双桨叶干燥机在绿色纤维行业中的应用

王国清，胡晓静，李宁，靳晓煜

（河北工大晟珂工程科技有限公司，河北石家庄050031)

绿色纤维是指原材料采用可再生资源，不会破坏生态平衡和导致资源枯竭，生产过程中不会对环境造成污染，符合节能和环保的要求，产品穿着更健康舒适，制成品废弃后可回收利用或可在自然条件下讲解。所以现在绿色纤维的发展已经成为一种势不可挡的潮流和趋势。

Lyocell纤维是由国际人造丝及合成纤维标准局认定的一种新型绿色纤维，在不同国家和地区有着许多商标名，如绿纤®、天丝®、瑛赛尔®、元丝®等。采用新溶剂法生产的绿色纤维，通过将原料浆粕溶解在无毒的有机溶剂中制成纺丝溶液，经过喷头拉伸和凝固浴中固化成型，然后经过水洗、切断、上油和精炼、烘干等工序。整个纺丝过程形成封闭环和回收再循环利用的工艺流程，符合现代环保的要求，对环境无污染。其中在生产过程中烘干是及其重要的工序，直径影响到成丝的质量。常规的双桨叶干燥机难以实现，在此基础上我们进行了一系列的改进优化。

1工作原理

双桨叶干燥机主要由传动机构、箱体、桨叶搅拌轴、轴承体、旋转接头、机械密封等部件组成。将纤维混合物连续加入设备中，通过调整输送速度、干燥机的转速、出料速度来控制物料在筒体内的停留时间，在桨叶搅拌作用下纤维混合物在浆叶干燥机内混合、升温、减压脱水。

1.1 动力传输部分：主要由电动机、减速机、联轴器、轴间齿轮等组成。它的主要作用是把电机的动力传输给桨叶搅拌部分，使其在额定转速范围内运转，也可根据用户要求选用变频调速或电磁调速配置进行变速运行。

1.2 桨叶搅拌部分：主要由两根空心轴和其表面若干个锲形空心桨叶等组成。空心轴内设置传热介质（蒸汽、热水、油等）回流管，旋转接头是这些介质进出的接口。运行时桨叶搅拌部分对物料搅拌、推挤加热。

1.3 轴承体部分：在桨叶搅拌轴的两端，共配置了两个轴承体，由轴承、轴承座、轴承盖等组成。动力端配置的轴承体是主要支撑点且作为轴向移动的定位点，非动力端轴承体除提供轴的承力点外，保证轴可以自由伸缩。

1.4 机械密封部分，由机封壳体、密封静环和密封动环、冷却系统组成。[3]

2 2万 t绿纤脱水选型实例

2.1 已知与给定条件(表1)

2.2 计算过程

（1）蒸发水量

W＝G1－G2＝1795 kg/h

（2）干燥所需热量

Q＝W·γw＋GC·Cs·( t2-t1)＋G1· θ1· Cw·( t2-t1)＝120×2 310＋12250×1.5×(60-40)＋17500×30%×4.18×(60-40)＝5342580 kJ/h

（3）算术平均温差

△tm＝（（95-40）-（90-60））/ln((95-40)/(90-60))=41.2℃

（4）干燥所需面积

取传热系数 K=120W/m2· ℃

则 A=Q/K.△tm=5342580/120/41.2/3 600=299m2[1]

2.3 设备选型

根据以上给定的参数经物料及热量衡算并结合物料的试验情况，每小时处理17500 kg绿色纤维需150型双桨叶干燥机两台，设备性能指标如表2。

表2

3 本干燥系统的特点和性能表

3.1 传统特点

（1）连续运行，热效率高。双桨叶干燥机以传导传热方式进行干燥，干燥过程中干燥器内只通入极少量（或不通入）空气，其尾气携带量很少，故其热效率可达65%以上。

（2）动力噪音小。由于干燥过程中主轴转速低，设备基本没有震动，噪音很小。

（3）物料受热均匀。由于干燥过程中物料被搅拌轴充分混合，上下翻动，因此物料接触加热盘面时间基本相同，受热很均匀。

（4）物料损失小、环境保护好。由于在干燥过程中，物料上进下出，前进后出，物料分布也是前湿后干，且干燥尾气流速极低（约0.1 m/s）,因此物料粉尘很难浮到设备顶部，更不会被尾气夹带排走，不仅不损失物料，而且不会污染环境。

（5）干燥能力大，每台双桨叶干燥机每小时处理17500多公斤，满足了生产的要求。

（6）设备密闭连续操作，工人劳动强度低。（7） 产品质量稳定[2]。

3.2 专有特点

（1）加热热源温度低。纤维行业为不影响到成丝的质量，刚好的满足穿着舒适度等要求，双桨叶干燥机的干燥温度不能高于95℃，固本设备热源选择95℃热水循环加热。

（2）设备真空度高。由于热源温度相对不高，为满足脱水要求，提高工作效率，设备使用高真空度（-0.095MPa）操作，为此对设备设计及制造提出了很高的要求。

（3）由于物料的特殊性，脱水后物料重量很轻，而且纤维比较长，互相摩擦力大，很容易被真空泵吸入管道，为了保证系统长期稳定高效的运行，使物料和尾气充分分离，此设备增大干燥分离空间，分离高度达1.5-2米。

4 应用前景

绿色纤维的发展已经成为一种势不可挡的潮流，生物可降解纤维一种是绿色纤维的研究热点，目前研究最多的生物可降解纤维主要有海藻纤维、聚乳酸纤维、Lyocell纤维、牛奶纤维等。这些的生产都离不开脱水的工序，双桨叶干燥机也必有发展前景。