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一、物料特性分析

1. 物理性质
   • 分子式：Na?B?O??10H?O，分子量 381.37，白色结晶粉末，吸湿性强，易溶于水，水溶液呈碱性。
   • 脱水特性：加热至 56℃失去 5 分子结晶水，150-200℃失去全部结晶水成无水硼砂（Na?B?O?），熔点约 320℃，高温下易熔融结块。
   • 腐蚀性：干燥状态下无显著腐蚀性，潮湿时呈弱碱性，对普通碳钢有轻微腐蚀。
2. 干燥目标
   • 进料状态：含水率 20%-30%（湿基），粒度 50-200μm（含结块颗粒）。
   • 出料要求：含水率≤0.5%（无水硼砂），粒度 D90≤150μm，无结块，纯度≥99.5%。

二、工艺设计

1. 工艺流程

（1）进料系统

• 设备：防粘型螺旋加料器（不锈钢 304 材质，δ=4mm），内壁抛光处理（Ra≤0.8μm），配置破拱装置（气动锤）防止物料架桥。
• 控制：变频调速（0-50Hz），进料量 0-800kg/h（根据产能调节），与干燥机温度联锁，避免进料波动导致过热。

（2）干燥系统

• 主机型号：XSG-15 型旋转闪蒸干燥机（针对硼砂脱水优化设计）。
  • 结构：
    • 底部设高速打散盘（直径 800mm，转速 300-800r/min 可调），配备 6 组可拆卸式耐磨合金搅拌刀（角度 30°，倾斜向上，增强物料破碎）。
    • 中部筒体设螺旋导风板，提升气固混合效率；顶部安装可调式分级环（直径 1200mm，孔径 5-20mm 可选，控制出料粒度）。
  • 材质：与物料接触部件为不锈钢 316L（δ=3mm），外壁碳钢 + 硅酸铝保温层（厚度 50mm，表面温度≤50℃）。
• 热源：
  • 加热方式：蒸汽换热器（0.8MPa 饱和蒸汽）+ 电加热辅助（应急调温），进风温度控制 150-180℃（确保脱水效率，避免物料熔融）。
  • 热风循环：不锈钢 304 翅片式换热器，换热面积 800㎡，热风均匀性误差≤±5℃。

（3）气固分离系统

• 一级分离：CLT/A-8 型旋风分离器（不锈钢 304，锥角 60°），分离效率≥90%（收集≥50μm 颗粒）。
• 二级分离：脉冲布袋除尘器（MC-400 型，不锈钢 304 骨架，PTFE 防静电滤袋，过滤精度≤10μm），脉冲反吹压力 0.6MPa，清灰周期 5-10min（自动控制）。

（4）出料系统

• 气力输送：罗茨鼓风机（风量 12000m3/h，风压 30kPa）+ 不锈钢管道（内壁抛光），末端设振动筛分装置（80 目，剔除结块颗粒）。
• 储料仓：锥底设计（倾角 60°），内壁衬聚四氟乙烯板（防粘），配置料位计 + 气动破拱器。

2. 关键工艺参数

三、设备选型与配置

1. 核心设备

• 旋转闪蒸干燥机主机：
  • 驱动系统：18.5kW 防爆电机（Ex d IIB T4）+ 摆线针轮减速机（速比 1:15），配备轴承油冷装置（油温≤60℃）。
  • 密封设计：干燥机底部采用双机械密封（碳化硅材质），防止粉尘泄漏。
• 热源系统：
  • 蒸汽换热器：316L 不锈钢管 + 铝翅片，承压 1.0MPa，配备疏水阀组和冷凝水回收装置（节能率≥20%）。
  • 电加热辅助：30kW 不锈钢电加热管（备用，应对蒸汽波动），自动温控（±2℃）。
• 除尘系统：
  • 旋风分离器：直筒段高度 1.5m，锥段高度 2m，提高细粉捕集效率。
  • 布袋除尘器：滤袋数量 400 条，过滤风速 0.8m/min，配备压差传感器（报警值＞1500Pa）。

2. 辅助设备

• 引风机：9-26-12D 型高压离心风机（碳钢防腐），风量 25000m3/h，风压 7000Pa，配变频调速（节能 30%）。
• 控制系统：西门子 PLC + 威纶通触摸屏，实时监控温度、压力、转速等 20 + 参数，具备故障预警（超温、过载、料位异常）和联锁停机功能。

四、安全与环保设计

1. 防粘与防腐

• 材质选择：与物料接触部件均为不锈钢 316L（耐弱碱性），非接触部件采用环氧富锌底漆 + 聚氨酯面漆（防腐年限≥5 年）。
• 结构优化：设备内壁无死角设计，停机后可通过 PLC 控制自动反吹清理残留物料（压缩空气压力 0.5MPa）。

2. 粉尘控制

• 密封措施：所有法兰连接处采用硅橡胶密封垫（耐温 200℃），设备本体气密性测试泄漏率＜0.5%。
• 防静电：滤袋采用 PTFE 导电纤维（表面电阻率≤10?Ω?m），设备接地电阻≤4Ω，防止静电积聚。

3. 尾气处理

• 排放指标：粉尘浓度≤20mg/m3（优于 GB16297-1996 二级标准），通过 15m 高排气筒排放。
• 余热回收：尾气通过板式换热器预热冷空气（回收效率 15%），降低能耗。

五、操作与维护

1. 开机流程

1. 启动引风机、鼓风机，建立系统负压（-1000Pa）。
2. 开启蒸汽阀门，加热至进风温度 160℃（约 30min），同时启动搅拌电机（转速 500r/min）。
3. 启动螺旋加料器，缓慢进料（初始量 300kg/h），逐步调至设计负荷，监控出风温度（稳定在 85±5℃）。

2. 停机流程

1. 停止进料，继续运行设备 30min，直至干燥室排空。
2. 关闭热源，保持风机运行至设备温度＜60℃（防止物料吸潮）。
3. 手动清理旋风分离器和布袋除尘器积灰（每周一次 清理）。

3. 维护要点

• 搅拌刀更换：磨损量＞3mm 时及时更换（建议备用 2 套），更换后动平衡校准（振动值≤2.5mm/s）。
• 滤袋维护：每季度检查滤袋破损情况，使用压缩空气反向脉冲清灰（压力 0.6MPa，时间 0.1s / 次）。
• 润滑周期：轴承每 200h 加注高温锂基脂（型号：KLUBER NBU 15），减速机每半年换油（齿轮油 ISO VG 220）。

六、技术优势

1. 高效脱水：
   • 旋转闪蒸 + 高速搅拌破碎结块，物料停留时间 3-5s，蒸发强度达 650kg/h?H?O，较传统流化床干燥效率提升 40%。
   • 分级环 + 筛分组合控制粒度，满足不同下游应用（如玻璃、陶瓷、冶金等领域对硼砂粒度的差异化需求）。
2. 温控精准：
   • 蒸汽 + 电加热复合热源，配合 PLC 自动 PID 调节，进风温度波动≤±3℃，避免物料过热熔融（＞300℃时熔融风险）。
3. 节能降耗：
   • 冷凝水回收 + 尾气余热利用，吨产品蒸汽消耗≤0.8t（传统干燥需 1.2-1.5t），电耗≤25kWh/t。
4. 智能化控制：
   • 集成物料衡算模型，自动调整进料量与热风参数，减少人工干预，降低操作误差。

七、投资估算（年产 3 万吨规模）

八、注意事项

1. 原料预处理：若进料含大块结块（＞5mm），需前端配置破碎机（如对辊破碎机，出料≤3mm），避免堵塞加料器。
2. 防潮措施：出料储仓需通入干燥空气（露点≤-20℃），防止成品吸潮返水（尤其空气湿度＞60% 时）。
3. 工艺验证：
   • 生产前进行脱水曲线测试（取 1kg 样品在 150-200℃区间恒温干燥，记录含水率变化），确定 进风温度。
   • 定期检测出料粒度（激光粒度仪）和含水率（卡尔费休法），调整分级环孔径和搅拌转速。

九、适用场景

该方案结合硼砂脱水特性，通过温控精准化、结构防粘化、操作智能化设计，确保干燥效率与产品质量，同时满足安全环保要求。实际应用中需根据原料杂质含量（如金属离子）、目标产品形态（粉末 / 颗粒）进一步细化工艺参数。

旋转闪蒸干燥机现场实拍图：