转子式干燥机的使用及设计分析

转 子 式干燥 机 的使 用 及 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 分析 罗家友 (昆明人造板机器厂，云南 昆明 650202) 摘 要：介绍了转子式干燥机的工作原理、主要结构、工作中使用的热介质及结构设计要点。 关键词：转子式干燥机；使用；设计分析 中图分类号：TS64 文献标识码：A 文章编号：1001-4462(2005)03-0033-03 刨花板生产线上的干燥机是刨花板生产过程中干 燥刨花、控制刨花含水率的关键设备。刨花的干燥直接 影响到产品的质量和产量。目前在刨花板生产过程中， 使用的干燥机主要有以下三种结构形式：①滚筒式干燥 机；②转子式干燥机；③管道式干燥机。 随着刨花板工业的不断发展，滚筒式干燥机由于 其产量较小、效率较低、容易泄漏、维修困难等原因，在 年产量超过 150OOm 刨花板生产线上已很少使用；而 转子式干燥机由于维修方便、效率较高、能耗较低、产 量高，被广泛用于年产量为 5000～5OOOOm 刨花板的生 产线上；只有大产量的刨花板生产线上才采用管道式 干燥机。下面主要介绍目前国内最常用的转子式干燥 机的设计。 1 设计要求 1．1 主要技术要求 设计时通常考虑以下要素：①刨花产量(t，h)；②刨 花含水率，包括初含水率(相对于绝干刨花)和终含水 率(相对于绝干刨花)；③干燥机使用的热介质，蒸汽或 导热油；④干燥过程中的耗热量(J)；⑤转子的转速(r， min)；⑥装机总功率(kw)。 1．2 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 对设备的要求 ①干燥性能稳定，干燥后刨花的含水率要能保持均 匀性； ②干燥能力强、能耗抵，整个干燥过程可以实现连 收稿 日期：20o5-ol一20 续化作业； ③要有可靠的防火、防爆装置； ④要求设备操作简便，干燥过程中刨花破碎率小， 能有效地分离排除木材碎屑和粉尘。 2 工作原理 转子式干燥机工作原理如图1所示。湿刨花物料 从干燥机上端进料口落入壳体内主轴转子管束上，转 子上的料铲呈螺旋形状(分不同的角度且可调)布置于 整个转子管束外圆周上 (旧结构亦可布置于支承角钢 上，但螺旋线分布及使用调整不佳)，当主轴旋转时，在 要求的控制时间(输送时间可调)内，刨花在料耙及进 出料铲作用下，被连续翻转、抛撒，并被螺旋输送至出 图1 转子式干燥机结构工作原理图 口 管 第 33卷 2帅5年 第 3期 维普资讯 http://www.cqvip.com 料口。在整个过程中，刨花间接吸收干燥管束加热介质 传递来的热量 (旁进暖风管传来的热风主要用来平衡 机体内的环境温度，以利于加速热量的有效利用)。在 吸热的同时，湿刨花产生的蒸汽从壳体上部排湿口通 过外部风机排出壳体，从而实现湿刨花的干燥，得到生 产工艺所需含水率的理想刨花。 3 主要结构 干燥机由传动部分、密封头、转子、前后轴承、支承 机架、暖风系统、进出料口、排湿口及排湿系统、旋风分 离器及防火和防爆系统等组成。 4 干燥机热介质 转子式干燥机所使用的热介质种类可由用户根据 实际情况自行确定，目前主要使用蒸汽和导热油两种。 4．1 蒸汽 将锅炉中的常温水加热 ， 态，形成蒸汽被传至干燥机。 豳 针对不同产量的要求，首先要计算出进出料口截面 积，使之能满足设备单位时间内的进出料量；其次，在 进出料量满足产量的同时，还必须考虑如何保证在一 定下料量的前提下，得到合乎生产要求所需刨花的含 水率，这涉及到干燥机在工作状态下的使用转速以及 刨花干燥过程中蒸发湿刨花水分所需耗热量。在设计 中，干燥机的转速设计为可调转速，在实际使用中，转 速与含水率、干燥时间必须相匹配。对于单位时间内刨 花通过工作长度时成为所需含水率刨花需要的耗热量 则必须经过计算获得。根据计算出的数据，确定出所需 加热管束排数及每排所需管根数 (即获得散热面积)， 如还不能满足耗热量，则可考虑加长主轴长度，从而使 加热管束增长，获得更多的热量。为了使干燥机内部热 量处于均衡，以及下壳体处产生的湿气能够更快地通 过上壳体排湿口排出，在干燥机下壳体侧边设计了旁 引热风管，具体温度可根据用户实际需要确定。 使其由液态转变为汽化 5·2 控制刨花含水率稳定性 使用蒸汽作为热介质，对设备的密封性能要求不 高，但压力与温度稳定性差，供热能耗大、水资源浪费 大，生产成本较高，因系统压力较高 (最高可达 1．6 1．8MPa)，故安全性较差。 4．2 导热油 将导热油加热到系统所需要的温度，通过热油泵， 将导热油循环送人干燥机。 使用导热油作为热介质，其热焓值高，热损失少 (供热方式为循环使用)，但对设备的密封性能要求高， 对热油质量要求高，应选择专用导热油。此外，系统环 境卫生条件要求较高，管道内部的杂质、焊渣等存在均 会缩短导热油的使用寿命。因系统压力较低 (约0．6— 0．8MPa)，故安全性较好。 根据蒸汽和导热油在干燥机中的使用情况和特点 可以看出，以蒸汽作为热介质，从设备费用讲，生产厂 家初期设备投资费用会低一些，但从生产成本和长期 投资成本及发展来看，使用导热油作热介质可以大幅 降低生产成本。而对设备制造厂家而言，制造成本会有 所增加。 5 结构设计分析 5．1 产量设计要求 在干燥机设计过程中，保证刨花含水率的稳定性 是非常重要的。当干燥机运转趋于稳定后，湿刨花从进 入干燥机到从出料口排出得到所需含水率干刨花这一 过程中，在干燥机排湿口处及出料口处的温度应为一 个稳定值，我们可以把这个值设定为一个基准值，针对 批量不同含水率的湿刨花，其进入干燥机后，干燥温度 基准值会发生变化，我们在结构设计中可考虑通过一 个闭环控制使其温度变化趋于基准温度值。在设计中， 可考虑在上壳体排湿口及出料口处安装铂电阻，其温 度值可以反映在操作台仪表上，在系统导热油管道处 设置电动三通阀，其和铂电阻之间形成一个闭环控制， 以适应不同含水率木片刨花的干燥。当刨花含水率过 高时，铂电阻温度降低，此时热油炉热油温度相应升 高，达到铂电阻稳定值；当刨花含水率低，铂电阻温度 值升高时，热油炉热油温度相应降低，使铂电阻温度趋 于稳定值，从而适应不同批量含水率刨花的干燥。温差 值 △t为何值时系统产生信号，可根据具体生产情况确 定。 5．3 壳体磨损 干燥机在工作过程中，刨花要与壳体密切接触，在 其干燥输送过程中，刨花与下壳体之间会产生摩擦，从 而导致下壳体的磨损，严重时，壳体会被磨穿。根据现 场使用情况来看，磨损最严重的地方为落料处下壳体 2005年 第3期 第33卷 维普资讯 http://www.cqvip.com 偏下圆弧段。相对而言，壳体前段磨损比后段严重，磨 损原因主要由摩擦产生，属于摩擦磨损，另外也与木材 性质有关，属于腐蚀性磨损。解决措施是下壳体材料选 用耐磨不锈钢板，也可以考虑在下壳体内部加一耐磨 材料层或内部作耐磨性处理。 5．4 防火、防爆措施 在干燥机的设计中考虑防火、防爆是非常必要的， 因为一旦出现火灾及爆炸，就会造成停机、停产，严重 时则会破坏设备，伤及周围工作人员，给工厂带来较大 经济损失。在干燥机设计中，应设有火花探测系统，以 预防火灾发生；也应设有可靠的喷水灭火装置，在一旦 出现火情时，可及时进行灭火处理。灭火装置中截止阀 应灵敏可靠，灭火管内应随时充满温水，以备应急时使 用。火花探测系统需与PC控制系统相辅相成，才能较 好地预防和控制火患，但这样做将使设备制造成本和 生产厂家投资成本大大增加，所以许多生产厂家并没 有火花探测系统配套设施，在这种情况下，单纯靠喷水 灭火装置是不够的，可采取如下多种措施，预防及消除 火灾对设备造成的破坏。 ①在排湿口处装设监测铂电阻温度仪器，温度超过 设定值时，则电控柜处可报警，从而预防火灾的发生。 ②在干燥机后段设置防火螺旋运输机，一旦起火， 马上关闭进料系统，运输螺旋反转，将料输送到安全地 方，避免火势蔓延，使壳体内部燃烧的刨花在逐渐缺氧 状态下熄灭。 ③在结构上作特殊处理，使刨花不积聚在壳体尾 部 ，以免积料炭化后引起火灾。 ④生产厂家可自购火灾自动报警及消防联动系统， 以及早发现和消除火情隐患，另外，应配备温感探测 器。 ⑤设置二次导热油回路，其在干燥机起火时可单独 控制热油，这对保护设备，控制火情有重要作用。 ⑥防止粉尘浓度过高，有效降低和控制粉尘浓度， 也是预防火灾的一大因素。 5．5 热介质泄漏 干燥机在使用过程中的热介质泄漏有两种情况， 一 种为密封头处泄漏，另一种为焊缝处焊接不牢泄漏。 为了杜绝介质泄漏发生，在设计中可采取如下措施： ①消除焊缝泄漏。设计时在结构上尽量减少焊缝， 优化焊接结构，主要部位均须作相应的工艺处理；严格 保证焊接工艺和焊接技术，进行严格的水压试验。 ②消除密封泄漏。改进密封头结构，采用石墨球面 密封，密封头应由定点厂家制造。此外，正确安装对消 除密封泄漏亦很重要。 5．6 刨花对管束的附着 管柬在长期使用过程中会有刨花粘附，从而使刨 花不能与管柬外圆充分接触，降低了干燥效率。从木材 的性质分析产生粘附的原因如下：①木材中会分泌出一 些树胶，经干燥后会形成胶块粘附在管束上；②木材主 要成分之一的木素是一种热塑性物质，当加热温度在 160～175~C时会熔化，性质不稳定，易氧化、硫化、卤化并 附着在管柬上。目前没有较好的方法来消除，只能在使 用过程中定期清除。 5．7 主轴受力分析 干燥机主轴受力状态比较复杂，工作中主轴受到 自身重力及管柬的压力(制造精度不高时，会产生不平 衡力矩，从而在花盘支承处产生剪切力)；在制造过程 中，由于焊接的原因，焊缝处会产生较大的焊接应力； 生产过程中主轴受热后会产生热应力；在旋转过程中 产生较大的剪切力等。这些力均会对主轴造成不良影 响。设计时首先应建立 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 模型，进行有限元分析，确 定其主要结构；其次应做到布局的合理性；第三，进行 特殊的工艺处理；第四，制造过程中对生产工艺严格把 关。 5．8 整机的匹配性 在干燥机的设计中，整机匹配性非常重要。这包括 产量和排湿风机处理风量，以及与热油暖风机风量间 的匹配情况；排湿风管管径的确定、风机风量、旋风分 离器处理风量的大小均应通过气力运输计算后获得。 这样，在刨花干燥过程中，才会获得良好的排湿分离效 果，从而得到我们所需的合格干刨花。 主要参考文献： [1] 高家炽主编．木材加工工艺学[M]．东北林业大学出版社，1989． [2] 李维礼主编．木材工业气力输送及厂内运输机械 [M]．中国林 业出版社，1993． [3] 陆仁书主编．刨花板制造学[M]．中国林业出版社，1994． [4] 杨兆金．导热油为热介质的转子式刨花干燥机的热量计算[J]． 林业机械与木工设备，2002，30(12)：20-23． 第33卷 2Oo5年 第 3期 维普资讯 http://www.cqvip.com