发布于 2023-08-02 由 Carrier Vibrating
《粉末和散装工程》，2003年4月
一家公司在其粘土加工生产线上安装了一台新的振动流化床干燥机，降低了维护成本，提高了干燥效率和产品质量。
H.C. Spinks Clay Co .是富兰克林工业矿产公司的一个部门，总部位于田纳西州纳什维尔，主要开采和加工球粘土，供生产瓷砖、白色陶瓷、浴室装置和其他精美瓷器和陶瓷产品的公司使用。粘土被运送到该公司位于田纳西州格里森和巴黎的三个工厂之一，在那里，不同等级的粘土在加工前被分离并储存在棚屋中。格里森工厂生产过程中有一个步骤——在两个串联的5英尺宽x25英尺长的振动流化床干燥机中干燥粘土——这对该公司来说是一个挑战。该工厂使用了30年的干燥机效率低下，需要频繁维护，而且物料干燥程度不一致。该公司希望改进物料干燥过程。
加工粘土
在格里森工厂加工粘土时，该公司首先根据客户的规格将不同等级的粘土混合在一起。然后，将含有17%至20%水分的粘土通过粉碎机将其粉碎成较小的颗粒。过去，粘土以约25 吨/小时的速度通过两台振动流化床干燥机，并干燥至约12%的水分。因为在寒冷的冬季，冷凝是一个问题，第二台干燥机的最后10英尺在将粘土排出之前冷却粘土。
冷却后的粘土被排放到短的水平螺旋输送机上，然后输送到斗式提升机。斗式提升机将粘土排放到转向滑槽。此时，该公司要么将粘土转移到设施的另一侧，在将其装载到轨道车之前存放在临时存储箱中，要么将其转移到辊磨机，磨成含水量约2%的细粉，然后打包出售。
干燥粘土的问题
该公司在保持干燥机多个进风口和燃烧器多个热风管道之间的刚性空气增压连接方面遇到了问题。干燥机流化床产生的振动破坏了连接，产生了使热空气泄漏的孔，增加了干燥能源成本。热空气泄漏还降低了进入干燥机的空气压力，导致物料干燥不一致。
“料层底部的粘土总是比顶部的粘土更热、更干燥，摸起来很凉，”H.C.Spinks安全与环境主管萨姆·考克思说道。
干燥机还经常出现结构开裂、弹簧断裂和驱动故障。为了解决这些问题，该公司不得不关闭干燥机和粘土加工生产线。随后的停机时间降低了加工效率和产量、更换零件的成本以及维护干燥机所花费的时间和劳动力，增加了维护成本。
“我们尝试了原干燥机制造商提供的几种不同解决方案来维护和修理连接和其他问题，”考克思对此表示，“我们还邀请了各种售后服务供应商，请他们提供建议。但我们从来没有找到让我们满意的解决方案。”
该公司还遇到了螺旋输送机和斗式提升机的定期维护问题，但这需要关闭干燥机和粘土加工生产线来进行维修。因而降低了加工效率和产量，增加了维护成本。
寻找新的干燥机
该公司意识到，它需要用效率更高、维护强度更低的干燥机来取代旧的干燥机。当时，一名来自肯塔基州路易斯维尔的Carrier Vibrating Equipment销售代表正在为另一个项目参观格里森工厂，考克思借此机会向该代表询问了干燥机的问题。Carrier生产振动流化床干燥机、输送机和其他工艺设备。
“最初，我们只是在寻找接头的替换件，Carrier的代表说他们有一种可以使用的零件，”考克思说道。“但经过调查，我们发现零件很贵。因此，当时我们说，如果花费那么多钱更换所有接头零件后还是使用旧的干燥机，为什么不买一台新的呢？所以，我向销售代表询问了新的振动流化床干燥机的报价。”
供应商根据其对公司材料的经验制定了初步的报价。该公司对初步报价很满意，并将几百磅粘土送到供应商的测试工厂进行测试。
2001年1月，考克思前往供应商的测试工厂观看了测试，供应商在测试中使用了中试规模的振动流化床干燥机。供应商用不同参数和设置进行了测试，并按比例放大了结果，以准确确定公司需要的干燥机的尺寸，以便有效加热和干燥粘土，并在粘土排出前将其冷却到适当的温度。这些测试确定了干燥机的总体尺寸、干燥机加热段和冷却段的尺寸、进料速度和流化床甲板上的物料深度。该公司对测试结果很满意，并在3月份订购了一台振动流化床干燥机。
新的振动流化床干燥机
新的干燥机约5英尺宽，12英尺高，25英尺长。干燥机内部安装了一个5英尺宽的振动流化床甲板，也称为分配板。甲板沿干燥机的长度延伸，并将干燥机一分为二，分成顶部和底部。甲板平坦的表面钻有小孔，空气可以通过小孔从底部流向顶部。孔的数量、大小和图案决定了空气通过甲板上物料的流动。底部沿着一侧的长度有几个进风口，用于使高压空气流入干燥机的底部。顶部有几个排气管，可以使空气在通过甲板和物料后排出。空气没有再循环，而是从设备中排出。
一块垂直安装在甲板和干燥机底部之间的实心金属板将干燥机分成17英尺长的加热段和8英尺长的冷却段。一台鼓风机迫使燃烧器中的热空气通过加热段入口加热和干燥甲板上的粘土。加热段的温度保持在750℉，比旧的干燥机能达到的温度高200℉。另一个鼓风机迫使工厂中的环境空气通过冷却段入口，在粘土排出之前冷却粘土，防止出现冷凝问题。
粘土进入干燥机后，落到振动的流化床甲板上。甲板的振动使粘土通过干燥机，并不断地搅拌和翻动粘土。甲板的振动频率和角度决定了粘土通过干燥机的速度。当粘土通过加热段时，热空气被迫向上穿过甲板的孔和粘土，将粘土加热至约170℉ 并将其水分降低到约12%。当粘土通过冷却段时，冷空气被迫向上通过甲板的孔和粘土，将粘土冷却至环境温度。干燥机以50吨/小时的速度处理粘土，每平方英尺干燥和冷却的物料比旧干燥机约多四倍。
干燥机由位于干燥机旁边控制面板上的小型PLC控制。由于物料的含水量和温度之间的相关性，PLC被编程为自动调整干燥机的温度，以保持现有物料的含水量和温度。为此，位于加热段和冷却段之间的传输点的传感器用以检测粘土的含水量和温度，并将信息发送给PLC。如果粘土的含水量低于12%，温度高于170℉，PLC将降低干燥机的温度，因为此时进入干燥机的物料比较干燥或者比较少。如果粘土的含水量超过12%，温度低于170℉，PLC将提高干燥机的温度，因为此时进入干燥机的物料比较潮湿或者比较多。这使得操作员可以在启动干燥机后离开，而不必担心进料的含水量和进料量波动。
由于新的干燥机比两台旧的干燥机占地空间更少，该公司拆除了旧的螺旋输送机和斗式提升机，安装了一台新的开放式倾斜带式输送机。现在，粘土从干燥机排放到倾斜带式输送机，带式输送机将粘土输送到转向溜槽。倾斜带式输送机几乎不需要维护，有助于公司降低维护成本，提高加工效率和产量。带式输送机的运行也比以前的输送设备更平稳，产生的灰尘也更少，改善了工厂的环境条件。
由于新的干燥机比两台旧的干燥机占地空间更少，该公司拆除了旧的螺旋输送机和斗式提升机，安装了一台新的开放式倾斜带式输送机。现在，粘土从干燥机排放到倾斜带式输送机，带式输送机将粘土输送到转向溜槽。倾斜带式输送机几乎不需要维护，有助于公司降低维护成本，提高加工效率和产量。带式输送机的运行也比以前的输送设备更平稳，产生的灰尘也更少，改善了工厂的环境条件。
干燥机产生积极结果
在粘土加工生产线安装新的干燥机使得该公司淘汰了维护密集型设备，改善了工厂条件。考克思表示：“自从我们在设备启动前进行了一些小调整以来，干燥机一直运行良好，没有出现过任何维护问题。这台干燥机确实降低了我们的维护成本和生产停机时间，从而提高了产量。”
由于干燥机的控制程序可以根据进料含水量和进料量的波动进行调整，因此干燥机提高了粘土加工生产线的产品质量。“新的干燥机比旧的干燥机干燥得粘土更均匀，”考克思说道，“使用旧的干燥机，粘土的最终含水量实际上只是一个平均值，因为它们将料层底部的粘土干燥至约8%的含水量，将顶部的粘土干燥至约16%的含水量，平均含水量约12%。但是，新的干燥机的高压高温空气结合流化床甲板的振动运动将每个粘土颗粒均匀干燥，不管粘土颗粒位于料层的哪个位置，它们都能干燥到约12%的水分，从而使我们的产品质量更好。”
这台干燥机也比该公司之前的两台干燥机干燥效率高。“新的干燥机的效率更高，因为它使用的空气温度更高，改进了流化床的设计，空气分布和传热更好，而且还改进了振动驱动，”Carrier的销售经理史蒂夫·贝克如此说道。“虽然该公司使用相同的双火燃烧器加热空气，但新的干燥机减少了公司的燃料消耗，提高了能源效率。为了实现这一点，该公司只需修改将空气注入燃烧器的鼓风机，因为干燥机在较高压力下需要的气流更少。”
在格里森工厂安装新的干燥机并观察其运行情况约3个月后，该公司决定用供应商的振动流化床干燥机替换其巴黎工厂的旧60英尺直径旋转干燥机。2002年3月，巴黎工厂安装了第二台干燥机和新的燃烧器，降低了维护成本，提高了工厂的干燥效率和产量。
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