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(tái)新的振動(dòng)流化床干燥機(jī)，降低了維護(hù)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(gè)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(yùn)送到該公司位于田納西州格里森和巴黎的三個(gè)工廠之一，在那里，不同等級(jí)的粘土在加工前被分離并儲(chǔ)存在棚屋中。格里森工廠生產(chǎn)過(guò)程中有一個(gè)步驟——在兩個(gè)串聯(lián)的5英尺寬x25英尺長(zhǎng)的振動(dòng)流化床干燥機(jī)中干燥粘土——這對(duì)該公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)挑戰(zhàn)。該工廠使用了30年的干燥機(jī)效率低下，需要頻繁維護(hù)，而且物料干燥程度不一致。該公司希望改進(jìn)物料干燥過(guò)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(jí)的粘土混合在一起。然后，將含有17%至20%水分的粘土通過(guò)粉碎機(jī)將其粉碎成較小的顆粒。過(guò)去，粘土以約25 噸/小時(shí)的速度通過(guò)兩臺(tái)振動(dòng)流化床干燥機(jī)，并干燥至約12%的水分。因?yàn)樵诤涞亩荆淠且粋€(gè)問(wèn)題，第二臺(tái)干燥機(jī)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(jī)上，然后輸送到斗式提升機(jī)。斗式提升機(jī)將粘土排放到轉(zhuǎn)向滑槽。此時(shí)，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(shí)存儲(chǔ)箱中，要么將其轉(zhuǎn)移到輥磨機(jī)，磨成含水量約2%的細(xì)粉，然后打包出售。
干燥粘土的問(wèn)題
該公司在保持干燥機(jī)多個(gè)進(jìn)風(fēng)口和燃燒器多個(gè)熱風(fēng)管道之間的剛性空氣增壓連接方面遇到了問(wèn)題。干燥機(jī)流化床產(chǎn)生的振動(dòng)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(jìn)入干燥機(jī)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(lái)很涼，”H.C.Spinks安全與環(huán)境主管薩姆·考克思說(shuō)道。
干燥機(jī)還經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂、彈簧斷裂和驅(qū)動(dòng)故障。為了解決這些問(wèn)題，該公司不得不關(guān)閉干燥機(jī)和粘土加工生產(chǎn)線。隨后的停機(jī)時(shí)間降低了加工效率和產(chǎn)量、更換零件的成本以及維護(hù)干燥機(jī)所花費(fèi)的時(shí)間和勞動(dòng)力，增加了維護(hù)成本。
“我們嘗試了原干燥機(jī)制造商提供的幾種不同解決方案來(lái)維護(hù)和修理連接和其他問(wèn)題，”考克思對(duì)此表示，“我們還邀請(qǐng)了各種售后服務(wù)供應(yīng)商，請(qǐng)他們提供建議。但我們從來(lái)沒(méi)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(jī)和斗式提升機(jī)的定期維護(hù)問(wèn)題，但這需要關(guān)閉干燥機(jī)和粘土加工生產(chǎn)線來(lái)進(jìn)行維修。因而降低了加工效率和產(chǎn)量，增加了維護(hù)成本。
尋找新的干燥機(jī)
該公司意識(shí)到，它需要用效率更高、維護(hù)強(qiáng)度更低的干燥機(jī)來(lái)取代舊的干燥機(jī)。當(dāng)時(shí)，一名來(lái)自肯塔基州路易斯維爾的Carrier Vibrating Equipment銷售代表正在為另一個(gè)項(xiàng)目參觀格里森工廠，考克思借此機(jī)會(huì)向該代表詢問(wèn)了干燥機(jī)的問(wèn)題。Carrier生產(chǎn)振動(dòng)流化床干燥機(jī)、輸送機(jī)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(shuō)他們有一種可以使用的零件，”考克思說(shuō)道?！暗?jīng)過(guò)調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)零件很貴。因此，當(dāng)時(shí)我們說(shuō)，如果花費(fèi)那么多錢更換所有接頭零件后還是使用舊的干燥機(jī)，為什么不買一臺(tái)新的呢？所以，我向銷售代表詢問(wèn)了新的振動(dòng)流化床干燥機(jī)的報(bào)價(jià)。”
供應(yīng)商根據(jù)其對(duì)公司材料的經(jīng)驗(yàn)制定了初步的報(bào)價(jià)。該公司對(duì)初步報(bào)價(jià)很滿意，并將幾百磅粘土送到供應(yīng)商的測(cè)試工廠進(jìn)行測(cè)試。
2001年1月，考克思前往供應(yīng)商的測(cè)試工廠觀看了測(cè)試，供應(yīng)商在測(cè)試中使用了中試規(guī)模的振動(dòng)流化床干燥機(jī)。供應(yīng)商用不同參數(shù)和設(shè)置進(jìn)行了測(cè)試，并按比例放大了結(jié)果，以準(zhǔn)確確定公司需要的干燥機(jī)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(dāng)?shù)臏囟?。這些測(cè)試確定了干燥機(jī)的總體尺寸、干燥機(jī)加熱段和冷卻段的尺寸、進(jìn)料速度和流化床甲板上的物料深度。該公司對(duì)測(cè)試結(jié)果很滿意，并在3月份訂購(gòu)了一臺(tái)振動(dòng)流化床干燥機(jī)。
新的振動(dòng)流化床干燥機(jī)
新的干燥機(jī)約5英尺寬，12英尺高，25英尺長(zhǎng)。干燥機(jī)內(nèi)部安裝了一個(gè)5英尺寬的振動(dòng)流化床甲板，也稱為分配板。甲板沿干燥機(jī)的長(zhǎng)度延伸，并將干燥機(jī)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(guò)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(guò)甲板上物料的流動(dòng)。底部沿著一側(cè)的長(zhǎng)度有幾個(gè)進(jìn)風(fēng)口，用于使高壓空氣流入干燥機(jī)的底部。頂部有幾個(gè)排氣管，可以使空氣在通過(guò)甲板和物料后排出?？諝鉀](méi)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(jī)底部之間的實(shí)心金屬板將干燥機(jī)分成17英尺長(zhǎng)的加熱段和8英尺長(zhǎng)的冷卻段。一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)迫使燃燒器中的熱空氣通過(guò)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(jī)能達(dá)到的溫度高200℉。另一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)迫使工廠中的環(huán)境空氣通過(guò)冷卻段入口，在粘土排出之前冷卻粘土，防止出現(xiàn)冷凝問(wèn)題。
粘土進(jìn)入干燥機(jī)后，落到振動(dòng)的流化床甲板上。甲板的振動(dòng)使粘土通過(guò)干燥機(jī)，并不斷地?cái)嚢韬头瓌?dòng)粘土。甲板的振動(dòng)頻率和角度決定了粘土通過(guò)干燥機(jī)的速度。當(dāng)粘土通過(guò)加熱段時(shí)，熱空氣被迫向上穿過(guò)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(dāng)粘土通過(guò)冷卻段時(shí)，冷空氣被迫向上通過(guò)甲板的孔和粘土，將粘土冷卻至環(huán)境溫度。干燥機(jī)以50噸/小時(shí)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(jī)約多四倍。
干燥機(jī)由位于干燥機(jī)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(dòng)調(diào)整干燥機(jī)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(diǎn)的傳感器用以檢測(cè)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(jī)的溫度，因?yàn)榇藭r(shí)進(jìn)入干燥機(jī)的物料比較干燥或者比較少。如果粘土的含水量超過(guò)12%，溫度低于170℉，PLC將提高干燥機(jī)的溫度，因?yàn)榇藭r(shí)進(jìn)入干燥機(jī)的物料比較潮濕或者比較多。這使得操作員可以在啟動(dòng)干燥機(jī)后離開，而不必?fù)?dān)心進(jìn)料的含水量和進(jìn)料量波動(dòng)。
由于新的干燥機(jī)比兩臺(tái)舊的干燥機(jī)占地空間更少，該公司拆除了舊的螺旋輸送機(jī)和斗式提升機(jī)，安裝了一臺(tái)新的開放式傾斜帶式輸送機(jī)?，F(xiàn)在，粘土從干燥機(jī)排放到傾斜帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)將粘土輸送到轉(zhuǎn)向溜槽。傾斜帶式輸送機(jī)幾乎不需要維護(hù)，有助于公司降低維護(hù)成本，提高加工效率和產(chǎn)量。帶式輸送機(jī)的運(yùn)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(jī)比兩臺(tái)舊的干燥機(jī)占地空間更少，該公司拆除了舊的螺旋輸送機(jī)和斗式提升機(jī)，安裝了一臺(tái)新的開放式傾斜帶式輸送機(jī)。現(xiàn)在，粘土從干燥機(jī)排放到傾斜帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)將粘土輸送到轉(zhuǎn)向溜槽。傾斜帶式輸送機(jī)幾乎不需要維護(hù)，有助于公司降低維護(hù)成本，提高加工效率和產(chǎn)量。帶式輸送機(jī)的運(yùn)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(jī)產(chǎn)生積極結(jié)果
在粘土加工生產(chǎn)線安裝新的干燥機(jī)使得該公司淘汰了維護(hù)密集型設(shè)備，改善了工廠條件?？伎怂急硎荆骸白詮奈覀?cè)谠O(shè)備啟動(dòng)前進(jìn)行了一些小調(diào)整以來(lái)，干燥機(jī)一直運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何維護(hù)問(wèn)題。這臺(tái)干燥機(jī)確實(shí)降低了我們的維護(hù)成本和生產(chǎn)停機(jī)時(shí)間，從而提高了產(chǎn)量。”
由于干燥機(jī)的控制程序可以根據(jù)進(jìn)料含水量和進(jìn)料量的波動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，因此干燥機(jī)提高了粘土加工生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量?！靶碌母稍餀C(jī)比舊的干燥機(jī)干燥得粘土更均勻，”考克思說(shuō)道，“使用舊的干燥機(jī)，粘土的最終含水量實(shí)際上只是一個(gè)平均值，因?yàn)樗鼈儗⒘蠈拥撞康恼惩粮稍镏良s8%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(jī)的高壓高溫空氣結(jié)合流化床甲板的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)將每個(gè)粘土顆粒均勻干燥，不管粘土顆粒位于料層的哪個(gè)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(tái)干燥機(jī)也比該公司之前的兩臺(tái)干燥機(jī)干燥效率高?！靶碌母稍餀C(jī)的效率更高，因?yàn)樗褂玫目諝鉁囟雀?，改進(jìn)了流化床的設(shè)計(jì)，空氣分布和傳熱更好，而且還改進(jìn)了振動(dòng)驅(qū)動(dòng)，”Carrier的銷售經(jīng)理史蒂夫·貝克如此說(shuō)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(jī)減少了公司的燃料消耗，提高了能源效率。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，該公司只需修改將空氣注入燃燒器的鼓風(fēng)機(jī)，因?yàn)楦稍餀C(jī)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(jī)并觀察其運(yùn)行情況約3個(gè)月后，該公司決定用供應(yīng)商的振動(dòng)流化床干燥機(jī)替換其巴黎工廠的舊60英尺直徑旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)。2002年3月，巴黎工廠安裝了第二臺(tái)干燥機(jī)和新的燃燒器，降低了維護(hù)成本，提高了工廠的干燥效率和產(chǎn)量。
下載“一臺(tái)干燥機(jī)比兩臺(tái)干燥機(jī)效果更好”一文
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