CN110940178A - 一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统及脱水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，包括用于运输纤维素硝酸酯参与脱水的输送装置，还包括依次排列设置在输送装置上的铺设装置、向上加热装置、向下加热装置、向上加热装置、冷却装置、酒精喷洒装置。采用输送装置输送原料、上料装置连续不断的上料，下料装置对喷洒完成后的原料层下料，整个过程是不间断运行的，对比现有间断式离心脱驱水工艺过程是非连续进料与出料，不易实现自动化，工人劳动强度大，且容易引入杂质，本发明脱水和驱水过程合二为一，连续进料出料，便于实现自动化生产，大大降低劳动强度，减少杂质引入。

Description

一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统及脱水方法
技术领域
本发明涉及含能材料生产技术领域，具体涉及一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统及脱水方法。
背景技术
在工程化的发射药生产工艺中，纤维素硝酸酯原料脱水主要采用间断式离心脱驱水工艺方式。
间断式离心脱驱水工艺是将纤维素硝酸酯原料和酒精加入到离心机中，通过离心机的运行，用酒精置换纤维素硝酸酯中的水分。使用该工艺驱水后，纤维素硝酸酯已和酒精混合，含水率通常下限接近4％，但对于采用细断度较高或结合较致密的非棉纤维制成的纤维素硝酸酯作为原料时，脱水效率极大降低，脱水后的含水率下限也远高于4％，且该工艺驱水的均匀性较差，又容易引入杂质，较难满足高品质的发射药生产要求，制成的发射药废品率较高。另外，此脱水过程非连续进料与出料，不易实现自动化，工人劳动强度大，驱水效率低；驱水过程消耗大量酒精，大量挥发至工作空间，且产生大量废酒精，回收处理或者排放处理成本高。
发明内容
本发明目的在于提供一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统及脱水方法，解决的技术问题是通过间断式离心脱驱水的方式对纤维素硝酸酯原料进行脱水处理，脱水过程存在脱水效率低、驱水不均匀、酒精消耗量大，实现脱水效率高、驱水均匀度高、酒精消耗量少。
本发明通过下述技术方案实现：
一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，包括用于运输纤维素硝酸酯参与脱水的输送装置，还包括依次排列设置在输送装置上的铺设装置、向上加热装置、向下加热装置、向上加热装置、冷却装置、酒精喷洒装置。
目前通过间断式离心脱驱水的方式对纤维素硝酸酯脱驱水，存在脱水效率低，以及间断式离心脱驱水工艺的脱水过程是非连续进料与出料，工人劳动强度大，容易引入杂质，均匀性差，驱水过程中使用的酒精消耗量大，容易产生大量废酒精。本发明提供一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，包括用于运输纤维素硝酸酯参与脱水的输送装置，还包括依次排列设置在输送装置上的铺设装置、向上加热装置、向下加热装置、向上加热装置、冷却装置、酒精喷洒装置，所述输送装置不仅输送纤维素硝酸酯参与脱水，还输送到下料装置处，所述铺设装置可以将纤维素硝酸酯原料铺设成宽度与厚度均匀的原料层在输送装置上，依次排列的向上加热装置、向下加热装置、向上加热装置对原料层进行三级干燥脱水，用于干燥的干燥介质是热气流，向上加热装置中，热气流从原料层下方向原料层上方穿流，主要对原料层下层进行初步干燥。向下加热装置中，热气流从原料层上方想原料层下方穿流，对原料层上层进行干燥。向下加热装置之后的向上加热装置中，热气流从原材料下方想原材料上方穿流，再次对原料层下层进行干燥。进行完三级干燥脱水后，输送装置输送原料层进入自然降温段，自然降温段位于干燥段与冷却段之间，在自然降温段对原料层进行自然降温以及除静电。冷却装置对原料层进行冷却降温，冷却完毕后对原料层进行含水量测定，判断当前干燥工艺参数是否合适。酒精喷洒装置是封闭的，防止酒精蒸汽大量扩散，本装置内，酒精可以是以水雾状向原料层喷淋。
优选的，所述铺设装置包括进料斗、铺料滚轮、整理辊、厚度测量机构，所述进料斗与上料装置连接，铺料滚轮与进料斗连接，整理辊与厚度测量机构依次设置在输送装置上，且整理辊与厚度测量机构均位于铺料滚轮与第一向上加热装置之间。通过系统设定的原料层厚度、宽度以及干燥效率，将纤维素硝酸酯原料以均匀的厚度和宽度铺设在稳定控制传输速度的传输装置上，料斗与铺料滚轮将纤维素硝酸酯原料铺成设定宽度，然后通过整理辊对原料层压平，达到设定厚度，厚度测量机构对原料层进行厚度测量，用于保证调整系统参数。
优选的，所述输送装置包括滤带、用于让滤带循环转动的动力辊。所述滤带采用现有技术中的输送带，滤带用于将纤维素硝酸酯原料输送参与干燥脱水、冷却降温、酒精喷洒以及运送到卸料端，动力辊不仅是滤带循环转动的动力源，滤带的支撑部件。输送装置全程参与脱水过程，循环转动，通过滤带可以实现纤维素硝酸酯原料的不间断上料，通过控制滤带的速度，可以均匀控制酒精的使用量，以及干燥时，合理控制热气流的流量，可以均匀的对原料层脱水，脱水效率高，效果好。
优选的，所述向上加热装置包括风机、汽液分离罐、换热器、导流板、导流风罩、负压室，所述风机的出风口与换热器通过管道连接，且换热器位于输送装置下方，所述导流板、导流风罩、负压室、汽液分离罐依次连接，且导流板位于输送装置上方，所述导流板与换热器相互正对，所述汽液分离罐与风机进风口通过管道连接。向上加热装置的干燥介质是热气流，通过换热器风机输送的气流加热，然后按照设定的内循环通道流动，依次进行风机输送→换热器加热→由下向上穿过滤带及原料层干燥纤维素硝酸酯原料→穿过导流板→进入导流风罩→水雾除尘与降温→汽液分离罐除水→风机输送，向上加热装置按照上述热气流循环对原料层进行干燥。进一步的，所述风机通过变频器驱动，可无级变速，风道内设置有风压测量装置，用于测量风压，然后控制系统由此判断是否需要调整风机转速以控制风量。换热器热气流出口处设置有温度传感器，用于监测加热后的干燥介质的温度，控制系统由此控制换热器的供热温度。穿过原料层后的干燥介质从导流板进入导流风罩，被集中导入负压室中进行水雾除尘，然后进入汽液分离罐分离水汽，进入风机前再进行一次除湿过滤。
优选的，所述向下加热装置包括向下换热器、向下导流板、向下负压室、向下汽液分离罐、真空系统，所述向下换热器与向下导流板连接，且向下换热器与向下导流板均位于输送装置上方，所述向下负压室、向下汽液分离罐、真空系统依次连接，且向下负压室位于输送装置下方，所述向下负压室与向下导流板相互正对。通过向下换热器对干燥介质加热，干燥介质从原料层上方向原料层下方穿流，对原料层上方进行干燥，真空系统与向下负压室连接，向下负压室放置在输送装置下方，通过真空系统产生的负压将热气流从原料层上方吸至向下负压室内，达到穿流干燥效果。真空系统由真空泵驱动，真空泵由变频器驱动，可无级调速，向下负压室内有气压测量装置用以监测负压值，控制系统由此判断是否需要调整真空泵转速以控制干燥介质流量。穿流原料层后的干燥介质进入向下负压室，进行水雾除尘，然后进入汽液分离罐分离水汽，进入真空泵前再进行一次除尘过滤。向下加热装置中的向下换热器、向下导流板、向下负压室、向下汽液分离罐与向上加热装置中的汽液分离罐、换热器、导流板、负压室可以是相同的型号元件。
优选的，还包括用于除静电的静电辊，所述静电辊设置在输送装置上，且静电辊位于向上加热装置与冷却装置之间。完成三级干燥脱水后，输送装置携带干燥纤维素硝酸酯层移出干燥段，进入自然降温段，在自然降温段内，铜质表面的静电辊对原料层进行轻度碾压，带走原料层表面的静电，本段是干燥段与冷却段的过渡段，本段一是通过自然降温的方式对原料层进行降温，二是通过静电辊去除原料层表面的静电。
优选的，所述冷却装置包括负压罩、与负压罩连通的真空泵，所述负压罩放置在运输带下方，真空泵运转产生的负压将冷却气流由原料层上方吸至负压罩，达到穿流冷却料层效果；冷却气流为经净化除湿的常温(25℃)或由冷却气流供给系统提供的温度更低的干燥空气；穿流原料层后的冷却气流进入负压罩，进行水雾除尘，然后进入汽液分离罐分离水汽，进入真空泵前再进行一次除尘过滤。进一步的，冷却后的原料层通过水分检测仪在线测定含水量，控制系统根据实测含水量判断当前干燥工艺参数是否合适，并依此调整工艺参数。
优选的，还包括用于从料仓中提取纤维素硝酸酯原料的上料装置、用于下料的下料装置，所述上料装置与铺设装置连接，所述下料装置设置在酒精喷洒装置之后。下料装置包过刮料板，通过刮料板将原料层刮落到出料滤带上，出料滤带将喷淋酒精的纤维素硝酸酯送入料仓，螺旋混料出料装置将对其进行混合，并由输料螺杆输至卸料工位。
优选的，还设置有残料清理装置、水喷淋装置，卸料后滤带将进入残料清理装置进行残料清洗，避免将干燥的纤维素硝酸酯带至设备其他角落，发生危险；清洗后进行吹干，再循环至上料端。干燥段内部、自然降温段、冷却段、酒精喷淋段内部和卸料端设置多个水喷淋装置，用于正常生产结束后的设备冲洗，避免纤维素硝酸酯残余累积，消除安全隐患。
一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统的脱水方法，步骤包括：
S1、脱水处理前，设定上料装置与铺设装置的工作参数；
S2、脱水系统冷启动后，脱水系统不带料空运转，直到脱水系统达到设定工作指标值；
S3、上料装置将纤维素硝酸酯原料输送到铺设装置上，铺设装置将纤维素硝酸酯原料铺设成指定宽度与厚度的原料层，所述原料层铺设在输送装置上；
S4、原料层通过输送装置进入干燥段完成脱水干燥；
S5、干燥后的原料层通过输送装置进入自然降温段；
S6、自然降温后的原料层通过输送装置进入冷却装置冷却降温；
S7、冷却降温后的原料层通过输送装置输送到酒精喷洒装置；
步骤S1中，脱水处理前，设定好上料装置与铺设装置的工作参数，输入纤维素硝酸酯原料的含水量、纤维细断度，控制系统会计算出适合的风机出风量、真空负压系统抽气量、换热器温度、滤带传输速度、料层厚度、酒精喷射量参数，设定温度、滤带驱动扭矩、风量等预警值和上限值。
步骤S2中，工作指标包括脱水段内部干燥介质温度恒定在系统设定温度范围，并且干燥段内的热气流流量稳定后，再将原料输送到滤带上。
本发明具有以下有益效果：
1.采用输送装置输送原料、上料装置连续不断的上料，下料装置对喷洒完成后的原料层下料，整个过程是不间断运行的，对比现有间断式离心脱驱水工艺过程是非连续进料与出料，不易实现自动化，工人劳动强度大，且容易引入杂质，本发明脱水和驱水过程合二为一，连续进料出料，便于实现自动化生产，大大降低劳动强度，减少杂质引入。
2.通过铺设装置将原料铺设成厚度与宽度均匀的原料层，通过第一向上加热装置、向上加热装置、第二向上加热装置对原料层进行三级干燥加热，合理设置原料层以及三级加热可以将原料层中的水分脱离出来，再对干燥脱水后的原料层降温冷却后，进行酒精喷洒，完成纤维素硝酸酯原料的多级脱水，对比现有的间断式离心脱水驱水是通过离心力的方式结合酒精完成脱水，脱水的效率以及脱水效果不好，脱水完成后含水量较高，本发明通过多级加热脱水方法驱水极限达到成品含水率小于1％，驱水均匀度高。
3.间断式离心脱驱水方式，驱水过程消耗大量酒精，大量挥发至工作空间，且产生大量废酒精，回收处理或者排放处理成本高。本发明中酒精喷洒装置是封闭的，不会扩散至工作空间，酒精是以水雾状向原料层喷洒，并且设置有真空系统，可以加速酒精喷洒的效率，降低能源与酒精消耗，节约成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例的多级加热脱水系统示意图。
图2为本发明具体实施例的多级加热脱水系统中的干燥段示意图。
附图标记及对应零部件名称：1-上料装置，2-铺设装置，201-出料斗，202-铺料滚轮，203-整理辊，204-厚度测量机构，3-输送装置，301-滤带，302-动力辊，4-向上加热装置，401-风机，402-汽液分离罐，403-换热器，404-导流板，405-导流风罩，406-负压室，5-向下加热装置，501-向下换热器，502-向下导流板，503-向下负压室，504-向下汽液分离罐，505-真空系统，6-冷却装置，601-水分测量仪，7-酒精喷洒装置，8-静电辊，9-下料装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1～2所示，一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，包括用于运输纤维素硝酸酯参与脱水的输送装置3，还包括依次排列设置在输送装置3上的铺设装置2、向上加热装置4、向下加热装置5、向上加热装置4、冷却装置6、酒精喷洒装置7。
本实施例中，所述铺设装置2包括进料斗201、铺料滚轮202、整理辊203、厚度测量机构204，所述进料斗201与上料装置1连接，铺料滚轮202与进料斗201连接，整理辊203与厚度测量机构204依次设置在输送装置3上，且整理辊203与厚度测量机构204均位于铺料滚轮202与向上加热装置4之间。
进一步的，所述输送装置3包括滤带301、用于让滤带301循环转动的动力辊302。
实施例2：
如图1～2所示，本实施例是在实施例1的基础上做进一步的限定，本实施例中，所述向上加热装置4包括风机401、汽液分离罐402、换热器403、导流板404、导流风罩405、负压室406，所述风机401的出风口与换热器403通过管道连接，且换热器403位于输送装置3下方，所述导流板404、导流风罩405、负压室406、汽液分离罐402依次连接，且导流板404位于输送装置3上方，所述导流板404与换热器403相互正对，所述汽液分离罐402与风机401进风口通过管道连接。
所述向下加热装置5包括向下换热器501、向下导流板502、向下负压室503、向下汽液分离罐504、真空系统505，所述向下换热器501与向下导流板502连接，且向下换热器501与向下导流板502均位于输送装置3上方，所述向下负压室503、向下汽液分离罐504、真空系统505依次连接，且向下负压室503位于输送装置3下方，所述向下负压室503与向下导流板502相互正对。
还包括用于除静电的静电辊8，所述静电辊8设置在输送装置3上，且静电辊8位于向上加热装置4与冷却装置6之间。
还包括用于从料仓中提取纤维素硝酸酯原料的上料装置1、用于下料的下料装置9，所述上料装置1与铺设装置2连接，所述下料装置9设置在酒精喷洒装置7之后。
实施例3：
如图1～2，本实施例是在实施例1的基础上做进一步的限定，
一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统的脱水方法，步骤包括：
S1、脱水处理前，设定上料装置1与铺设装置2的工作参数；
S2、脱水系统冷启动后，脱水系统不带料空运转，直到脱水系统达到设定工作指标值；
S3、上料装置1将纤维素硝酸酯原料输送到铺设装置2上，铺设装置2将纤维素硝酸酯原料铺设成指定宽度与厚度的原料层，所述原料层铺设在输送装置3上；
S4、原料层通过输送装置3进入干燥段完成脱水干燥；
S5、干燥后的原料层通过输送装置3进入自然降温段；
S6、自然降温后的原料层通过输送装置3进入冷却装置6冷却降温；
S7、冷却降温后的原料层通过输送装置3输送到酒精喷洒装置7；
步骤S4中，所述干燥段通过向上加热装置4、向下加热装置5、向上加热装置4实现脱水干燥，原料层依次通过向上加热装置4、向下加热装置5、向上加热装置4。通过合理设置向上加热装置4与向下加热装置5，对原料层进行从上到下，再从下到上的热气流循环方式，实现原料层的干燥脱水，进一步的，还可以通过依次排列的向上加热装置4、向下加热装置5、向上加热装置4、向下加热装置5对原料层进行4级加热方式，也可以是向下加热装置5、向上加热装置4、向下加热装置5的加热顺序，或者是向下加热装置5、向上加热装置4、向下加热装置5、向上加热装置4的4级加热方式，根据纤维素硝酸酯原料的含水量和微观形貌特征合理选择加热顺序以及几级加热方式。
步骤S5中，在自然降温段过程中设置有静电辊8，自然降温段通过自然冷却的方式对原料层进行冷却，在冷却的同时通过静电辊8对原料层去除静电，防止对后续工序产生影响。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，包括用于运输纤维素硝酸酯参与脱水的输送装置(3)，还包括依次排列设置在输送装置(3)上的铺设装置(2)、向上加热装置(4)、向下加热装置(5)、向上加热装置(4)、冷却装置(6)、酒精喷洒装置(7)。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，所述铺设装置(2)包括进料斗(201)、铺料滚轮(202)、整理辊(203)、厚度测量机构(204)，所述铺料滚轮(202)与进料斗(201)连接，整理辊(203)与厚度测量机构(204)依次设置在输送装置(3)上，且整理辊(203)与厚度测量机构(204)均位于铺料滚轮(202)与向上加热装置(4)之间。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，所述输送装置(3)包括滤带(301)、用于让滤带(301)循环转动的动力辊(302)。
4.根据权利要求3所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，所述向上加热装置(4)包括风机(401)、汽液分离罐(402)、换热器(403)、导流板(404)、导流风罩(405)、负压室(406)，所述风机(401)的出风口与换热器(403)通过管道连接，且换热器(403)位于输送装置(3)下方，所述导流板(404)、导流风罩(405)、负压室(406)、汽液分离罐(402)依次连接，且导流板(404)位于输送装置(3)上方，所述导流板(404)与换热器(403)相互正对，所述汽液分离罐(402)与风机(401)进风口通过管道连接。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，所述向下加热装置(5)包括向下换热器(501)、向下导流板(502)、向下负压室(503)、向下汽液分离罐(504)、真空系统(505)，所述向下换热器(501)与向下导流板(502)连接，且向下换热器(501)与向下导流板(502)均位于输送装置(3)上方，所述向下负压室(503)、向下汽液分离罐(504)、真空系统(505)依次连接，且向下负压室(503)位于输送装置(3)下方，所述向下负压室(503)与向下导流板(502)相互正对。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，还包括用于除静电的静电辊(8)，所述静电辊(8)设置在输送装置(3)上，且静电辊(8)位于向上加热装置(4)与冷却装置(6)之间。
7.根据权利要求1所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统，其特征在于，还包括用于从料仓中提取纤维素硝酸酯原料的上料装置(1)、用于下料的下料装置(9)，所述上料装置(1)与铺设装置(2)连接，所述下料装置(9)设置在酒精喷洒装置(7)之后。
8.基于权利要求1至7中任意一项所述一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统的脱水方法，其特征在于，步骤包括：
S1、脱水处理前，设定上料装置(1)与铺设装置(2)的工作参数；
S2、脱水系统冷启动后，脱水系统不带料空运转，直到脱水系统达到设定工作指标值；
S3、上料装置(1)将纤维素硝酸酯原料输送到铺设装置(2)上，铺设装置(2)将纤维素硝酸酯原料铺设成指定宽度与厚度的原料层，所述原料层铺设在输送装置(3)上；
S4、原料层通过输送装置(3)进入干燥段完成脱水干燥；
S5、干燥后的原料层通过输送装置(3)进入自然降温段；
S6、自然降温后的原料层通过输送装置(3)进入冷却装置(6)冷却降温；
S7、冷却降温后的原料层通过输送装置(3)输送到酒精喷洒装置(7)。
9.根据权利要求8所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统的脱水方法，其特征在于，步骤S4中，所述干燥段通过向上加热装置(4)、向下加热装置(5)、向上加热装置(4)实现脱水干燥，原料层依次通过向上加热装置(4)、向下加热装置(5)、向上加热装置(4)。
10.根据权利要求8所述的一种纤维素硝酸酯多级加热脱水系统的脱水方法，其特征在于，步骤S5中，在自然降温段过程中设置有静电辊(8)。
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