烘干滚筒叶片的设计及沥青混合料的运动分析

1、烘干滚筒叶片的设计及沥青混合料的运动分析ift干滚筒是用来加热烘十澀冷物料的牧胃,11.花较窥的时何内便涮冷制料充分脫水，并达到所需的富度.滚筒内的颗粒勒料在滚筒叶片的作用卞被反复的提起、鼬洒，同时沿轴向向前移动，颗粒物料在运动的过程中和高規热烟气发生接触.将热用传递拾物料121L由于所涉及的工程量及耗资大，所以为了提高生产质基、节的成本.煤干滚筒性能除了要禰足生产耍求外还耍保证有牧高的加鶴效率.rti整伞烘干过程设计到传撼传«颗粒物料的运动极KK杂滿耍对烘T裝H及物料运动进行深入的研%同时滾筒叶片的设置是否含理肚接决建着烘干效果的好坏因此以下部分将对叶片结构和物料运动进行详细分析.

2、提料叶卄绘识F滚薛内部段为申喪的沛件.叶片可11将输送逛滚筒内的抑斡沿皑的运动轨迹进行推进并反复的挺起s抛洒.程滾筒截面IJ松成均布的料帝，返样可便得01粒物料与热焰气获得最大的接触面枳，增强传热传嫌效果.提料叶片的錯构、散尿、安装角等参数对物料在滾筒内的运动曲线影响很大，常见的烘干滚简叶片形式一般可分为:折弯塑19弧曲统型-分别如下图2和国2J所示it*l22冏虹业狂世析弯型叶片；这种叶片是用順形钢板进行折缚附戚所需的疤状，是目储应用最为广泛的烘干叶片形式，它具仃结构简单、方便可靠等优点，rfirn身结构简號的特点，所以维修起来方便快捷.在很多烘干设备里得以应用.恻弧曲线型:这种叶片结构轮廓

3、多由光滑的曲线构成,克服了折弯型叶片在横截面上抛洒物料过于集中的缺陷，由于提料叶片上和颗粒物料相互z间容易脱离，所以较容易比戍妙匀的料帘，增加了物料与热烟气的热接触而枳、提高了烘干效率、降低了能耗，实现了物料与热烟气的充分换热。折弯型叶片虽然具仃简収、易修等优点，但在使用中也存在一定的缺陷，当提料叶片将颗粒物料从滾筒底部提起到一定高度后，在物料自重、摩擦力等因素的综合作用下，颗粒物料开始从提料叶片上卜滑进行抛洒.然后落I叫滚筒底部.在颗粒物料与热刷气接触的整个过程中.物料的滞留时何较短，与热烟气的接触丽枳较小冋落到滚筒底部的物料只有农面的少部分物料与热烟气进行传热.整个过程传热传质时何不充分，

4、直接彫响了烘干滚筒对颖粒物料的烘干败率。同时，山r抛洒的物料在滚筒截而上分布不均.造成料帘只分布丁滚筒截而的部分区域，导致出现了“风洞”现線，曲出现风洞的地方阻力较小，所以大量热炯气还未与颗粒物料进行充分的热接触，就从风洞中流出造成犬的热量散失同时也加剧了除尘敛担.风稠的存在使得滚筒的热交换性能差.不利于热效率的提髙,26-27-281随着人们对传热传质过程的更进一步认识研丸，逐步乂提出了几个折弯叶片的改进方案.如下图2.3所示:图中的改进方案可以改善料帘的分布便得烘干滚筒截面较大角度范闱内都产生均匀的料帘,提高了热烟气和颗粒物料的接触面枳、尽可能的减少了热损失。根据提料叶片结构角的不同，折弯

5、型叶片又可以分为：直角型、悦角型、純角型.结构如下图2.4所示:不同的叶片结构何决定了其不同的E作持点，ilrf-H用和钝ffj型折弯叶片与烘干滚筒内壁所形成的开口较大,所以适用烘干物料为较大粒径或者粘性物料时安装使用。相反，锐角型折弯叶片开LJ牧小，适用粒径较小的烘干物料或粉状物料.叶片的设计要求及设计方法II询，我国便用的沥青料拌和站烘干滚筒冬采用强制式逆流加热，湿冷物料从接料口加入后，在叶片的推动及醸力的作用下下按着持定的运动轨迹从滾筒的上瑞向下端移动,：9J0,o首先会对进行物料进行预热，进而物料向前移动并在烘干滚筒横截面上形成均匀料帘与热烟气充分接触烘干，再者进入滚筒末端被加热至所需

6、高温,随后从卸料L1排出。很据叶片不同的作用效果，可以将烘干滚筒分为三个不同的区段：预热区、烘干区和加热区。为了达到良好的样料效果耍求滚筒叶片设计必须保证具备以下功能：（I）物料在烘干滚筒的进料区段町以快速向内移动：<2）物料在烘干滚筒的烘干区段要能够形成均匀的14帘且减少风洞的出现：（3）物料在烘干滚筒的加热区段耍避免物料阻挡燃烧器火焰，减少由燃油雾滴彼丹料撞落所造成的机械不完全燃烧损失：<4）不仅耍尽可能地减少烘干滚筒筒壁发生的热呈枚失.同时也要避免高温辐射对筒樂的破坏.由不同的区端物料的运动形式不同因此烘干滚筒叶片应没计为组介式提料叶片形式，在不同的区段很据物料运动的持点选用

7、不同形式的叶片.三个区段详细划分如E图2.5所示：图2.5烘干滚筒平而展开图I区段一般是指烘干滚筒的预热进料区，这一区段长度大约占滚筒总长度的1/1()，此区设叶片负责将新添加进來的物料向滚筒内部推移，并与即将排出的热烟气的用气接触进行预热,因此一般选用赛头螺带形叶片.螺旋升角很据作用物料性质的不同选用不同升角的叶片，一般在45。-60。之间取值,叶片的数量则由烘干滚筒的直径来决定.关系如下表21所示：农2.1叶片数址和滾筒住径的先系筒体斤径D/mI区段螺旋头数1区段长度114&40(040£)D144810-1224以t16本文主要针对泉3()0()型进行研究，这里设宜16

8、片螺帯叶片，氏数量和长度都很据滚筒长度来进行确定.此区段叶片形式如F图2.6所示:图2.6筝头螺带叶片II区段是折滚筒的烘干区.这一区段长度大约占总长的一半以上，II区的叶片就是要将物料多次的提起、抛落来形成均匀的料帘，与热烟气形成良好的接触，工程上常采用L型折弯叶片，同时可根据滚筒长度来设定叶片的排数,每排间距为50mm-100mm,叶片设fi时应保证相邻的两排叶片在恻周方向互相H开一定的角度,这样有益于传热.一股悄况下II区段又可以分为A、B、C三小段，A段叶片处于燃烧圧气出口附近，过密集的料帝会造成过多粉尘被帯至除尘系统，加重了除尘员担，C段叶片距离燃烧火焰狡近，过密集的料帘会阻拦热烟气

9、的后部的传热，彫响传热.同时料帘也不能过疏散.引起风洞的出现，会造成热效率低下，烘干加热难。鉴以上因素的考虑，II区叶片设宜中B段相比较A、C端叶片数量较藝.形成一个两头疏，中间密的布肘.这样才能保证良好的烘干效果。III区段是指滚筒的加热区.这一区段长度大约占总长的1/3.III区段一般可分为D、E两小段,D段叶片多采用双斗型提料叶片,物料始终留存在叶片中并内沿着滚筒内壁向前移动，不会产生料帘，从而避免了物料跌落撞上燃油滴，造成机械不丸全燃烧损失，同时物料吸收了大虽:的热能，避免了高温对滚筒壁的损伤，减少了筒壁的热散失.E段一般选用不起提料作用的小空推料叶片.恨据匸作内容的不同，烘干滾筒可分

10、为三个区段且每个区段的叶片布局都互不相同，都是由各个区段的热交换性质所决定的叫叭预热区温度较低.一般采用多头螺带形叶片，低沮区叶片长度忖小.町采用悍接或者螺栓连接在滚筒上：烘干区和加热区属高隘区，烘干区冬采用L型折弯叶片，加热区多采用双斗型提料叶片，111这两区处于高温区，为了防止烘干滾筒和叶片Z间受热产生不均匀形变，多采用螺栓连接。为了保证赖粒物料运动的连续性和料帘的均匀性，提料叶片常采用分段交错式拮列即每排叶片Z何都相互错开一定的角度.这样可以避免产生风洞，保证了燃烧用气的富度不至F过高，并提髙了热效率.烘干滚筒一般倾斜或水平放習并可I主旋转，当湿冷额粒物料送入进料I后，在叶片的带动下向滾

11、筒内部推进.首先与燃烧用气接触对物料进行预热，预热的同时在車力和叶片的作用下继续向筒内做螺旋线式的移动，随后烘干区的提料叶片乂将物料提起升到一定高度，然后乂开始卸料形成料帝，被抛洒的物料与热烟气进行充分的烘干加热过程.Z后乂冋落至滚筒底部.进行卜一次的循环.颗粒物料在烘干滚筒内的运动是极其复杂的，物料的运动取决r多种因索以及物料口身的待性.为了研兀并提高物料与热烟气传热传质过程的热效率，我们就盅耍更加深入的了解物料运动的規律和待性,34J5'.本文主要针对某3000型沥青料拌和设备.滚筒长度9m、直径2.65m、倾角3.8。、滚筒转速7r/min.以F将对最常用的L型折弯提料叶片的起始

12、枪洒角和终止拋洒角进行分析研咒。221起始抛洒角的分析颗粒物料伴随着烘干滚筒的转动，在提料叶片的作用下，物料从滚筒底部被提起转过一定的角度后，开始沿着叶片上料堆的丧面逐渐往下滑落形成料匍.颖粒物料从静止到抛洒过程中始终受到重力W=吨、离心力气=mfi/R、提料叶片对物料的摩擦力F的作用，滚筒用速度为他，详细受力情况如下图2.7所示：图2.7叶片上物料颗粒受力图观在设作用力G垂直J-颗粒物料口由表面,则有:WG=lsin-“）+Wsin（90。-.）=Wcos.+亦Rsin（0-0）<2.1）g式中：0一一物料的起始抛洒角:重力加速度,一般収9.8m/s2:R-滚筒半径:经分析可知.若Ic

13、os（90<>-）>fWcos4-sin（-0）4-牝。s仏-0）时>则Kg颗粒物料可沿料堆I由表面下滑。式中f是指物料间的摩擦系数，0是指叶片竭点和滚筒中心的连线与水平线Z何的夹用上式经过整理可得：1-fcosO+sin0)g(2.2)由吐的绝对值很小.很据微分近似公式（1+41+ax,这里afl/.l.上式可近似为：tan>f+|1+f2los（2.3）g从上式中可看岀起始抛洒角跟滚筒转速、滚筒半径、物料摩擦系数有关.由J±1值很小，f+心（+厂卜“"f,由此可见貞角折弯叶片的起始抛洒角0:就约等g于颗粒物料的自然休止角不同的物料有不同的自

14、泯休止角这里我们取n然休止角为25。进行研由式（2.3）可知：起始抛洒角都是随着滚筒直径和转速的增大而增大.同时又因为吐（I+fos的值远小T-f所以可育出滚筒的转速血、滚筒半径R对起R始抛洒用的杉响比较小.-股可忽略不计.物料摩擦系数f对起始抛洒用的彤响最大，而对r不同粒径的物料在不同的含水率的情况下.物料摩擦系数的人小是不同的.经过实验总结发现：在含水率一定的情况卜，颗粒物料的粒径越大，摩擦系数就越大，进而起始抛洒角就越大，这不利干形成均匀料帘.所以应适当选择粒径较小的物料:颗粒物料分为三种惜况：当为中骨料或粗骨料时.随着含水率的变大摩擦系数越小.因而起始抛洒角越小.这仃利形成均匀料帘：半

15、为细骨料时.随着含水率的变大.摩擦系敌越大，因而起始抛洒角越大.这对形成均匀料帀不利：同时以上的观律不是无限制的单调变化.而是仃-定的适用范圉。222终止抛洒角的分析觀柿物料在叶片的带动卜勺儿孙我筒的转动.不斷的抛洒物料,允到转到某IJ'<叶片上的物料抛洒完毕.W此在整个抛洒过程中.提料叶片上的物料虽是不断变化的，所以可知叶片的终止抛洒角即就是叶片上持料虽为零时叶片所处的角度.关颗粒物料在直角折弯提料叶片上的分布可见下图28所示:i>图2”叶片I：物料的分布关于提料叶片终止抛洒角以及持料呆的相关问题国内外股幺A家已经做了大的研处.这里匸要研究关于直角折殍叶片的计算模型.其屮终II：抛洒用0以及其他备参数的计算如以卜公式:.Rcosa/=arcsin=vRJ-2aRsinof+a2=arctansin©+y)bbcos©+/)+VRJ-2aRsincr+a2(2.4)(2.5)(2.6)式中：©一叶片的结构角.直角折弯叶片U90%见m2.