化工工藝殘渣固形燃料攪拌混合設(shè)備設(shè)計

1、<p>　　化工工藝殘渣固形燃料攪拌混合設(shè)備設(shè)計</p><p>　　摘要：化學(xué)工業(yè)固體廢棄物簡稱"化工固廢"，是指化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體、半固體或漿狀廢棄物，包括化工生產(chǎn)過程中進行化合、分解、合成等化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品（含中間產(chǎn)品）、副產(chǎn)品、失效催化劑、廢添加劑、未反應(yīng)的原料及原料中夾帶的雜質(zhì)等，以及直接從反應(yīng)裝置排出的或在產(chǎn)品精制、分離、洗滌時由相應(yīng)裝置排出的工藝廢物，還有

2、空氣污染控制設(shè)施排出的粉塵，廢水處理產(chǎn)生的污泥，設(shè)備檢修和事故泄漏產(chǎn)生的固體廢棄物及報廢的舊設(shè)備、化學(xué)品容器和工業(yè)固廢等。這些固體廢棄物成分往往十分復(fù)雜，主要有雜環(huán)類物質(zhì)，含有硫、氮、氯等有機物，且大都有毒性，需要進行無害化處理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：化工固廢；攪拌設(shè)備；副產(chǎn)品；無害化處理；設(shè)備選型；循環(huán)經(jīng)濟；可持續(xù)發(fā)展</p><p><b>　　1引言</b&g

3、t;</p><p>　　近年來，利用城市固廢制備固廢衍生燃料已成為廢棄物處理研究的熱點。在發(fā)達國家如日本等國的各研究機構(gòu)對此項進行了詳細的研究開發(fā)，各設(shè)備生產(chǎn)廠家都開發(fā)了相關(guān)的RDF生產(chǎn)、利用設(shè)備。我國近幾年對RDF技術(shù)也進行了研究，但主要集中在城市垃圾相關(guān)的RDF技術(shù)，對產(chǎn)業(yè)的廢棄物，特別是化工工藝殘渣的處理利用方面尚未見報道。</p><p>　　2固體混合的影響因素</p&g

4、t;<p>　　與液體攪拌相比，固體混合不具有自身擴散的性質(zhì)，因而必須施加外力才能強制流動。影響混合的因素，除混合設(shè)備和操作條件外，固體粉粒體的性質(zhì)、包括粒子的粒度與粒度分布、粒子形狀、表觀密度、表面性質(zhì)、靜電荷、水分含量、休止角、流動性、凝聚性，對混合過程的影響極大。</p><p><b>　　3混合過程機理</b></p><p>　　粉粒體混合時

5、有三種基本的混合機理。</p><p>　?。╨）擴散混合。粉粒體在小尺寸范圍內(nèi)的隨機運動，即增加單個粒子移動性所引起的局部混合。只要不同時存在離析作用，擴散混合能使固體間的混合高度均一，擴散混合作用一般發(fā)生在不斷新生表面上并再分布，或發(fā)生在眾粒子相互間的移動性增加時。前者如鼓式混合器中進行的混合操作，后者如沖擊磨中進行的混合過程。</p><p>　?。?）對流混合或移動混合。粉粒體進行

6、大尺寸的隨機運動，即粒子成批地從一處移動到一處，從而形成環(huán)流并同時進行混合。</p><p>　?。?）剪切混合。在物料內(nèi)部粒子之間相對移動產(chǎn)生的混合。混合過程中發(fā)生的對流、剪切和擴散三種混合機理不可能在各自的區(qū)間獨立起作用，而是隨混合過程進行同時出現(xiàn)，如圖所示。雖然每種型式的混合設(shè)備會同時出現(xiàn)三種混合機理，但總是只有一種機理起主要作用。</p><p><b>　　4混合設(shè)備的

7、分類</b></p><p>　　4．1容器回轉(zhuǎn)型混合設(shè)備</p><p>　?、龠m用于物性差異小、流動性好的混合，可以獲得較高的混合精度，但對粒徑比等物性差異大、流動性差的物料，采用該種型式大多數(shù)情況下不能得到良好的效果；</p><p>　　②裝料系數(shù)低，一般為0.3-0.4；</p><p>　?、圩罴鸦剞D(zhuǎn)速度，即處于最佳混

8、合狀態(tài)的速度一般為臨界速度的50%-80%；</p><p>　?、茉O(shè)備容易清洗，適合于多品種小批量生產(chǎn)；</p><p>　?、莼剞D(zhuǎn)速度慢、適合于易磨損物料的混合；</p><p>　?、奕萜骰剞D(zhuǎn)空間大，但伴隨回轉(zhuǎn)容易一起負荷變動，因而需要設(shè)置安全柵和牢固的基礎(chǔ)；</p><p>　?、哌M出口的地位較困難。</p><p

9、>　　4.2容器固定型混合設(shè)備</p><p>　　①機種多，不僅可以滿足各種物性粉粒體的混合，也可用于粉粒體中添加液體的混合；</p><p>　?、谝蛉萜魇枪潭ǖ?，混合設(shè)備與粉粒體進出料裝置容易連接；</p><p>　?、垩b料系數(shù)大，一般為0.5-0.6；</p><p>　　④設(shè)備清洗困難，適合于少品種大批量生產(chǎn)；</p&

10、gt;<p>　?、荽嬖跀嚢铦{葉磨損和軸封部件粉塵等問題。</p><p>　　4.3復(fù)合型混合設(shè)備</p><p>　　這類混合設(shè)備是在容器回轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)上，在容器內(nèi)部增設(shè)了攪拌物料用的葉片，以增強物料的混合和分散作用，從而提高混合效果。如在常用的滾筒、V型、雙重圓錐型等混合設(shè)備中，分別設(shè)置了特定的葉片，便構(gòu)成了復(fù)合型混合設(shè)備。</p><p>　　5

11、混合容器幾何尺寸的確定</p><p>　　5.1容器容積的確定</p><p>　　因而欲求容器的容積，首先必須將產(chǎn)量化成單位時間的體積量，然后根據(jù)操作工況（間歇或連續(xù)），采用相應(yīng)的公式計算。己知本設(shè)計設(shè)備的處理量為50kg/h，采用連續(xù)操作，則容器容積可根據(jù)式（1）確定：</p><p>　　V=V't(1+€%`)/€%om （1）</p>

12、<p>　　式中： V'要求每小時處理的物料的體積，m3/h；t為每批物料的處理時間，h； €%`為攪拌容器的備用系數(shù)，一般為0.1-0.15；€%o 為裝料系數(shù)，根據(jù)實際生產(chǎn)條件或試驗結(jié)果而確定；m為伺樣容積的攪拌容器的臺數(shù)，臺。</p><p>　　5．2容器內(nèi)徑和高度的確定</p><p>　　一定結(jié)構(gòu)型式攪拌器的槳葉直徑同與裝配的攪拌罐體內(nèi)徑有一定的比例范圍，

13、隨著罐體長徑比的減小，即高度減小而直徑放大，攪拌器槳葉直徑也相應(yīng)放大。在固定的攪拌軸轉(zhuǎn)速下，攪拌器功率與攪拌器槳葉直徑的5次方成正比。所以，隨著罐體直徑的放大，攪拌器功率增加很多，這對于需要較大攪拌作業(yè)功率的攪拌過程是適宜的，否則減小長徑比只能是無謂地消耗一些攪拌器功率，長徑比則可以考慮選得大一些。</p><p>　　在確定了攪拌容器的容積V之后，必須選擇適宜的容器裝液高度與內(nèi)直徑之比值（以下簡稱裝液高徑比），

14、以確定筒體的內(nèi)徑D和高度H。</p><p>　　對于帶錐形封頭的容器，可先忽略封頭的容積，由式（2）先算出標準直徑D，再通過式（3）計算筒體高度。</p><p>　　V€%o=€%iD3(HL/D)/4 （2）</p><p>　　H=4(V-Vd)/(€%iD)（3）</p><p><b>　　6攪拌器的選用</b&g

15、t;</p><p>　　高豁度流體混合操作通常都處于層流狀態(tài)，其對應(yīng)的薪度范圍為1-1000Pa·s。高勃度的流體在層流下操作，沒有明顯湍動，流體離開攪拌器后，其能量很快耗散，因此不能通過流體的翻騰來造成容積循環(huán)，往往采用直接大面積推動流體使之達到混合，最常用的攪拌器有錨式，框式，螺帶式，螺桿式等。錨式攪拌器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，由于缺乏軸向循環(huán)流動，混合效率較低。</p><p&g

16、t;　　7固體混合設(shè)備的功率計算</p><p>　　電動機額定功率可按式（4）確定:</p><p>　　PN=(P'+PS)/ €%`（4）</p><p>　　式中： PN為電動機功率，kW； P'為攪拌器功率，kW； PS為軸封裝置的摩擦損失功率，kW； €%`為傳動裝置的機械效率。擺線針輪行星減速機傳動裝置的機械效率€%` &gt;

17、0.9。</p><p>　　7.1攪拌功率的計算</p><p>　　功率P是攪拌器的轉(zhuǎn)速與所加扭矩的乘積，而扭矩可從槳葉表面局部壓力分布積分而得，這樣就可求出無因次壓力p*和無因次功率之間的關(guān)系:</p><p>　　p*∝N/€%jn3dj5 （5）</p><p><b>　　若取</b></p>

18、<p>　　Np=N/ €%jn3dj5（6）</p><p><b>　　則</b></p><p>　　P'= N/ €%jn3dj5 （7）</p><p>　　根據(jù)蘇聯(lián)等人的著作推薦的螺桿式攪拌器的尺寸參數(shù)為： dj/D=0.4-0.44， </p><p>　　h/dj=0.6-2.5， s/

19、D=1， H/D=0.8-3.5。在層流區(qū)操作時，不帶導(dǎo)流筒的螺桿式其功率準數(shù)為:</p><p>　　Np=70(h/dj)(Re)-1.0（8）</p><p>　　雷諾數(shù)Re由式（9）確定:</p><p>　　Re=€%j Nd2/ €%e（9）</p><p>　　式中：Re為雷諾數(shù)； €%j 為流體密度，kg/m3；N為攪拌槳轉(zhuǎn)速

20、，r/s；d為攪拌槳直徑，m； €%e為流體粘度。</p><p><b>　　8結(jié)束語</b></p><p>　　化工殘渣固形燃料技術(shù)在對這些產(chǎn)業(yè)廢棄物進行處理的同時，能有效地回收利用能源和資源。因此，開展此項技術(shù)研究開發(fā)，不僅具有十分重要的現(xiàn)實意義，而且對我省的生態(tài)省建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展也具有積極的促進作用。</p><p><b>