干燥设备处理的物料难以计数,除各种物料的理化性质及产品的要求不同外,干燥过程物料的热物理性质及加热过程中对干燥系统设备的材料要求更是设计者着重考虑的问题,本文就干燥设备的用材问题提出一些方法,供设计者参考.
1前言干燥设备是应用最广泛的单元设备之一,可以认为,干燥设备的应用已经遍及国民生产的各个部门.对于干燥设备,绝不能简单地认为它仅是热物理方法脱水机械.由于干燥过程中处理的物料不同,含湿种类不同,产品的各项指标也不同.设备的安装地点不同,制造时对干燥设备的选材、设备型式以及制造、安装方法都有不同的要求.正确处理上述问题是成功设计干燥设备的重要因素之一.
2干燥设备的特点
2.1干燥设备的种类到目前为止,已开发成功的干燥设备有几百种之多,常用于工业化生产的也有百余种.对干燥设备的分类方法也有多种,如果按干燥过程的传热方式可分为对流干燥器(如气流干燥器、喷雾干燥器、旋转快速干燥器、流化床干燥器等)、传导传热干燥器(如耙式干燥器、辊筒干燥器)、幅射干燥器(如微波干燥器、远红外干燥器)等.此外,还有结合几种传热方式的干燥设备如桨叶式干燥机等.
2.2干燥设备的特点绝大多数干燥器都是非标设备,主要是因为每台干燥器所处理的物料都不相同,很多干燥条件都随物料的不同而改变,由此导致干燥器结构及材料的改变.所以必需明确待干燥物料的具体参数,如物料状态、所含湿分种类、处理量、干燥过程中物料特性、如有无腐蚀性、燃烧和爆炸性、是否产生静电、产品具体要求、物料的热敏性温度等,才能确定干燥器的各种参数.为此许多干燥器都不能批量生产,在设计过程中必需注意对物料的针对性和对工作条件的适应性.
3干燥设备制造材料的选择方法众所周知,干燥设备的材质是构成干燥装置造价的重要元素,合理的选择材料是控制设备价格的重要手段.一般情况下,选择干燥设备的材料应从以下几个方面考虑:
3.1满足所处理物料的需要干燥设备的主要任务是对给定的物料进行干燥.因干燥器处理物料种类繁多,复盖了粮食、食品、制药、化工、林产品、纸张、冶金等众多领域,产品更是难以计数.被干燥的物料要求千差万别,如化工试剂、药品、电子材料、电工陶瓷材料等干燥过程中绝不能混入铁离子,因此在设备选材上要避免选用碳钢材料.另外,物料中的湿分如果含有酸、碱、盐、有机溶剂等,对不同的金属材料会有腐蚀性.特别在加热过程中,对材料的腐蚀会加剧,所以应根据物料中所含湿分的特点选择恰当的材料.
3.2针对干燥机型式选择材料前面提到,干燥机有多种型式,每种机型工作原理各不相同,因此在选择材料时也应予以充分考虑.如气流干燥器在干燥氧化镁时,因物料在气流管中速度很高,氧化镁物料坚硬,对干燥管转弯壁处磨损严重,因此在这一区域就要设计防磨损结构或选择耐磨材料.再如,与碳钢相比,不锈钢材料导热性能明显低于前者.所以在以传导传热为主的干燥设备中,如果选择不锈钢为主要材料,则设备的换热面积应以不锈钢的导热系数进行计算.工程实例证明,在选择蒸汽换热器时,不锈钢材料要比碳钢材料面积大出30%.
3.3针对干燥过程选择材料物料不同干燥条件也不同,笔者曾设计过一台高温型干燥器,在干燥无机盐的同时还要对其进行聚合反应.要求干燥热空气温度在800℃以上,干燥材料不得不选择价格不蜚的耐高温型不锈钢,但考虑到干燥室并不都处于高温区,根据计算,只在高温区选用了耐高温材料,现已运行一年多一切正常.
3.4针对设备安装环境选择材料在很多情况下,尽管上述条件都能满足要求,还要注意设备安装环境对材料的要求.如果安装在化工厂的设备,环境对设备、对控制系统、电器系统有无腐蚀性都要认真考虑,拿出合理的设计方案.
4干燥设备的防腐方法大多数干燥设备都是以焊接件、平板、筒体组成.真对不同用途的干燥器进行防腐处理,下面介绍几种在材料防腐及制造方法的一些经验.
4.1磷化mm钝化工艺在振动流化床干燥机的制造中,有百分之七十的零件是碳钢结构.工序间周转时间较长,因此表面生成大量的铁锈,涂漆前需用较多的人工来除锈.磷化mm钝化工艺,是通过电学和电化学反应,,通过一次性处理,既可使生满铁锈的钢铁工件,表面呈现出金属的本来颜色,同时在金属表面生成致密的防锈膜层.可以在潮湿的空气中放置十几天,也不会锈蚀.它的操作方法简单,能改善作业环境,减轻劳动强度,节省人力物力.对磷化mm钝化处理液中含有乳化剂、钼酸盐、可溶性磷酸盐和各种酸等,该方法不仅用在上述机型中,其它类似结构或机架都可以采用此法进行防腐处理.
4.2静电粉末喷涂在干燥设备制造上的应用传统的油漆涂料是液态的,其中含有大量的酯酮及烃类等有机溶剂,给生产、储运、施工带来一系列麻烦,易燃易爆且很不安全.因有一定的毒性,挥发到大气中,严重地污染环境.因此,国内外的涂料专家们都在致力于开发少用溶液或不用溶液的新型涂料.这种新型涂料之一便是粉末涂料.
振动流化床干燥机的机上盖板,多是用冷轧不锈钢板制成的,因而成本很高.为什么用不锈钢而不采用普通碳钢,就因为该设备在工作状态会接触到各种腐蚀物料及气体,而不锈钢抗腐蚀性能非常优越,因而采用不锈钢冷轧板制成.
用普通碳钢进行静电喷涂聚酯树脂粉末涂料,其抗腐蚀能力xx与不锈钢相媲美.由于该种粉末涂料具有坚韧、耐久、装饰性好的特点,并具有{zy1}的室外耐候性和耐热性,同时具有{zy1}的耐腐蚀和耐粉化性能、{zy1}的光泽和色光性能,所以,静电粉末喷涂xx适用于干燥器壳体的防腐.
4.3奥氏体镍铬不锈钢焊接的探讨干燥设备中,有许多是板材焊接结构件,大部分板材为1Cr18Ni9Ti(18-8型).焊接过程中常出现腐蚀、断裂等问题.严重影响产品寿命及使用性能.奥氏体不锈钢与普通碳素钢的区别在于导热性差,加热时膨胀系数大,电阻值高.由于奥氏体钢的这些特性,需要采用特殊焊接工艺方法来焊接.晶间腐蚀是高合金钢主要问题之一.这种钢本身耐蚀性高,但焊接过程中降低了耐蚀性.奥氏体钢焊接时其腐蚀形式有:整体,局部,晶间腐蚀.国内某厂引进国外的干燥设备,布袋除尘器的不锈钢架因焊接方法不当破坏了材料的组织结构造成晶间腐蚀,干燥过程中物料中含有酸性成分,,钢架很快造成断裂.
5结束语干燥技术发展到今天,作为一项工程技术,成功与否不仅与干燥理论水平有关,与设备结构、材料选用、加工制造方法的关系也十分密切.综合多种因素,制定合理的加工制造方案具有重要的经济意义.