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噴霧干燥法生產(chǎn)顆粒保護(hù)渣的水分控制

　　保護(hù)渣保護(hù)渣噴霧干燥法生產(chǎn)顆粒保護(hù)渣的水分控制徐萌1韓文殿2金山同1（1北京科技大學(xué)冶金學(xué)院2鋼鐵研究總院連鑄中心）保護(hù)渣料漿霧化后的液滴在干燥室中的停留時間和干燥所需的時間，并比較不同進(jìn)風(fēng)溫度下與不同直徑的液滴間的關(guān)系。結(jié)果表明，進(jìn)風(fēng)溫度越高，銦粒保護(hù)渣中水分含量越低，進(jìn)風(fēng)溫度大于500T后，水分含量變化平緩；液滴直徑越小，水分含量越低。

　　1前言控制保護(hù)渣中水分含量的目的是防止保護(hù)渣在使用過程中出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，從而影響保護(hù)渣的熔化、傳熱等性能。保護(hù)渣中的水分在一定程度上還影響渣的流動性。如果保護(hù)渣中含有較多水分，將影響保護(hù)渣的導(dǎo)熱，還有可能使鋼液吸氫和增氧。因此，保護(hù)渣水分含量的控制極其重要，從生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和的總結(jié)來看，一般將保護(hù)渣中水分保持在0.5%以下。

　　顆粒保護(hù)渣在連鑄生產(chǎn)中已占有主導(dǎo)地位，通過噴霧干燥法進(jìn)行顆粒保護(hù)渣的生產(chǎn)已是國內(nèi)外普遍采用的方法。結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)情況，并通過理論分析對空心顆粒保護(hù)渣的水分控制進(jìn)行了研究。

　　2試驗(yàn)裝置噴霧干燥工藝運(yùn)用干燥和霧化兩項(xiàng)技術(shù)，其霧化的對象物為溶液或懸浮液，俗稱料漿。料漿在壓力下被霧化成液滴進(jìn)人干燥室，與熱空氣接觸，液滴中的水分被蒸發(fā)進(jìn)入熱空氣中，液滴就凝聚成空心球狀的顆粒，得到所需要的保護(hù)渣產(chǎn)品。噴霧干燥工藝簡圖見。

　　從看出，干燥后保護(hù)渣中水分含量隨進(jìn)風(fēng)溫度的升篼而降低，到500左右水分含量基本在0.5%附近；此時，水分含量隨溫度升篼而降低的幅度減小，，因?yàn)殡S著水分含量減小，干燥速率降低，水分干燥就越困難。

　　4計(jì)算和分析從熱量平衡基礎(chǔ)知道，要完成一定量的水分蒸發(fā)量必須維持一定的熱風(fēng)進(jìn)出口溫差。但是霧滴在干燥室中停留的時間很短暫，這就需要研究干燥的動力學(xué)條件干燥速率或干燥時間。沒有足夠的干燥時間，就不能實(shí)現(xiàn)干燥的目標(biāo)。

　　由于霧化后的霧滴粒度是一個分布U（有研究表明是正態(tài)分布），因而各粒度霧滴的停留時間和干燥時間都不相同。因此，必須研究霧滴粒度對干燥的影響，粒度不同，霧滴飛行的軌跡和停留時間以及干燥時間都不同。表1為五種粒度的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，為5種粒度液滴飛行軌跡示意。飛行的軌跡還影響到干燥室直徑和高度的設(shè)計(jì)。根據(jù)生產(chǎn)保護(hù)渣的具體情況，通過噴霧塔內(nèi)不同直徑霧滴的運(yùn)動計(jì)算和干燥時間的確定，驗(yàn)證兩者的匹配性和干燥設(shè)計(jì)的合理性，并分析影響保護(hù)渣中水分含量的因素。

　　表1五種粒度的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)標(biāo)號粒度/fun質(zhì)量/% 4.1液滴所需干燥時間的計(jì)算霧滴干燥過程可分為恒速干燥階段和降速干燥階段。恒速干燥階段是水分由液滴內(nèi)部很容易移動到表面，足夠補(bǔ)充表面汽化所失去的水分，以保持表面飽和，液滴溫度為濕球溫度。隨著水分含量的降低，水分移向表面的速度開始小于表面汽化速率，此時的水分含量稱為臨界濕含量；此后，表面不再保持潤濕，干燥速率不斷下降，直到完成干燥為止，即降速干燥階段。液滴和具有一定溫度的空氣接觸所需的實(shí)際蒸發(fā)時間，取決于液滴形狀、化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)和固體濃度。實(shí)際蒸發(fā)時間是恒速干燥時間和達(dá)到所需濕含量的降速干燥時間之和。

　　據(jù)馬歇爾的推導(dǎo)，含有不溶性固體的液滴所需的總干燥時間等于恒速和降速干燥階段所需時間之和，即：蘇鶴祥的文章中將馬歇爾的降速干燥式修正為：表2修正后不同進(jìn)風(fēng)溫度下液滴干燥時間的變化項(xiàng)目參數(shù)進(jìn)風(fēng)溫度/出風(fēng)溫度/t產(chǎn)品溫度/臨界空氣溫度/巧停留時間和干燥時間的比較為不同液滴的干燥時間隨風(fēng)溫的變化及對應(yīng)的停留時間比較，圖中粗實(shí)線代表液滴的干燥時間，細(xì)實(shí)線代表液滴的停留時間，并忽略了風(fēng)溫變化對液滴停留時間的影響。

　　從中曲線可得出，提高進(jìn)風(fēng)溫度，相應(yīng)的進(jìn)出風(fēng)溫差大，干燥所需的時間就短。最終的結(jié)果是表現(xiàn)為顆粒渣中的水分降低，這一結(jié)論與實(shí)踐相吻合。降低進(jìn)風(fēng)溫度，千燥所需的時間就長，霧滴中的水分不能被干燥到所要求的水平。

　　不同的液滴粒度在干燥室中的停留時間和所需的干燥時間均不相同。霧滴直徑越大，停留時間越保護(hù)渣-A千燥時間-B干時間——C干燥時間一o-D干燥時間干燥時間運(yùn)動時間+B運(yùn)動時間——C運(yùn)動時間+D動時間一E運(yùn)動時間不同液滴的干燥時間隨風(fēng)溫的變化及對應(yīng)的停留時間的比較短，所需的干燥時間越長；反之，霧滴直徑越小，則停留時間越長，而所需的干燥時間越短。因此，在給定的溫度條件下，霧滴粒度越小，干燥后的水分含量越小，所以希望霧滴的粒度越細(xì)越好。粒度越細(xì)，總的表面積越大，傳熱和傳質(zhì)的面積也就越大，干燥速度越快。就現(xiàn)有的工藝條件和設(shè)計(jì)來說，顆粒粗細(xì)不同干燥結(jié)束后所含有的水分也不同，粗顆粒中水分可能大于0.5%，細(xì)顆粒中水分可能小于0.5%，但是平均水分含量能滿足要求或低于要求。

　　停留時間存在一個極小值，其對應(yīng)的粒度在A類和C類之間，當(dāng)粒度大于極小值粒度時，其停留時間開始增大，前提是干燥室的篼度無限高。然而，此時停留時間的增長速率比干燥時間的增長速率要慢，所以總的來說，粒度越大，干燥后的水分含量越高。

　　5結(jié)論（1）進(jìn)風(fēng)溫度提高，干燥速率增大，則霧滴所需的干燥時間縮短，有利于使產(chǎn)品中水分降低。在目前生產(chǎn)中蒸發(fā)量的條件下，進(jìn)風(fēng)溫度為500左右時，保護(hù)渣中水分含量能降低到0.5%以下，但其出風(fēng)溫度達(dá)到250左右，熱量利用率僅為50%，所以應(yīng)該降低出風(fēng)溫度，以提高熱量利用率。

　　（2）霧滴粒度越小，干燥傳質(zhì)的比表面積越大，干燥所需的時間越短，霧滴在干燥室中停留的時間也越長。所以，粒度越小，越容易被干燥。存在一個臨界粒度，即此粒度的霧滴干燥時間恰好等于停留時間，在此時間的霧滴正好被干燥到合格水平，即0.5%.大于臨界粒度，則顆粒中水分將大于0.5%；反之，顆粒中水分將小于0.5%.保護(hù)渣料漿霧化后不可避免地存在大于臨界粒度的霧滴，這部分霧滴盡管不能被干燥到合格水平，但是如果所占的重量百分比較少，則不會影響總體的水分含量達(dá)到合格。

收錄時間:2016年01月17日 10:29:56 來源:中國干燥劑網(wǎng) 作者:匿名 上一篇：遠(yuǎn)紅外線在干燥器和加熱器上的應(yīng)用  (電腦版  手機(jī)版)

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