)品與濕物料相混來(lái)降低物料含水量，但增大了物料的輸送量并且造成重復(fù)干燥?？紤]上述因素后，將不合格物料送至精制系統(tǒng)重新造粒。

因企業(yè)所在地區(qū)平均溫度為10℃，平均水氣壓為710 Pa，相對(duì)濕度較低，空氣干燥，所以空氣不用除濕直接過(guò)濾后去加熱裝置。

2 干燥過(guò)程熱量計(jì)算

因漂粉精熱穩(wěn)定溫度在150℃以下，選擇進(jìn)干燥器空氣溫度為135℃，出干燥器尾氣溫度為85℃，出離心機(jī)的含水量約為45%的濕濾餅為35℃，有效氯71%的漂粉精裝置年生產(chǎn)能力為5 000 t/a，年生產(chǎn)時(shí)間以8 000 h計(jì)，則每小時(shí)生產(chǎn)含水量為7.5%漂粉精625kg，干料漂粉精比熱為1.67kJ/kg·K，空氣比熱為 1.01 kJ/kg·K，水的比熱為 4.1868 kJ/kg·K，85 ℃水液體焓355.88 kJ/kg，85℃水蒸汽焓2 651.1 kJ/kg，0.6 MPa蒸汽焓為2 762.9 kJ/kg，溫度為161℃，液體焓為675.75 kJ/kg，空氣作為絕干空氣進(jìn)行計(jì)算。

在干燥器中的熱量平衡情況如下:Q1=Q2+Q3+Q4

Q1為熱空氣放熱量；Q2為水蒸發(fā)吸收熱量；Q3為產(chǎn)品吸收熱量；Q4為熱量損失。

式中：絕干料質(zhì)量 m1： m1=625×(1-7.5%)

=578.125（kg）；

產(chǎn)品含水量 m2： m2=625×7.5%=46.875（kg）；

45%濕濾餅含水量 m3：m3=625× (1-7.5%)÷ (1-45%)×45%=473.01（kg）；

蒸發(fā)水量m4：m4=m3-m2=473.01-46.875

=426.14（kg）；

熱空氣質(zhì)量為m的放熱量為Q1：Q1=Cm△T1，△T1=135℃－85℃=50（℃）；

蒸發(fā)水量吸收熱量計(jì)算Q2：Q2=m4（C△T2+H2-H1）=426.14×（4.186 8×50+2651.1-355.88）

=1 067 293.2（kJ）；

（△T2=85℃－35℃=50℃）

產(chǎn)品吸收熱量 Q3：Q3=Q31+Q32；

絕干粉料吸收熱量Q31=578.125×1.67×50

=48 273.4375（kJ），

產(chǎn)品含水分吸收熱量Q32=46.875×4.186 8×50

=9 812.8125（kJ），

Q3=48 273.437 5+9 812.812 5=58 086.25（kJ）；

熱損失量以放熱總量的15%計(jì)：Q4=15%Q1。

3 鼓風(fēng)量及換熱器面積計(jì)算

3.1 干燥風(fēng)量計(jì)算

根據(jù)熱量平衡關(guān)系得：

Q1=Q2+Q31+Q32+Q4

計(jì)算：m=（Q2+Q3）/85%C△T1=（1 067 293.2+

58 086.25）/085×1.01×50=26 217.3

熱空氣放熱總熱量 Q1：Q1=26 217.3×1.01×50=1 323 975.8（kJ），經(jīng)過(guò)計(jì)算，可知：風(fēng)機(jī)每小時(shí)應(yīng)大約鼓入26217.3 kg的風(fēng)量。一般應(yīng)該將計(jì)算的干燥能力放大20%～30%來(lái)進(jìn)行干燥機(jī)選型，否則，就可能造成有時(shí)生產(chǎn)能力達(dá)不到預(yù)計(jì)的產(chǎn)量，而影響全生產(chǎn)線(xiàn)的正常生產(chǎn)。故選用鼓入風(fēng)量為26 217.3×1.2=31 460.76 kg的風(fēng)機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣密度為1.29 kg/m3，即鼓入風(fēng)量為24 388.2 m3。

實(shí)際選用的離心式鼓風(fēng)機(jī)的型號(hào)為9-26NO1.2D，額定流量為27142m3/h，配套電機(jī)功率為110 kW，風(fēng)機(jī)效率可達(dá)87.65%，最大富余量為1.34，能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，考慮到蒸汽的波動(dòng)以及換熱器熱效率的變化，該富余量是可行的。在正常生產(chǎn)過(guò)程中，可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)口擋板以維持正常的生產(chǎn)工藝操作條件。

3 蒸汽換熱器的計(jì)算

空氣進(jìn)換熱器的平均溫度為10℃，出換熱器溫度為140℃，飽和蒸汽壓力為0.6 MPa,溫度為161℃，翅片式換熱器傳熱系數(shù)取80 kJ/(m2·h·℃),設(shè)備熱量損失為總熱量的15%,換熱器進(jìn)出口平均溫差為△T。

熱空氣熱量為1 323 975.8 kJ，設(shè)備熱量損失為總熱量的15%，則蒸汽釋放熱量Q=1 557 618.6 kJ，換熱過(guò)程蒸汽沒(méi)有完全利用，有總熱量的15%損失，則耗0.6 MPa蒸汽量W=878 kg/h，根據(jù)公式Q=K·A·△t計(jì)算得換熱面積A=399.1 m2，取整并考慮換熱器余量系數(shù)后，實(shí)際選用翅片式換熱器的換熱面積為750 m2，由16片散熱器組成，分為4組，其中，一組備用，實(shí)際使用面積為562.5 m2，富余量為1.4。

4 結(jié)語(yǔ)

漂粉精干燥過(guò)程蒸汽損耗較高，主要原因是：（1）干燥尾氣經(jīng)氣固相分離后，出旋風(fēng)分離器的尾氣溫度為85℃，含熱量較高，此部分熱量沒(méi)有回收利用；（2）出空氣加熱器的蒸汽冷凝水夾帶有蒸汽，所含熱量沒(méi)有完全利用?？稍O(shè)置空氣加熱器熱水預(yù)熱段，將這部分熱量用于預(yù)熱空氣，可降低蒸汽用量；（3）出離心機(jī)的濾餅含水量較高時(shí)，增大了蒸汽的消耗，選擇優(yōu)質(zhì)高效的液固相分離設(shè)備降低濾餅含水量，盡量降低濾餅含水量是降低蒸汽消耗的措施。選用新型先進(jìn)的干燥工藝技術(shù)，采用高效的離心干燥脫水設(shè)備，是降低能耗和提高產(chǎn)品有效氯的途徑。

［1］徐幫學(xué)主編.最新干燥技術(shù)工藝與干燥設(shè)備設(shè)計(jì)選型及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施手冊(cè).合肥：安徽文化影像出版社，2003，42－43.

Calculation of sodium hypochlorite drying process

DENG Jian-min
（Guodian Yonglight Chemical Group Co.,Ltd.Yinchuan 750 001，China）

The process and influence factors of sodium hypochlorite drying were analyzed.Through the calculation of heat and air quantity,theoretical basis was set to reduce the energy consumption.

calcium hypochlorite,drying process,heat calculation,dry air flow

TQ028.6+7

A

1009－1785(2011)11-0042-03

2011-09-30