發(fā)布于 2023-08-02 由 Carrier Vibrating
《粉末和散裝工程》，2003年4月
一家公司在其粘土加工生產(chǎn)線上安裝了一臺新的振動流化床干燥機，降低了維護成本，提高了干燥效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
H.C. Spinks Clay Co .是富蘭克林工業(yè)礦產(chǎn)公司的一個部門，總部位于田納西州納什維爾，主要開采和加工球粘土，供生產(chǎn)瓷磚、白色陶瓷、浴室裝置和其他精美瓷器和陶瓷產(chǎn)品的公司使用。粘土被運送到該公司位于田納西州格里森和巴黎的三個工廠之一，在那里，不同等級的粘土在加工前被分離并儲存在棚屋中。格里森工廠生產(chǎn)過程中有一個步驟——在兩個串聯(lián)的5英尺寬x25英尺長的振動流化床干燥機中干燥粘土——這對該公司來說是一個挑戰(zhàn)。該工廠使用了30年的干燥機效率低下，需要頻繁維護，而且物料干燥程度不一致。該公司希望改進物料干燥過程。
加工粘土
在格里森工廠加工粘土?xí)r，該公司首先根據(jù)客戶的規(guī)格將不同等級的粘土混合在一起。然后，將含有17%至20%水分的粘土通過粉碎機將其粉碎成較小的顆粒。過去，粘土以約25 噸/小時的速度通過兩臺振動流化床干燥機，并干燥至約12%的水分。因為在寒冷的冬季，冷凝是一個問題，第二臺干燥機的最后10英尺在將粘土排出之前冷卻粘土。
冷卻后的粘土被排放到短的水平螺旋輸送機上，然后輸送到斗式提升機。斗式提升機將粘土排放到轉(zhuǎn)向滑槽。此時，該公司要么將粘土轉(zhuǎn)移到設(shè)施的另一側(cè)，在將其裝載到軌道車之前存放在臨時存儲箱中，要么將其轉(zhuǎn)移到輥磨機，磨成含水量約2%的細粉，然后打包出售。
干燥粘土的問題
該公司在保持干燥機多個進風口和燃燒器多個熱風管道之間的剛性空氣增壓連接方面遇到了問題。干燥機流化床產(chǎn)生的振動破壞了連接，產(chǎn)生了使熱空氣泄漏的孔，增加了干燥能源成本。熱空氣泄漏還降低了進入干燥機的空氣壓力，導(dǎo)致物料干燥不一致。
“料層底部的粘土總是比頂部的粘土更熱、更干燥，摸起來很涼，”H.C.Spinks安全與環(huán)境主管薩姆·考克思說道。
干燥機還經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、彈簧斷裂和驅(qū)動故障。為了解決這些問題，該公司不得不關(guān)閉干燥機和粘土加工生產(chǎn)線。隨后的停機時間降低了加工效率和產(chǎn)量、更換零件的成本以及維護干燥機所花費的時間和勞動力，增加了維護成本。
“我們嘗試了原干燥機制造商提供的幾種不同解決方案來維護和修理連接和其他問題，”考克思對此表示，“我們還邀請了各種售后服務(wù)供應(yīng)商，請他們提供建議。但我們從來沒有找到讓我們滿意的解決方案?！?
該公司還遇到了螺旋輸送機和斗式提升機的定期維護問題，但這需要關(guān)閉干燥機和粘土加工生產(chǎn)線來進行維修。因而降低了加工效率和產(chǎn)量，增加了維護成本。
尋找新的干燥機
該公司意識到，它需要用效率更高、維護強度更低的干燥機來取代舊的干燥機。當時，一名來自肯塔基州路易斯維爾的Carrier Vibrating Equipment銷售代表正在為另一個項目參觀格里森工廠，考克思借此機會向該代表詢問了干燥機的問題。Carrier生產(chǎn)振動流化床干燥機、輸送機和其他工藝設(shè)備。
“最初，我們只是在尋找接頭的替換件，Carrier的代表說他們有一種可以使用的零件，”考克思說道。“但經(jīng)過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)零件很貴。因此，當時我們說，如果花費那么多錢更換所有接頭零件后還是使用舊的干燥機，為什么不買一臺新的呢？所以，我向銷售代表詢問了新的振動流化床干燥機的報價?！?
供應(yīng)商根據(jù)其對公司材料的經(jīng)驗制定了初步的報價。該公司對初步報價很滿意，并將幾百磅粘土送到供應(yīng)商的測試工廠進行測試。
2001年1月，考克思前往供應(yīng)商的測試工廠觀看了測試，供應(yīng)商在測試中使用了中試規(guī)模的振動流化床干燥機。供應(yīng)商用不同參數(shù)和設(shè)置進行了測試，并按比例放大了結(jié)果，以準確確定公司需要的干燥機的尺寸，以便有效加熱和干燥粘土，并在粘土排出前將其冷卻到適當?shù)臏囟取＿@些測試確定了干燥機的總體尺寸、干燥機加熱段和冷卻段的尺寸、進料速度和流化床甲板上的物料深度。該公司對測試結(jié)果很滿意，并在3月份訂購了一臺振動流化床干燥機。
新的振動流化床干燥機
新的干燥機約5英尺寬，12英尺高，25英尺長。干燥機內(nèi)部安裝了一個5英尺寬的振動流化床甲板，也稱為分配板。甲板沿干燥機的長度延伸，并將干燥機一分為二，分成頂部和底部。甲板平坦的表面鉆有小孔，空氣可以通過小孔從底部流向頂部?？椎臄?shù)量、大小和圖案決定了空氣通過甲板上物料的流動。底部沿著一側(cè)的長度有幾個進風口，用于使高壓空氣流入干燥機的底部。頂部有幾個排氣管，可以使空氣在通過甲板和物料后排出?？諝鉀]有再循環(huán)，而是從設(shè)備中排出。
一塊垂直安裝在甲板和干燥機底部之間的實心金屬板將干燥機分成17英尺長的加熱段和8英尺長的冷卻段。一臺鼓風機迫使燃燒器中的熱空氣通過加熱段入口加熱和干燥甲板上的粘土。加熱段的溫度保持在750℉，比舊的干燥機能達到的溫度高200℉。另一個鼓風機迫使工廠中的環(huán)境空氣通過冷卻段入口，在粘土排出之前冷卻粘土，防止出現(xiàn)冷凝問題。
粘土進入干燥機后，落到振動的流化床甲板上。甲板的振動使粘土通過干燥機，并不斷地攪拌和翻動粘土。甲板的振動頻率和角度決定了粘土通過干燥機的速度。當粘土通過加熱段時，熱空氣被迫向上穿過甲板的孔和粘土，將粘土加熱至約170℉ 并將其水分降低到約12%。當粘土通過冷卻段時，冷空氣被迫向上通過甲板的孔和粘土，將粘土冷卻至環(huán)境溫度。干燥機以50噸/小時的速度處理粘土，每平方英尺干燥和冷卻的物料比舊干燥機約多四倍。
干燥機由位于干燥機旁邊控制面板上的小型PLC控制。由于物料的含水量和溫度之間的相關(guān)性，PLC被編程為自動調(diào)整干燥機的溫度，以保持現(xiàn)有物料的含水量和溫度。為此，位于加熱段和冷卻段之間的傳輸點的傳感器用以檢測粘土的含水量和溫度，并將信息發(fā)送給PLC。如果粘土的含水量低于12%，溫度高于170℉，PLC將降低干燥機的溫度，因為此時進入干燥機的物料比較干燥或者比較少。如果粘土的含水量超過12%，溫度低于170℉，PLC將提高干燥機的溫度，因為此時進入干燥機的物料比較潮濕或者比較多。這使得操作員可以在啟動干燥機后離開，而不必擔心進料的含水量和進料量波動。
由于新的干燥機比兩臺舊的干燥機占地空間更少，該公司拆除了舊的螺旋輸送機和斗式提升機，安裝了一臺新的開放式傾斜帶式輸送機?，F(xiàn)在，粘土從干燥機排放到傾斜帶式輸送機，帶式輸送機將粘土輸送到轉(zhuǎn)向溜槽。傾斜帶式輸送機幾乎不需要維護，有助于公司降低維護成本，提高加工效率和產(chǎn)量。帶式輸送機的運行也比以前的輸送設(shè)備更平穩(wěn)，產(chǎn)生的灰塵也更少，改善了工廠的環(huán)境條件。
由于新的干燥機比兩臺舊的干燥機占地空間更少，該公司拆除了舊的螺旋輸送機和斗式提升機，安裝了一臺新的開放式傾斜帶式輸送機?，F(xiàn)在，粘土從干燥機排放到傾斜帶式輸送機，帶式輸送機將粘土輸送到轉(zhuǎn)向溜槽。傾斜帶式輸送機幾乎不需要維護，有助于公司降低維護成本，提高加工效率和產(chǎn)量。帶式輸送機的運行也比以前的輸送設(shè)備更平穩(wěn)，產(chǎn)生的灰塵也更少，改善了工廠的環(huán)境條件。
干燥機產(chǎn)生積極結(jié)果
在粘土加工生產(chǎn)線安裝新的干燥機使得該公司淘汰了維護密集型設(shè)備，改善了工廠條件。考克思表示：“自從我們在設(shè)備啟動前進行了一些小調(diào)整以來，干燥機一直運行良好，沒有出現(xiàn)過任何維護問題。這臺干燥機確實降低了我們的維護成本和生產(chǎn)停機時間，從而提高了產(chǎn)量?！?
由于干燥機的控制程序可以根據(jù)進料含水量和進料量的波動進行調(diào)整，因此干燥機提高了粘土加工生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量?！靶碌母稍餀C比舊的干燥機干燥得粘土更均勻，”考克思說道，“使用舊的干燥機，粘土的最終含水量實際上只是一個平均值，因為它們將料層底部的粘土干燥至約8%的含水量，將頂部的粘土干燥至約16%的含水量，平均含水量約12%。但是，新的干燥機的高壓高溫空氣結(jié)合流化床甲板的振動運動將每個粘土顆粒均勻干燥，不管粘土顆粒位于料層的哪個位置，它們都能干燥到約12%的水分，從而使我們的產(chǎn)品質(zhì)量更好。”
這臺干燥機也比該公司之前的兩臺干燥機干燥效率高?！靶碌母稍餀C的效率更高，因為它使用的空氣溫度更高，改進了流化床的設(shè)計，空氣分布和傳熱更好，而且還改進了振動驅(qū)動，”Carrier的銷售經(jīng)理史蒂夫·貝克如此說道?！半m然該公司使用相同的雙火燃燒器加熱空氣，但新的干燥機減少了公司的燃料消耗，提高了能源效率。為了實現(xiàn)這一點，該公司只需修改將空氣注入燃燒器的鼓風機，因為干燥機在較高壓力下需要的氣流更少?！?
在格里森工廠安裝新的干燥機并觀察其運行情況約3個月后，該公司決定用供應(yīng)商的振動流化床干燥機替換其巴黎工廠的舊60英尺直徑旋轉(zhuǎn)干燥機。2002年3月，巴黎工廠安裝了第二臺干燥機和新的燃燒器，降低了維護成本，提高了工廠的干燥效率和產(chǎn)量。
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