化工工藝殘渣固形燃料攪拌混合設備設計

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

2、空氣污染控制設施排出的粉塵，廢水處理產生的污泥，設備檢修和事故泄漏產生的固體廢棄物及報廢的舊設備、化學品容器和工業(yè)固廢等。這些固體廢棄物成分往往十分復雜，主要有雜環(huán)類物質，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>　　關鍵詞：化工固廢；攪拌設備；副產品；無害化處理；設備選型；循環(huán)經濟；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對此項進行了詳細的研究開發(fā)，各設備生產廠家都開發(fā)了相關的RDF生產、利用設備。我國近幾年對RDF技術也進行了研究，但主要集中在城市垃圾相關的RDF技術，對產業(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，因而必須施加外力才能強制流動。影響混合的因素，除混合設備和操作條件外，固體粉粒體的性質、包括粒子的粒度與粒度分布、粒子形狀、表觀密度、表面性質、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。在物料內部粒子之間相對移動產生的混合?；旌线^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混合設備的

7、分類</b></p><p>　　4．1容器回轉型混合設備</p><p>　　①適用于物性差異小、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>　?、谘b料系數(shù)低，一般為0.3-0.4；</p><p>　?、圩罴鸦剞D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>　　④設備容易清洗，適合于多品種小批量生產；</p><p>　?、莼剞D速度慢、適合于易磨損物料的混合；</p><p>　　⑥容器回轉空間大，但伴隨回轉容易一起負荷變動，因而需要設置安全柵和牢固的基礎；</p><p>　　⑦進出口的地位較困難。</p><p

9、>　　4.2容器固定型混合設備</p><p>　?、贆C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>　?、茉O備清洗困難，適合于少品種大批量生產；</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復合型混合設備</p><p>　　這類混合設備是在容器回轉型的基礎上，在容器內部增設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備中，分別設置了特定的葉片，便構成了復合型混合設備。</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)），采用相應的公式計算。己知本設計設備的處理量為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)實際生產條件或試驗結果而確定；m為伺樣容積的攪拌容器的臺數(shù)，臺。</p><p>　　5．2容器內徑和高度的確定</p><p>　　一定結構型式攪拌器的槳葉直徑同與裝配的攪拌罐體內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放大。在固定的攪拌軸轉速下，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直徑之比值（以下簡稱裝液高徑比），

14、以確定筒體的內徑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。錨式攪拌器結構簡單，應用廣泛，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為攪拌槳轉速

20、，r/s；d為攪拌槳直徑，m； €%e為流體粘度。</p><p><b>　　8結束語</b></p><p>　　化工殘渣固形燃料技術在對這些產業(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)省建設和經濟發(fā)展也具有積極的促進作用。</p><p><b>