基于烘干筒内叶片结构的研究

摘 要：烘干筒作为颗粒物料烘干加热系统的关键组成部分，其热量的充分利用即热效率是我们所关心的问题。在能耗尽可能少，用时最短完成颗粒物料与热量之间的热交换的前提下，取得最大热效率。叶片对颗粒物料在烘干筒内的烘干加热有着重要的影响，同时对于形成均匀料幕也有重要的影响，因此叶片结构对于节能减排有着重要的意义。

关键词：烘干筒；叶片；热交换；料幕

中图分类号：U415 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160932040

叶片是烘干筒的重要组成部分，叶片的排列有交错式和直排式2种，如图1所示，由于烘干筒内直排式叶片易造成“风洞”现象，且风洞现象严重，热效率低。叶片的数量从17～28片，其作用是推动颗粒物料按照规定的轨迹前进，在烘干筒内壁不同区域安装有不同形状的叶片，将进入烘干筒的颗粒物料反复提升抛撒，使颗粒物料布满整个烘干筒截面，使得热烟气与颗粒物料充分接触，加强传热传质交换，让加热烘干过程有效的进行，避免 “风洞”现象存在。同时，烘干筒内叶片的数量及形状对颗粒物料在烘干筒内的滞留时间及热效率有着重要的影响。

1 叶片的结构

由于叶片有导料、均流、扬料、阻料等作用，当烘干筒旋转时，颗粒物料在叶片的带动下，随着叶片的上升，颗粒物流被带到不同的位置撒落，由于叶片在烘干筒内的布置形式是螺旋布置的，因此，对于烘干筒内的叶片，要保证：颗粒物料在烘干筒的进入端，能在叶片的带动下快速向内前进；在加热阶段，颗粒物料不能堵住燃烧器火焰，使颗粒物料不能充分与火焰接触，影响干燥效果。常见的叶片形状有深浅槽形、勺式及曲线式等多种形式，由于形式简单、几何形状单一，且烘干筒转速一定时，只能在某固定截面上抛撒颗粒物料，形成较大的“空洞”，使得烘干筒一直处于低效工作状态，产量低，所以，这种叶片结构越来越少使用。因此，应根据烘干筒的不同区域，以及各个区域内叶片的不同作用，安装不同的叶片形状，烘干颗粒物料，降低“风洞”的影响。故此，将烘干筒的全长分为3个功能区域，进料区、烘干加热区和燃烧区，如图2所示。Ⅰ区是进料区，靠近废气出口，也就是颗粒物料与水分的预热区，约占烘干筒总长度的1/10左右；Ⅱ区是烘干加热区，也就是颗粒物料与热气充分接触区，约占筒体总长度的一半多；Ⅲ区靠近火焰，为颗粒物料的燃烧区，约占烘干筒总长度的1/3左右。

烘干筒内Ⅰ区和Ⅱ区的主要作用是在叶片的推动下形成较大较均匀的料幕，由于颗粒物料只分布于烘干筒内的部分空间，分散度低，大部分热气来不及与颗粒物料接触直接排走，影响烘干筒内形成均匀的料幕，同时造成除尘器负担；Ⅰ区和Ⅱ区安装的叶片数量越少，也极易形成“风洞”。因此，根据Ⅰ区和Ⅱ区在烘干筒总长占的比例可以安装数排叶片。所以，Ⅰ区大都采用16块高150mm螺旋板进料叶片，由于这种接料叶片能将颗粒物料在烘干筒内向里抛撒而不会反向抛撒，将颗粒物料快速向前推进，故应用最为广泛。Ⅱ区装有平行于筒轴线的提升―抛撒叶片，现代烘干筒内用的较多的是月牙形、槽形、短弯脚形等形状。因为颗粒物料在烘干区被多次提升和撒落，以达到均匀、分散的目的，所以物料向卸料口移动时依靠烘干筒自身的倾斜角度。Ⅲ区叶片的主要作用是加快颗粒物料的移动，防止颗粒物料在前移中堵挡火焰，所以，燃烧区叶片一般都安装平面叶片，保证既可以传热又不形成料幕，Ⅲ区的叶片可以少些，但不可以没有，否则，颗粒物料在旋转的烘干筒内向后移动而不出卸料口。烘干筒内不同区域安装不同形状的叶片，对形成均匀的料幕具有重要的影响，减少“风洞”，同时也影响颗粒物料在烘干筒内的滞留时间。

2 料幕密度

料幕密度也影响烘干筒的烘干性能，所谓料幕密度就是任意两点间叶片上堆料面积之差与对应的撒布面积之比，公式 （1） 。式中ρ是颗粒物料在烘干筒内形成料幕的料幕密度；A是颗粒物料撒落时的撒布面积；P’是叶片上堆料面积之差。

叶片在不同的安装角度下，所形成的抛撒的料幕密度是不同的，如图3所示。颗粒物料在叶片上的持有量随其所处位置不同而发生变化，颗粒物料在烘干筒内被抛撒时所形成的料幕密度也就不断在变化，颗粒物料在叶片转到90°前，形成的料幕主要是靠自由滑落，而在叶片转到90°之后，此时形成的料幕主要是靠叶片的抛撒，叶片从位置A运动到位置B，料幕所围成的面积就是弓形区域abc。而叶片到达位置E，形成的料幕不再是自由滑落而是抛撒，所以，叶片抛撒所形成的料幕面积为eghf所包围的阴影部分区域。沿烘干筒内周向以及轴向位置，安装不同数量的叶片，均对形成均匀的料幕有重要的影响，下面分别进行研究。沿烘干筒的圆周方向，安装着数量不同的叶片，形成的叶片间的夹角也就不同，对于烘干筒内不同的周向分布的叶片数量的不同，其所对应的叶片间的相位角也是不同的，根据实际烘干筒内周向叶片的数量，随着叶片数量从17～28片的不断增加，叶片间的相位角反而随之减小，这就说明叶片沿烘干筒的圆周方向布置的越密，此时，对于形成均匀的抛撒料幕及减小抛撒间隙是有利的。但是，如果叶片布置的过于密集，将大大的影响颗粒物料从叶片间隔顺利撒落。沿烘干筒的轴向位置，应布置沿烘干筒轴向互相错开的多排叶片，当烘干筒圆周方向叶片的数量一定时，沿烘干筒内轴向叶片布置的越多，每两排叶片间的相位角就会随之越小，这对于改善颗粒物料在烘干筒内形成均匀的料幕以及分布的均匀性都是有利的，也大幅度的提高了烘干效率，同时对节能减排都具有重要的影响。但是，沿轴向错开布置的叶片过密，在抛撒过程中，夹杂在中间的颗粒物料不能被及时烘干；沿轴向错开布置的叶片过稀，易造成“风洞”，不能形成均匀的料幕，也不利于物料的烘干，因此，应根据实际需要，选择合适的叶片数量，节能减排，形成均匀的料幕。烘干筒的料幕密度对于烘干筒的烘干性能有着重要的影响，不能过大也不能过小，料幕密度过大，颗粒物料与热烟气的接触面积加大，但热气流速降低，废气温度太低，同时，由于中间的颗粒物料与热气没有直接接触而导致不被及时烘干；料幕密度过小，降低除尘器布袋的使用寿命，减少热气与颗粒物料的接触时间，造成废气温度过高及热能的浪费。因此，应根据实际需要形成最有利的料幕密度。

3 小结

叶片作为烘干筒的重要组成部分，其结构对于烘干筒的烘干加热及热效率都有重要作用，通过对传统叶片结构与目前普遍使用的叶片结构的优缺点对比，目前普遍使用的叶片结构更能满足我们所需。本章还研究了沿烘干筒轴向及周向布置的叶片及叶片间的相位角对形成料幕的影响，结果显示，随着周向及轴向叶片布置的数量的增多，叶片密集，叶片间的相位角逐渐减小，这与实际是相符的。同时，对于节能降耗、降低成本及提高热交换效率有重要的意义。

参考文献

[1]惠光云.干燥筒叶片布置结构与热交换[J].产品结构，2010（12）.

作者简介：王雪，女，宁夏，助教，研究方向：机械制造及其自动化。