在降速干燥阶段,排除的是临界水分以下的水分,即大气吸附水,坯体没有收缩,不会产生干燥裂纹。
但要注意的是,干燥结束时如果残余水分太高(俗称不干),没有达到平衡水分,则会对下道生产工艺(焙烧)有影响,较高水分的坯体进入焙烧窑炉后,会影响余热带升温,或者正常升温时坯体产生炸裂。
1 旋风器的结构及其工作原理
对于逆流干燥室,如果只是简单地从干燥室坯体出口送入干热空气,从干燥室坯体入口排除湿空气时,虽然干燥介质有一个从较高温度降到较低温度,由干燥转为被水蒸汽逐步饱和的过程,与坯体在不同干燥阶段对干燥介质的要求大致相符,但远远为达到干燥过程的精确要求。首先,码放在干燥车上的坯体从上至下不能够均衡干燥;其次,在每一个干燥段,干燥介质的温度、湿度与风量是不可控的;第三,连续的大风量送风会使得坯体水分的内扩散极不平衡。
旋风器正式为解决上述问题而研发的干燥辅助设备之一。旋风器是一种导型风机,配置于单层码放的大型隧道干燥室及室式干燥室中。
为了防止干燥室内湿热空气对电气设备的损伤,旋风器的动力系统安装在干燥室的顶上,工作系统安装在干燥室的内部。这样也便于对旋风器的维护。
旋风器由送风扇、风筒及风筒旋转机构三部分组成。在干燥室的顶上设有一台电动机带动干燥室内风扇高速旋转,吸入干燥介质向风筒内送风。风筒是一个八棱状的锥形筒,在风扇的下部,与风扇同心。在锥形筒的两个对称侧面设有与干燥车等高的喷风缝隙,缝隙上安装有多叶导向板用于提高调节出风角度。在旋风器顶部风扇的转轴上套有一个空心转轴,与风筒同心相连,由另外一套动力系统带动风筒缓慢可逆旋转。风筒的驱动装置可以每台旋风器配置一套,也可以几台旋风器共用一套。
旋风器布置在两组干燥通道的中间,旋风筒两侧的喷风口向两边干燥车上的坯体扫风,扫风旋转角度180℃。研究表明,旋风器扫风穿过坯体陈列的有效距离大约为2.5m左右,超过这一距离后,由于气体的相对湿度增加,温度降低,气流呈下沉趋势。所以旋风器的纵向彼此距离一般不超过5m,码放坯体托盘的宽度尺寸不超过2m。为更均衡地扫风,干燥车通道两侧的旋风器错位布置。旋风器的大型隧道干燥室中的平面布置见图5.
2 旋风器在不同干燥阶段的应用
由图3可以看出,由于干燥室外部管道送入干燥室内部的干热空气由阀门控制,所以旋风器吸入的干燥介质既可以是外部热源提供的干热空气,也可以是干燥室内部的湿空气,还可以是两者不同比例的混合气体。这样能就能够实现对不同干燥阶段干燥介质参数进行有效地控制。
在排潮阶段,正常情况下此干燥阶段以干燥室内的湿空气循环为主,主要是限制外扩散速度在一个非常低的水平上。也就是旋风器吸入干燥室内部的湿空气,然后又通过喷风口喷向干燥室内。但要注意干燥室排除湿空气的相对湿度,据此决定外部干热空气管道阀门的开度,如果相对湿度已经临界饱和,可以适当开启干热空气管道阀门,让旋风器送出的湿空气适当提高,相对湿度适当降低,防止湿空气冷凝。
在等速干燥阶段,旋风器以送湿热气体为主,将外扩散速度限制在一个中等水平上,以保证坯体水分内外扩散的平衡,防止坯体干燥开裂。也就是旋风器吸入一部分干燥室外的干热空气与一部分干燥室内部的湿热空气,然后在旋风筒内混合,通过喷风口喷向干燥室内。这时,干热空气管道阀门的开度适中。由于这一干燥过程比较漫长,一般可将这一段的干热空气管道阀门分为两组控制,两组阀门开度大小略有不同,先小后大,让旋风器送出的混合气体的温度,相对湿度稍有变化。
在降速干燥阶段,由于坯体水分已在临界水分以下,不存在坯体开裂的危险,所以旋风器以送干热气体为主,将外扩散速度尽可能提高。也就是旋风器几乎全部吸入干燥室外部的干热空气,然后通过喷风口喷向干燥室内。这时干热空气管道阀门的开度最大。这一干燥过程必须保证坯体的残余水分达到平衡水分,防止坯体不干。
由于二次码烧干燥室的坯体是单层码放,且码放一定层数,结果导致干燥室尺寸非常大。旋风器锥形风筒、与干燥车等高的多叶导向喷风口、与旋风器工作区域相匹配的干燥车尺寸有效的解决了干燥室完整不同部位的坯体,每一个坯体的不同表面,几乎具有相同的干燥环境。
不管是在哪一个干燥阶段,旋风器锥形风筒的缓慢扫风,对于坯体水分内扩散的平衡与极大的帮助。当坯体被旋风筒扫风时,主要进行的是外扩散,坯体表面水分被带入到干燥介质中,扫风过后,外扩散基本不在进行,而留有充裕的时间让坯体内部的水分向表面迁移补充,也就是主要进行的是水分内扩散。风筒扫风再次进行时,又是水分外扩散,然后又是水分内扩散。这样依次循环,使得内外扩散十分均衡,坯体表面与坯体内部保持同等的干燥速度。
3 结束语
综上所述,坯体的干燥过程主要是热扩散、水分内扩散及水分外扩散的过程,这一过程相当复杂。三种过程的平衡是消除干燥缺陷的主要条件。依据坯体的温度、水分、干燥速度与实践的关系,干燥的实际过程可依次分为升温、等速干燥、降速干燥三个阶段。
旋风器依据干燥过程的特点而设计,能够适应不同的干燥阶段。旋风器在二次码烧干燥室中的应用,对于提高干燥质量,消除干燥缺陷很有意义,配置旋风器的二次码烧干燥室几乎不会产生任何干燥废品。
旋风器的设计与选用,先应根据生产产品及其工艺要求确定干燥车的平面尺寸与高度尺寸,然后依生产规模确定干燥室的长度尺寸与通道数量,进而设计或选用合适尺寸、合理参数的旋风器,最后对旋风器在干燥室中进行平面布置,千万不可盲目套用。
不管干燥室设计有几条干燥通道,所有处于同一干燥阶段的旋风器同步控制,每个干燥室按干燥阶段一般分为4个自动控制区域:升温与排潮区域、等速干燥区域一、等速干燥区域二、降速干燥区域。作者黄永新,韩璐
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