CN111981771A - 一种新型片状二水氯化钙干燥冷却装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种片状二水氯化钙的干燥冷却装置及方法，该装置包括流化床、物料输入装置、产热风装置、产冷风装置及尾气处理装置，本发明集冷热床于一体，采用单台外热式固定沸腾流化床，在物料冷却段，氯化钙与“冷干空气”直接换热，干冷空气携带水分子能力强，冷却速度快，冷却效果好，且节能高效，产品温度低，干燥床不易“死床”，生产周期长且灵活方便。

Description

一种新型片状二水氯化钙干燥冷却装置及方法
技术领域
本发明属于氯化钙生产领域，涉及二水片钙的干燥冷却装置及方法。
背景技术
片状二水氯化钙，一种由氯元素和钙元素组成的盐，化学式为CaCl2。微苦，无味，易吸水。它是典型的离子型卤化物，室温下为白色、硬质碎块或颗粒。氯化钙用途十分广泛，常见应用包括制冷设备所用的盐水、道路融冰剂和干燥剂，石油开采固井剂等等。
在氯化钙生产中，干燥冷却是必不可少的工艺环节。目前氯化钙行业，在干燥工段，多采取以下几种工艺：
1、双极振动流化床，冷热床串联工艺：该工艺主要流程为68％含量的片状氯化钙，经过输送设备，相继进入“热床”“冷床”。振动流化床机体由上盖、布风板及下腔体组成，振动流化床通过安装于机体上振动电机产生激振力使床体振动，被干燥氯化钙由进料口进入，并沿水平流化床布风板跳跃前进，与此同时进入下腔体的热风通过布风板后与氯化钙接触后进行热交换，脱除水分后，进入“冷床”，与环境下的空气进行换热冷却，降温后，排出干燥床，至包装工段进行包装。
该干燥工艺存在如下缺点：
(1)干燥能力小，设备占地面积大，设备众多，装机功率大。
(2)属于“动设备”维修工作量大，现场环境较难维护。
2、单级振动流化床(冷热一体床)，外加冷却滚筒辅助降温工艺：该工艺主要流程和“双极振动流化床，冷热床串联”的区别在于将部分“冷床”功能用冷却滚筒代替，从干燥段排出的高温氯化钙进入冷却段进行降温，冷空气由干燥床底部进入，和氯化钙进行换热降温。初步降温后进入旋转的冷却滚筒，滚筒由电机、减速机驱动，圆形滚筒内部安装导料装置，滚筒下部浸入冷却水槽中，物料和冷却水进行间接换热，降温后排出至包装工段进行包装。
该干燥工艺存在如下缺点：
(1)设备庞杂，占地面积大。冷却滚筒与氯化钙接触面积小，必须加大冷却水流量，导致运行费用增加同时导致装置无法大型化。
(2)冷却效率低，由于高温氯化钙和设备的表面进行间接接触、间接换热。
3、埋管流化床工艺：中国专利号CN1828205A，“精制盐、硝埋管流化床干燥工艺”，生产流程为68％含量的氯化钙进入具有干燥段、冷却段以及内置换热器的埋管流化床干燥机，物料在外部提供热空气以及干燥床内部埋管换热器(通入饱和蒸汽)双重加热下，完成干燥。干燥后的氯化钙进入冷却段，冷空气由冷却段底部进入，干燥后的氯化钙在冷却空气以及内置冷却段换热器双重作用下冷却，冷却后产品进行包装。
该干燥工艺存在如下缺点：
(1)由于氯化钙“片状”特点，以及“不规则快钙”进入内热管，导致埋管换热器“易堵塞”，换热效率下降后，干燥段逐步“死床”。
(2)由于氯化钙腐蚀性，内置埋管经常发生腐蚀泄露，无法使用。
上述三种氯化钙干燥冷却工艺均存在共同缺点：冷却段均采用环境中空气作为降温介质，客观上干燥床干燥冷却效果受环境温度、湿度影响较大。夏季由于空气“高温高湿”特点导致干燥床生产周期短，冷却段由于氯化钙极强的吸水性，经常导致“死床”。同时干燥汽耗高，产品出料温度高。秋冬季节干燥床运行效率优于夏季，导致全年干燥床运行效率高低不一。
发明内容
本发明针对上述技术存在的不足，提供一种干燥效率连续稳定，冷却速度快，生产周期长的流化床干燥冷却装置及方法。
首先，提供本发明的一种片状二水氯化钙的干燥冷却装置，该装置包括一个用于干燥并冷却片状氯化钙的流化床，流化床的进料口与原料输入装置连接，流化床的热风进口与用于输送高温空气的第一输入管道连接，流化床的冷风进口与用于输送干冷空气的第二输入管道连接，第一输入管道上沿着空气输送方向依次设有用于过滤空气杂质的第一空气过滤器、用于为空气提供动力的热风机、用于加热空气的空气换热器，干冷空气输入管道上沿着空气输送方向上依次设有用于过滤空气杂质的第二空气过滤器、用于降温除湿的恒温恒湿空调机组、用于为空气提供动力的冷风机，用于排出尾气(携带少量粉状氯化钙的湿空气)的流化床引风口经引风管道连接于旋风分离器的气体进口，旋风分离器的气体出口经管道连接于除尘洗涤塔的气体进口，除尘洗涤塔的气体输出管道经引风机后放空，流化床的出料口与成品料仓连接。
进一步地，所述流化床为外热式固定沸腾流化床。其包括干燥段、冷却段，例如可以使用山东天力干燥设备有限公司、常州市大江干燥设备有限公司等干燥床厂家制造的内热式流化床，将内热管全部拆除后即成为外热式固定沸腾流化床。
进一步地，旋风分离器的粉体出口与用于将粉体输出的星型卸料器连接。
进一步地，原料输入装置为输送皮带，输送皮带上设有用于除去大块氯化钙的“块钙分离器”，“块钙分离器”可以是任何用于分离大块钙(例如粒径大于2.5-3.5CM，例如大于3CM)的分离装置。优选，所述块钙分离器为设置在输送皮带上方并紧挨输送皮带的一个用于剔除“块钙”的装置，其包括两块呈角度(例如锐角或钝角，优选锐角)连接的挡板，在迎向块钙的一侧设有垂直于输送皮带平面的两排等距离耙齿，组成锐角的两块挡板呈三角形，耙齿间距3cm(可以为2.5-3.5cm)，三角形底边距离等于输送皮带宽度，该角度对着物料前进方向。其工作原理为：输送皮带上片钙以及块钙，进入块钙分离器，小于3cm片钙全部通过，大于3cm片钙被等距离耙齿截留，并在锐角处被分离出输送皮带。
进一步地，第二空气过滤器与恒温恒湿空调机组之间的管道上设有第一切换阀，恒温恒湿空调机组与冷风机之间的管道上设有第二切换阀，第二空气过滤器与第一切换阀之间的管道分出一个设有第三切换阀的支管连接于第二切换阀与冷风机之间的管道。其中第一切换阀、第二切换阀以及第三切换阀为恒温恒湿空调机组故障、保养或者秋冬季切换机组所用。
空气换热器可以为翅片换热管组成换热器，使用生蒸汽为热源，用于加热空气。
除尘洗涤塔内使用水洗涤除去废空气中的粉钙。
进一步地，空气换热器与流化床热风进口之间的第一输入管道分为三个支管分别与流化床的间隔排列的三个热风进口连接，冷风机与流化床冷风进口之间的第二输入管道分为两个支管分别与流化床的间隔排列的两个冷风进口连接。
一种片状二水氯化钙干燥冷却的方法，该方法包括以下步骤：
(1)片状氯化钙(例如为68wt％含量的片状氯化钙)经块钙分离器去除大于例如3CM的大块颗粒、使得形状相对统一后，由输送皮带运送至流化床内并分散于流化床的干燥段，一股空气(例如空气流量可以为40000-48000m3/h、风压可以为10-14KPa)依次经第一空气过滤器过滤杂质、热风机获得动力之后进入空气换热器加热，得到的高温空气(例如温度可以为200-250℃，压力可以为例如10-14Kpa)分为一股或多股(例如可以为3股)进入流化床的干燥段，同时另外一股空气(例如空气流量可以为10000-16000m3/h、风压可以为10-14KPa)依次经第二空气过滤器过滤杂质、恒温恒湿空调机组降温除湿(2-8℃，优选3-6℃，相对湿度为40-60％，进一步45-55％，优选约50％的干空气)冷风机获得动力(例如压力可以为10-14Kpa)之后分为一股或多股(例如可以为2股)进入流化床的冷却段。
(2)进入流化床的片状氯化钙在热风作用下呈现沸腾状态，进行传热和传质，干燥后的物料在热风机的作用下流化至流化床的冷却段，与干冷空气换热降温，冷却后的产品(例如温度可以为55-70℃)输送至成品料仓。
(3)流化床内干燥段和冷却段的尾气(例如温度为90-100℃，氯化钙含量为3-5g/Nm3)经引风管线进入旋风分离器回收粉状氯化钙，旋风分离器排出的尾气经除尘洗涤塔除尘洗涤后(盐尘含量30-60mg/Nm3)排空。
其中，空气换热器使用生蒸汽作为加热空气的热源。
流化床内干燥段和冷却段的尾气为携带少量粉状氯化钙的含湿空气，其经过旋风分离器后，粉状氯化钙颗粒在离心力与重力作用下，经过星型卸料器转动使得粉钙排出。
旋风分离器去除大部分粉状氯化钙颗粒后，含少量极细的粉钙废空气进入除尘洗涤塔，经过水洗涤后的空气经过引风机排出。
旋风分离器、除尘洗涤塔的操作参数及条件为本领域技术人员已知的常规操作。
本发明的有益效果：
1、流化床生产周期长，干燥床冷却段不易产生“死床”现象。
2、流化床干燥段无内热埋管，床内无部件，物料流化顺畅。
3、恒温恒湿空调机组使用，使流化床运行状况不受环境温度湿度影响，常年保证稳定的干燥效率。
4、由于“冷干空气”使用，携带水分子能力强，干燥床处理能力大，吨产品汽耗低。
5、工艺灵活合理，恒温恒湿空调机组出现故障、保养短期退出运行，不影响整体运行。
附图说明
图1为本发明的一种片状二水氯化钙的干燥冷却装置结构示意图。
图2为块钙分离器的俯视图。
图3为块钙分离器的主视图。
附图标记：
1-输送皮带，2-块钙分离器，3-进料口，4-热风机，5-第一空气过滤器，6-空气换热器，7-第二空气过滤器，8-恒温恒湿空调机组，9-冷风机，10-引风口，11-旋风分离器，12-星型卸料器，13-除尘洗涤塔，14-引风机，
15-第一切换阀，16-第二切换阀，17-第三切换阀，
18-出料口，19-成品料仓，
20-干燥段，21-冷却段，
22-流化床，
23-挡板，24-耙齿，
L1-第一输入管道，L2-第二输入管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1所示，本发明的一种片状二水氯化钙的干燥冷却装置，该装置包括一个用于干燥并冷却片状氯化钙的流化床22，流化床的进料口3与原料输入装置连接，流化床22的热风进口与用于输送高温空气的第一输入管道L1连接，流化床的冷风进口与用于输送干冷空气的第二输入管道L2连接，第一输入管道L1上沿着空气输送方向依次设有用于过滤空气杂质的
第一空气过滤器5、用于为空气提供动力的热风机4、用于加热空气的空气换热器6，干冷空气输入管道上沿着空气输送方向上依次设有用于过滤空气杂质的第二空气过滤器7、用于降温除湿的恒温恒湿空调机组8、用于为空气提供动力的冷风机9，用于排出尾气(携带少量粉状氯化钙的湿空气)的流化床引风口10经引风管道连接于旋风分离器11的气体进口，旋风分离器11的粉体出口与用于将粉体输出的星型卸料器12连接，旋风分离器11的气体出口经管道连接于除尘洗涤塔13的气体进口，除尘洗涤塔13的气体输出管道经引风机14后放空，除尘洗涤塔13设有洗涤水进口和洗涤水出口，流化床的出料口18经输送带与成品料仓19连接。
原料输入装置为输送皮带1，输送皮带1上设有用于除去大块氯化钙的物料分离器2。
所述流化床22为外热式固定沸腾流化床，其包括干燥段20、冷却段21。
第二空气过滤器7与恒温恒湿空调机组8之间的管道上设有第一切换阀15，恒温恒湿空调机组8与冷风机9之间的管道上设有第二切换阀16，第二空气过滤器7与第一切换阀15之间的管道分出一个设有第三切换阀17的支管连接于第二切换阀16与冷风机9之间的管道。其中第一切换阀、第二切换阀以及第三切换阀为恒温恒湿空调机组故障、保养或者秋冬季切换机组所用。
空气换热器6可以为列管换热器，使用生蒸汽为热源，用于加热空气。
空气换热器与流化床热风进口之间的第一输入管道L1分为至少三个支管分别与流化床的热风进口连接，冷风机与流化床冷风进口之间的第二输入管道L2分为至少两个支管分别与流化床的冷风进口连接。
如图2、3所示，原料输入装置为输送皮带1，输送皮带上设有用于除去大块氯化钙的块钙分离器2，所述块钙分离器2为设置在输送皮带上方并紧挨输送皮带的一个用于剔除“块钙”的装置，其包括两块呈锐角(夹角为60度)连接的挡板23，在迎向块钙的一侧设有垂直于输送皮带的两排等距离耙齿24，组成锐角的两块挡板呈三角形，耙齿间距3CM，三角形底边距离等于输送皮带宽度，三角形锐角对着物料前进方向。
实施例1
(1)68wt％含量的9-12t/h片状氯化钙经块钙分离器去除粒度大于3cm的大块颗粒、形状相对统一后，由输送带(输送速度为1.25-1.35m/s)运送至流化床内并分散于流化床(使用山东天力干燥设备有限公司制造的内热式流化床，其中将内热管全部拆除)的干燥段，一股空气(空气流量为45000m3/h、风压为12KPa)依次经第一空气过滤器过滤杂质、热风机获得动力之后进入空气换热器加热，得到的高温空气(温度为210℃，压力为12Kpa)分为3股进入流化床的干燥段，同时另外一股空气(空气流量为15000m3/h、风压为12KPa)依次经第二空气过滤器过滤杂质、恒温恒湿空调机组降温除湿(将环境空气温度降至5℃，相对湿度为50％干空气、冷风机获得动力(压力为12Kpa)之后分为2股进入流化床的冷却段。
(2)进入流化床的片状氯化钙在热风作用下呈现沸腾状态，进行传热和传质，干燥后的物料在热风机的作用下流化至流化床的冷却段，与干冷空气换热降温，冷却后的产品(温度为60℃)输送至成品料仓。
(3)流化床内干燥段和冷却段的尾气(温度100℃含氯化钙3-5g/Nm3)，经引风管线进入旋风分离器回收粉状氯化钙，旋风分离器排出的尾气经除尘洗涤塔(盐尘含量30-60mg/Nm3)后排空。
实施后优点：1、干燥床内无块钙，“热床”不死床。
2、干燥床“冷床”运行周期可达40-50天。
3、产品终温降至55-70℃，减少了产品吸湿而降低氯化钙主含量风险，同时便于产品包装。
对比例1
(1)、夏季
①、68wt％含量的9-12t/h片状氯化钙经物料分离器去除大块颗粒、形状统一后，由输送带(输送速度为1.25-1.35m/s)运送至流化床内并分散于流化床的干燥段，一股空气(空气流量为40000-48000m3/h、风压为10-14KPa)依次经第一空气过滤器过滤杂质、热风机获得动力之后进入空气换热器加热，得到的高温空气(温度为210℃，压力为10-14Kpa)分为3股进入流化床的干燥段。
同时另外一股空气(空气流量为10000-16000m3/h，温度为38-40℃，相对湿度80-85％)依次经第二空气过滤器过滤杂质、冷风机获得动力(压力为10-14Kpa)之后分为2股进入流化床的冷却段。
②、进入流化床的片状氯化钙在热风作用下呈现沸腾状态，进行传热和传质，干燥后的物料在热风机的作用下流化至流化床的冷却段，与冷空气换热降温，冷却后的产品(温度80-95℃)输送至成品料仓。
(2)、冬季
①、68wt％含量的9-12t/h片状氯化钙经物料分离器去除大块颗粒、形状统一后，由输送带运送至流化床内(输送速度为1.25-1.35m/s)并分散于流化床的干燥段，一股空气(空气流量为40000-48000m3/h、风压为10-14KPa)依次经第一空气过滤器过滤杂质、热风机获得动力之后进入空气换热器加热，得到的高温空气(温度为210℃，压力为10-14Kpa)分为3股进入流化床的干燥段。
同时另外一股空气(空气流量为10000-16000m3/h，温度为-5-6℃，相对湿度50-60％)依次经第二空气过滤器过滤杂质、冷风机获得动力(压力为10-14Kpa)之后分为2股进入流化床的冷却段。
②、进入流化床的片状氯化钙在热风作用下呈现沸腾状态，进行传热和传质，干燥后的物料在热风机的作用下流化至流化床的冷却段，与冷空气换热降温，冷却后的产品(温度55-70℃)输送至成品料仓。
对比效果：1、夏季干燥床运行周期短，7-10天冷却段即“死床”，冬季40-50天出现“死床”。
2、夏季产品温度高达80-95℃，冬季产品温度55-70℃。
3、夏、冬季从环境空气中进入干燥床冷床的理论水量计算对比
(1)、夏季平均环境温度以38℃计，相对湿度80％，冷风量按照15800m3/h计，进入冷床的空气中水量为：80％*44g/kg*1.135kg/m3*15800m3/h＝631kg/h。
(2)、冬季平均环境温度以6℃计，相对湿度50％，冷风量按照15800m3/h计，进入冷床的空气中水量为：50％*5.8g/kg*1.265kg/m3*15800m3/h＝58kg/h。

Claims (10)

1.一种片状二水氯化钙的干燥冷却装置，该装置包括一个用于干燥并冷却片状氯化钙的流化床，流化床的进料口与原料输入装置连接，流化床的热风进口与用于输送高温空气的第一输入管道连接，流化床的冷风进口与用于输送干冷空气的第二输入管道连接，第一输入管道上沿着空气输送方向依次设有用于过滤空气杂质的第一空气过滤器、用于为空气提供动力的热风机、用于加热空气的空气换热器，干冷空气输入管道上沿着空气输送方向上依次设有用于过滤空气杂质的第二空气过滤器、用于降温除湿的恒温恒湿空调机组、用于为空气提供动力的冷风机，用于排出尾气(携带少量粉状氯化钙的湿空气)的流化床引风口经引风管道连接于旋风分离器的气体进口，旋风分离器的气体出口经管道连接于除尘洗涤塔的气体进口，除尘洗涤塔的气体输出管道经引风机后放空，流化床的出料口与成品料仓连接。
2.根据权利要求1所述的干燥冷却装置，其特征在于，所述流化床为外热式固定沸腾流化床。
3.根据权利要求1或2所述的干燥冷却装置，其特征在于，旋风分离器的粉体出口与用于将粉体输出的星型卸料器连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的干燥冷却装置，其特征在于，原料输入装置为输送皮带，输送皮带上设有用于除去大块氯化钙的“块钙分离器”，优选，所述“块钙分离器”为设置在输送皮带上方并紧挨输送皮带的一个用于剔除“块钙”的装置，其包括两块呈角度连接的挡板，在迎向块钙的一侧设有垂直于输送皮带的两排等距离耙齿，组成锐角的两块挡板呈三角形，耙齿间距2.5-3.5cm，三角形底边距离等于输送皮带宽度，该角度对着物料前进方向。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的干燥冷却装置，其特征在于，第二空气过滤器与恒温恒湿空调机组之间的管道上设有第一切换阀，恒温恒湿空调机组与冷风机之间的管道上设有第二切换阀，第二空气过滤器与第一切换阀之间的管道分出一个设有第三切换阀的支管连接于第二切换阀与冷风机之间的管道，其中第一切换阀、第二切换阀以及第三切换阀为恒温恒湿空调机组故障、保养或者秋冬季切换机组所用。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的干燥冷却装置，其特征在于，空气换热器与流化床热风进口之间的第一输入管道分为三个支管分别与流化床的间隔排列的三个热风进口连接，冷风机与流化床冷风进口之间的第二输入管道分为两个支管分别与流化床的间隔排列的两个冷风进口连接。
7.一种片状二水氯化钙干燥冷却的方法，该方法包括以下步骤：
(1)片状氯化钙(例如为68wt％含量的片状氯化钙)经块钙分离器去除大块颗粒、使得形状相对统一后，由输送皮带运送至流化床内并分散于流化床的干燥段，一股空气依次经第一空气过滤器过滤杂质、热风机获得动力之后进入空气换热器加热，得到的高温空气(例如温度可以为200-250℃，压力可以为10-14Kpa)分为一股或多股进入流化床的干燥段，同时另外一股空气依次经第二空气过滤器过滤杂质、恒温恒湿空调机组降温除湿(优选将环境空气温度降至2-8℃，优选3-6℃，相对湿度为40-60％，进一步45-55％，优选约50％的干冷空气)冷风机获得动力(例如压力可以为10-14Kpa)之后分为一股或多股进入流化床的冷却段；
(2)进入流化床的片状氯化钙在热风作用下呈现沸腾状态，进行传热和传质，干燥后的物料在热风机的作用下流化至流化床的冷却段，与干冷空气换热降温，冷却后的产品(例如温度可以为55-70℃)输送至成品料仓；
(3)流化床内干燥段和冷却段的尾气(例如温度为90-100℃，氯化钙含量为3-5g/Nm3)经引风管线进入旋风分离器回收粉状氯化钙，旋风分离器排出的尾气经除尘洗涤塔除尘洗涤后(盐尘含量30-60mg/Nm3)排空。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，空气换热器使用生蒸汽作为加热空气的热源。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，流化床内干燥段和冷却段的尾气为携带少量粉状氯化钙的含湿空气，其经过旋风分离器后，粉状氯化钙颗粒在离心力与重力作用下，经过星型卸料器转动使得粉钙排出。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，旋风分离器去除大部分粉状氯化钙颗粒后，含少量极细的粉钙废空气进入除尘洗涤塔，经过水洗涤后的空气经过引风机排出。
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