CN104609941A - 一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置及方法，属于农业肥料制备技术领域。该装置中筒体侧壁底部开设有进气控制装置，筒体顶部固定安装有进料装置和排气口，筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，所述包衣流化床区段中设置至少2组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁和/或流化床单元上设置至少1把喷枪；所述烘干流化床区段中设置至少2组流化床单元；所述流化床单元包括两块塔板，两块塔板上下交错的分别安装于筒体内侧壁相对两侧之上，该方法使包衣和加热后处理连续进行，完成包衣和烘干处理，该发明装置将传统间歇式流化床包衣设备改装成连续沉降的设备，提高生产效率4-15倍，同时充分利用了风的热能和动能，降低了能耗。
Description
技术领域
本发明属于农业肥料制备技术领域，特别涉及一种制备包膜肥料的包衣烘干装置，另外还涉及其方法。
背景技术
包膜肥料具有提高化肥利用率、减少环境胁迫、提升农作物品质和节省施肥成本等诸多优点，因此施用包膜肥料是发展现代农业、实施可持续发展战略的必然要求。用于肥料包裹的包膜材料很多，其中水基聚合物以水为溶剂、合成过程不需有机溶剂、成品无味、且易降解，被视为理想的环境友好型包膜控释材料。
目前，国内外主要采用流化床包衣机制造包膜肥料，虽然流化床包衣技术问世多年，包衣原理已相对成熟，但是依然存在很多实际问题：
(1)首先单机生产能力小，现有最大型的流化床包衣设备一批最多能生产500公斤包膜肥料；
(2)其次包衣效率低，现有流化床包衣设备都是间歇式的包衣方式，整个包衣周期一般维持在2～4小时，可以参考发明专利：201010157448.6；
(3)目前制作水基聚合物包膜肥料时，包衣完成后还需对包膜肥料进行加热干燥后处理，充分蒸发包膜内残留水分，延长包膜肥料的释放期。额外独立的加热后处理使得包衣效率更低，制作一批包膜肥料动辄就需要4～5小时，严重阻碍了包膜肥料在市场的推广进程；
(4)现有间歇式包衣机还存在热能利用率低的缺点。现有流化床包衣设备包衣时外界空气经蒸汽换热器升温，以热风的形式进入包衣机主塔，将热能传递给包衣的肥料，最后随排风由引风机排出。这种低停留时间利用热能模式容易造成热能浪费。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足，提供一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置及方法，该装置将传统间歇式流化床包衣设备改装成连续沉降的设备，提高生产效率，同时充分利用了风的热能和动能，降低了能耗。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，包括筒体，其特征在于：筒体底部开口固定有锥斗，锥斗底部开设卸料孔，筒体内部为空心内腔，筒体侧壁底部开设有进气控制装置，进气控制装置正对的筒体侧壁内底部安装有引导气体向筒体上部运动的导风板；
筒体顶部固定安装有进料装置和排气口，排气口下端固定安装有粉尘收集器；
筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，所述包衣流化床区段中设置至少2组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁和/或流化床单元上设置至少1把喷枪，所述喷枪上连接有送料管；所述烘干流化床区段中设置至少2组流化床单元；
所述流化床单元包括两块塔板，两块塔板上下交错的分别安装于筒体内侧壁相对两侧之上，在空间上形成“Z”字型区域，且塔板安装于筒体的一端其水平位置高于塔板另一端；
所述塔板上开设有通风孔，通风孔内径小于包膜肥料原料颗粒的粒径或通风孔上方覆盖丝网且丝网孔径小于包膜肥料原料颗粒的粒径。
所述进气控制装置包括送风装置、风速控制装置、加热装置和温度控制装置，送风装置后接入加热装置，送风装置与风速控制装置连接，加热装置与温度控制装置连接；所述送风装置包括进风口、干燥箱、风机、和出风口，风机两侧设置进风口和出风口，进风口处安装有干燥箱。
所述进料装置包括进料口和进料分配器，进料口位于筒体顶部，进料分配器位于进料口正下方。
所述锥斗上设置有观察孔，所述筒体上还设置有人孔。
所述包衣流化床区段中设置流化床单元为2-50组，所述烘干流化床区段中设置流化床单元2-50组。
所述流化床单元每相邻两组流化床单元之间的距离0.3m-1.2m，所述流化床单元的两块塔板之间的距离为0.3m-1.2m。
所述塔板开孔率为1％-95％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为3°-25°和3°-25°。
利用一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置制备包膜肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通入气体：
开启进气控制装置，通入空气，形成稳定风速和温度的气体，在导风板引导下气体向筒体上部运动；
(2)包衣：
将包膜肥料的原料颗粒从进料口加入，加入的原料颗粒为尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等的一种或几种；可以是单质肥料也可以是复合肥以及造粒均匀的无机有机复混肥，同时开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，包膜肥料的原料颗粒进入包衣流化床区段，在塔板的引导下以及气体的控制下，包膜肥料的原料颗粒呈“Z”字型轨迹运动，在运动过程中被喷涂包衣得到包膜肥料；。
(3)烘干：
包膜肥料继续向下运动到达包衣流化床区段，在此区段中的热空气作用下烘干；
(4)收集：
烘干后的包膜肥料进入锥斗，通过卸料口收集。
所述步骤(1)中进气控制装置通入空气的风速0.3-12m/s，其温度为30-150℃。
所述步骤(2)中包膜肥料的原料颗粒从进料口加入的速度为10-100kg/min；所述步骤(2)中开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，设置乳液喷涂速度为1-30kg/min。
本发明获得的有益效果是：
(1)该装置将传统间歇式流化床包衣设备中持续包衣的时间问题转换成分段、多单元、依次流态化包衣的空间问题，实现了连续沉降的过程；
(2)该装置同时实现了将包衣后期加热干燥处理集成在分段顺序流化的包衣烘干塔中，使包衣和加热后处理连续进行，包膜肥料自塔顶端进料，在重力和塔板导向气流的作用下呈“Z”字型运动轨迹依次通过各分段流化单元，完成包衣和烘干处理，自包衣烘干塔底部进入包装系统，实现整个包衣烘干工艺的连续化操作；
(3)该装置及方法实现包膜肥料连续包衣生产，肥料从进料到出料的周期为20-60分钟左右，相比之前传统的生产周期4-5小时，提高包膜肥料生产效率4-15倍，单机生产能力显著提高；
(4)该装置及方法实现了气体热能和动能的梯级利用，降低了能耗。包衣肥料在包衣阶段利用了气体的动能实现了“Z”字型的运动，流经包衣段的肥料包衣结束后进入烘干段，包膜肥料在自下而上逆流通行的热空气作用下，肥料包膜内残留水分可实现可控烘干，此过程中利用了气体的热能烘干，同时实现了热能和动能的利用，降低了能耗；
(5)包膜肥料在塔板上形成流化-半流化状态，以达到减缓包膜肥料的下降速度和水平移动的目的，由于空气动力分布和重力因素共同作用，包膜肥料在整个运动过程中很少与筒体内壁及塔板接触，确保包膜肥料的较低破碎率。
附图说明
图1为一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置结构主视示意图。
图2为图1中塔板的结构示意图。
图中：1、卸料孔，2、锥斗，3、观察孔，4、导风板，5、人孔，6、喷枪，7、筒体，8、进料分配器，9、进料口，10、排气口，11、粉尘收集器，12、塔板，13、进气控制装置，14、通风孔，15、送料管
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
如附图1、2所示的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，包括筒体7，筒体底部开口固定有锥斗2，锥斗底部开设卸料孔1，筒体内部为空心内腔，筒体侧壁底部开设有进气控制装置13，进气控制装置正对的筒体侧壁内底部安装有引导气体向筒体上部运动的导风板4；进气控制装置包括送风装置、风速控制装置、加热装置和温度控制装置，送风装置后接入加热装置，送风装置与风速控制装置连接，用于调节风速和气压，加热装置与温度控制装置连接，调节进入筒体的气体的温度；送风装置包括进风口、干燥箱、风机和出风口，风机两侧设置进风口和出风口，进风口处安装有干燥箱，确保进入筒体内的空气干燥。锥斗上设置有观察孔，用于观察筒体内包膜肥料的流化情况，筒体上还设置有人孔5，用于工人安装部件及维修等操作。
筒体顶部固定安装有进料装置和排气口，排气口10下端固定安装有粉尘收集器11，进料装置包括进料口9和进料分配器8，进料口位于筒体顶部，进料分配器位于进料口正下方。
筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，包衣流化床区段中设置2组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁设置1把喷枪6，喷枪上连接有送料管15，用于配送包衣所需的包衣液；烘干流化床区段中设置2组流化床单元；每相邻的两组流化床单元之间的距离为0.3m，每组流化床单元包括两块塔板12，两块塔板之间的距离为0.3m，两块塔板上下交错的分别安装于筒体内侧壁相对两侧之上，在空间上形成“Z”字型区域，且塔板安装于筒体的一端其水平位置高于塔板的另一端；
塔板上开设有通风孔14，通风孔内径小于包膜肥料原料颗粒的粒径或通风孔上方覆盖丝网且丝网孔径小于包膜肥料原料颗粒的粒径。塔板开孔率为1％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为15°和25°。
该装置还可以设置尾气吸收、除杂系统，该系统主要用于去除肥料分解产生的气相物质以及包衣烘干过程中产生的包衣液凝固碎屑和肥料破碎屑。尾气进入旋风分离器前需通过吸收液完成脱氨、脱硫、脱碳等过程，该过程产生的液滴和气相携带的碎屑等杂质通过高效旋风分离器完成，达标后排放。
实施例2
该实施例与实施例1装置的结构相同，其不同的内容及相关参数如下：
(1)筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，包衣流化床区段中设置15组流化床单元，且在该区段内的塔板上设置3把喷枪6，喷枪上连接有送料管15，用于配送包衣所需的包衣液；烘干流化床区段中设置10组流化床单元；每相邻的两组流化床单元之间的距离为0.6m，每组流化床单元包括两块塔板12，两块塔板之间的距离为0.5m；
(2)塔板上开设有通风孔14，通风孔上方覆盖丝网且丝网孔径小于包膜肥料原料颗粒的粒径；
(3)塔板开孔率为12％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为20°和15°。
实施例3
该实施例与实施例1装置的结构相同，其不同的内容及相关参数如下：
(1)筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，包衣流化床区段中设置50组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁上设置3把喷枪6，在塔板上设置5把喷枪6，喷枪上连接有送料管15，用于配送包衣所需的包衣液；烘干流化床区段中设置30组流化床单元；每相邻的两组流化床单元之间的距离为0.8m，每组流化床单元包括两块塔板12，两块塔板之间的距离为0.9m；
(2)塔板开孔率为40％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为25°和3°。
实施例4
该实施例与实施例1装置的结构相同，其不同的内容及相关参数如下：
(1)筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，包衣流化床区段中设置35组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁上设置6把喷枪6，在塔板上设置10把喷枪6，喷枪上连接有送料管15，用于配送包衣所需的包衣液；烘干流化床区段中设置50组流化床单元；每相邻的两组流化床单元之间的距离为1.2m，每组流化床单元包括两块塔板12，两块塔板之间的距离为1.2m；
(2)塔板上开设有通风孔14，通风孔上方覆盖丝网且丝网孔径小于包膜肥料原料颗粒的粒径；
(3)塔板开孔率为95％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为3°和10°。
实施例5
利用实施例1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置制备包膜肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通入气体：
开启进气控制装置，通入空气，形成稳定风速和温度的气体，空气的风速0.3m/s，其温度为30℃，在导风板引导下气体向筒体上部运动；
(2)包衣：
将包膜肥料的原料颗粒从进料口加入，原料颗粒加入的速度为10kg/min，加入的原料颗粒为尿素，同时开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，设置乳液喷涂速度为1kg/min，包膜肥料的原料颗粒进入包衣流化床区段，在塔板的引导下以及气体的控制下，包膜肥料的原料颗粒呈“Z”字型轨迹运动，在运动过程中被喷涂包衣得到包膜肥料；
(3)烘干：
包膜肥料继续向下运动到达包衣流化床区段，在此区段中的热空气作用下烘干；
(4)收集：
烘干后的包膜肥料进入锥斗，通过卸料口收集。
实施例6
利用实施例2所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置制备包膜肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通入气体：
开启进气控制装置，通入空气，形成稳定风速和温度的气体，空气的风速4m/s，其温度为90℃，在导风板引导下气体向筒体上部运动；
(2)包衣：
将包膜肥料的原料颗粒从进料口加入，原料颗粒加入的速度为58kg/min，加入的原料颗粒为尿素和磷酸二铵复合肥，同时开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，设置乳液喷涂速度为18kg/min，包膜肥料的原料颗粒进入包衣流化床区段，在塔板的引导下以及气体的控制下，包膜肥料的原料颗粒呈“Z”字型轨迹运动，在运动过程中被喷涂包衣得到包膜肥料；
(3)烘干：
包膜肥料继续向下运动到达包衣流化床区段，在此区段中的热空气作用下烘干；
(4)收集：
烘干后的包膜肥料进入锥斗，通过卸料口收集。
实施例7
利用实施例4所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置制备包膜肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通入气体：
开启进气控制装置，通入空气，形成稳定风速和温度的气体，空气的风速12m/s，其温度为150℃，在导风板引导下气体向筒体上部运动；
(2)包衣：
将包膜肥料的原料颗粒从进料口加入，原料颗粒加入的速度为100kg/min，加入的原料颗粒为尿素、硫酸铵和磷酸氢一铵的复合肥，同时开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，设置乳液喷涂速度为30kg/min，包膜肥料的原料颗粒进入包衣流化床区段，在塔板的引导下以及气体的控制下，包膜肥料的原料颗粒呈“Z”字型轨迹运动，在运动过程中被喷涂包衣得到包膜肥料；
(3)烘干：
包膜肥料继续向下运动到达包衣流化床区段，在此区段中的热空气作用下烘干；
(4)收集：
烘干后的包膜肥料进入锥斗，通过卸料口收集。
Claims (10)
1.一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，包括筒体(7)，其特征在于：筒体底部开口固定有锥斗(2)，锥斗底部开设卸料孔(1)，筒体内部为空心内腔，筒体侧壁底部开设有进气控制装置(13)，进气控制装置正对的筒体侧壁内底部安装有引导气体向筒体上部运动的导风板(4)；
筒体顶部固定安装有进料装置和排气口，排气口(10)下端固定安装有粉尘收集器(11)；
筒体内腔中部分为包衣流化床区段和烘干流化床区段，所述包衣流化床区段中设置至少2组流化床单元，且在该区段内的筒体内壁和/或流化床单元上设置至少1把喷枪(6)，所述喷枪上连接有送料管(15)；所述烘干流化床区段中设置至少2组流化床单元；
所述流化床单元包括两块塔板(12)，两块塔板上下交错的分别安装于筒体内侧壁相对两侧之上，在空间上形成“Z”字型区域，且塔板安装于筒体的一端其水平位置高于塔板另一端；
所述塔板上开设有通风孔(14)，通风孔内径小于包膜肥料原料颗粒的粒径或通风孔上方覆盖丝网且丝网孔径小于包膜肥料原料颗粒的粒径。
2.根据权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述进气控制装置包括送风装置、风速控制装置、加热装置和温度控制装置，送风装置后接入加热装置，送风装置与风速控制装置连接，加热装置与温度控制装置连接；所述送风装置包括进风口、干燥箱、风机和出风口，风机两侧设置进风口和出风口，进风口处安装有干燥箱。
3.根据权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述进料装置包括进料口(9)和进料分配器(8)，进料口位于筒体顶部，进料分配器位于进料口正下方。
4.根据权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述锥斗上设置有观察孔，所述筒体上还设置有人孔(5)。
5.根据权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述包衣流化床区段中设置流化床单元为2-50组，所述烘干流化床区段中设置流化床单元2-50组。
6.根据权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述流化床单元每相邻两组流化床单元之间的距离0.3m-1.2m，所述流化床单元的两块塔板之间的距离为0.3m-1.2m。
7.根据权利要求1或6任一所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置，其特征在于：所述塔板开孔率为1％-95％，且塔板分为三个塔板区域，分别为：与筒体内侧壁连接的连接区Ⅰ、中间的水平过渡区Ⅱ和前端的下料区Ⅲ，所述连接区Ⅰ和下料区Ⅲ向下倾斜，且与水平面之间的倾角分别为3°-25°和3°-25°。
8.利用权利要求1所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干装置制备包膜肥料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)通入气体：
开启进气控制装置，通入空气，形成稳定风速和温度的气体，在导风板引导下气体向筒体上部运动；
(2)包衣：
将包膜肥料的原料颗粒从进料口加入，同时开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，包膜肥料的原料颗粒进入包衣流化床区段，在塔板的引导下以及气体的控制下，包膜肥料的原料颗粒呈“Z”型轨迹运动，在运动过程中被喷涂包衣得到包膜肥料；
(3)烘干：
包膜肥料继续向下运动到达包衣流化床区段，在此区段中的热空气作用下烘干；
(4)收集：
烘干后的包膜肥料进入锥斗，通过卸料口收集。
9.根据权利要求8所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干方法，其特征在于：所述步骤(1)中进气控制装置通入空气的风速0.3-12m/s，其温度为30-150℃。
10.根据权利要求8所述的一种连续沉降型制备包膜肥料的包衣烘干方法，其特征在于：所述步骤(2)中包膜肥料的原料颗粒从进料口加入的速度为10-100kg/min；所述步骤(2)中开启喷枪，开始喷涂包衣乳液，设置乳液喷涂速度为1-30kg/min。
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