化工工艺残渣固形燃料搅拌混合设备设计

一
式中： ｖ’ 要求每小时处理的物料的体积 ，ｍ３ ／ ｈ ；ｔ 为每批物 料的处理时间 ， ｈ ；ｆ Ｐ ／ ｏ 、 为搅 拌容器的备用 系数 ， 一般为 Ｏ ． １ ． ０ ． １ ５ ； ￡ ％ｏ为装料系数 ，根据实际生产条件或试验 结果而确定 ；ｍ 为 伺样容积的搅拌容器的台数 ，台。 ５ ． ２ 容 器 内径 和 高 度 的 确 定 定 结构型式搅拌器 的桨 叶直 径 同与装 配的搅拌罐 体 内径 有一定的 比例范围 ， 随着罐体长径 比的减小 ，即高度减小而直径 放大 ，搅拌器桨叶直径 也相 应放 大。在 固定的搅拌轴转速下 ，搅 拌器功率与搅拌器桨叶直径的 ５次方成正 比。所 以，随着 罐体直 径 的放大 ， 搅 拌器功率增加很多 ，这对 于需要较 大搅拌作业功率 的搅拌过程是适宜 的， 否则减 小长径 比只 能是无谓地 消耗一些搅 拌器 功率，长径比则可以考虑选 得大一些。转贴于 ２ ３ ３ 网校 论 文中心 ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ ｗｗ ｗ． ｓ ｍｄ ａ ． ｎ ｅ ｔ 在 确定了搅拌容器 的容积 Ｖ 之后 ， 必须选择适宜 的容器装液高度与 内直径之 比值 （ 以下 简称装液 高 径 比） ，以确定简体的 内径 Ｄ和高度 Ｈ。 对于带锥形封头的容器，可先忽略封头的容积 ，由式 （ ２ ） 先算出标准直径 Ｄ，再通过式 （ ３ ）计 算筒 体高度 。 ＶＣ ％ｏ ＝ ￣ ％ｉ Ｄ３ （ Ｈ Ｌ ／ Ｄ） ／ ４ （ ２ ） Ｈ ＝ ４ （ ｖ ＿ Ｖｄ ） ／ （ Ｃ ％ｉ Ｄ）（ ３ ） ６ 搅 拌 器 的选 用 高 豁 度 流 体 混 合操 作通 常 都 处 于 层流 状态 ， 其 对 应 的 薪 度 范 围为 １ － ｌ Ｏ ０ ０ Ｐ ａ ・ Ｓ 。高勃度的流体在层流下操作 ，没有 明显湍动 ， 流体离开搅拌器后，其 能量很快耗散 ，因此 不能通过流体 的翻腾 来 造 成 容 积 循 环 ，往 往 采 用 直 接 大 面 积 推 动 流 体使 之达 到混 合 ， 最 常用 的搅 拌 器 有 锚 式 ，框 式 ，螺 带 式 ，螺 杆 式 等 。锚 式 搅 拌 器 结构简单 ，应用广泛 ，由于缺乏轴 向循环流动，混合效率较 低。 ７ 结 束 语 化 工残渣 固形燃料技术在 对这些产 业废弃物进 行处理 的同 时，能有 效地 回收利用 能源和资源 。因此 ，开展此项技术研究开 发，不仅具有十分重要的现实意义，而且对我省的生态省建设和 经济发展也具有积极的促进作用 。
１ 引 言
近年来， 利用城市固废制各固废衍生燃料已成为废弃物处理
研 究的热 点。 在发达 国家如 日本等 国的各研 究机 构对 此项进行 了 详细的研 究开发，各设备生产厂家都开发 了相关的 Ｒ ＤＦ生产 、 利用 设备。我国近几年对 Ｒ ＤＦ技术也进行了研 究，但主要集 中 在城市垃圾相关的 Ｒ ＤＦ技术 ，对产业 的废弃物 ，特 别是化工工 艺残渣的处理利用 方面尚未见报道 。 ２ 固体混合 的影响 因素 与液体搅拌相比，固体混合不具有 自身扩 散的性质 ，因而必 须施加外力才能强制流动。影响混合的因素，除混合设备和操作
Ｖ＝ Ｖ’ ｔ ｎ代 ％、 ） ／ Ｃ ％ｏ ｍ （ １ ）
条件外，固体粉粒 体的性质 、 包括粒子 的粒度与粒度分布、 粒 子 形状 、表观密度 、表面 性质、静 电荷 、水分含量 、休止角、流动
性 、凝聚性 ，对混合过程的影响极大 。 ３ 混合 过 程 机 理 粉粒体混合时有三种基 本的混合 机理。 ３ ． １ 扩散混合 。粉粒体在 小尺寸范围 内的随机运 动，即增 加单个 粒子移动 性所 引起 的局 部混合 。只 要不 同时存在 离析作 用， 扩散 混合 能使 固体 间的混合高度均一 ， 扩散混合作用一般发 生在不 断新生表面上并再分布 ， 或发生在众粒子相互 间的移动性 增加 时。前者如鼓式混 合器 中进行 的混合操作 ，后者 如冲击磨 中 进 行 的混 合 过 程 。 ３ ． ２ 对流混合或移动混合பைடு நூலகம்。 粉粒体进行大尺寸的随机运动，即 粒子成批地从一处移动到一处 ，从而形成环流并同时进行混合 。 ３ ． ３ 剪切混合。在物料 内部粒 子之 间相对移动产生 的混合 。 混合过程中发生的对流 、 剪切和扩散三种混合机理不可能在各 自 的区间独立起 作用，而是 随混合过程进行 同时 出现 ，如图所示 。 虽然每种型式的混合 设备会 同时出现 三种混合机理 ， 但总是只有 种 机 理起 主 要 作 用 。 ４ 混合设备 的分类 ４ ． １ 容 器 回转 型 混 合 设 备 ① 适 用 于 物 性 差 异 小 、流 动 性 好 的混 合 ， 可 以获 得 较 高 的混 合精度 ，但对粒径 比等物性差异大、流动性差 的物料 ，采用该种 型式大多数情况下不能得到 良好的效果； ②装料系数低 ，一般为 ０ ． ３ — ０ ． ４ ； ③最佳 回转速度 ， 即处于最佳混合状态 的速度一般 为临界速 度的５ ０ ％－ ８ ０ ％： ④设备容易清洗 ，适合于多品种小批量生产； ⑤ 回转速度慢 、适合于易磨损物料 的混合； ⑥容器 回转空 间大 ， 但 伴随回转 容易一起 负荷变动 ，因而需 要设置安全栅和牢 固的基础 ； ⑦进 出 口的地位较 困难 。 ４ ． ２ 容器 固定型混合设备 ①机种 多，不仅可 以满足各种物性粉粒体的混合，也可用于 粉粒体 中添加液体的混合 ； ②因容器是固定的，混合设备与粉粒体进出料装置容易连接 ； ③装料系数大，一般为 Ｏ ． ５ ． ０ ． ６ ； ④设备清洗 困难 ，适合于少品种大批量生产； ⑤存在搅拌浆叶磨损和轴封部件粉尘等 问题 。 ４ ＿ ３ 复合 型混 合 设 备 这类混合设备是在容器回转型的基础上 ， 在 容 器 内部 增 设 了
搅拌物料用 的叶片 ，以增 强物料 的混合和分散作用，从而提高混 合效果 。如在常用 的滚筒 、ｖ型 、双重 圆锥型等混合设备 中，分 别设 置 了特 定 的 叶片 ，便 构 成 了复 合 型 混 合 设 备 。 ５ 混合容器几何 尺寸的确 定 ５ ． １ 容 器容 积 的确 定 因而欲求容器 的容积 ， 首先必须将产量化成 单位 时问的体积 量 ， 然 后 根据 操 作 工 况 （ 间歇或连续 ） ，采 用 相 应 的公 式 计 算 。 己知本设计设备 的处理量为 ５ ０ ｋ ｇ ／ ｈ ， 采用连续操作 ，则容 器容积 可根据式 （ １ ）确 定 ：
化 工工 艺残 渣固形 燃料搅拌 混合 设备 设计
毕秀茹 李继文 纪晓婧
（ 河北农 业大学理 工学院 河北 黄骅 ０ ６ １ １ ０ ０） 摘 要 ：化 学工业 固体废弃物简称 ” 化工 固废 ” ，是指 化工生产过程 中产 生的固体 、半 固体或浆状废 弃物 ，包括化 工生产过程 中进 行化合 、分解 、合成等化学反应产生的不合格 产品 （ 含 中间产品 ） 、副产品 、失效催化剂 、废添加剂 、未反应的原料及原料 中夹带的 杂质等 ，以及直接从反应装置排 出的或在 产品精制 、分 离、洗涤 时由相应装置排 出的工艺废物，还有 空气污染控制设施排 出的粉 尘， 废水处理 产生 的污泥 ， 设备 检修 和事故泄漏产生的 固 体废弃物及报废的 旧设备 、 化学品容器和工业 固 废 等。 这些 固体废弃物成分往往 十分复杂 ，主要有杂环类物质 ，含有硫 、氮、氟等有机物 ，且 大都有毒性 ，需要进行无害化 处理 。 关键词 ：化工 固废；搅 拌设备 ；副产品；无害化处理 ；设备选型；循环经济；可持 续发展