饲料制粒蒸汽原理及应用.ppt

Steam for Feed Pelleting 饲料制粒的蒸汽原理及应用 by Simeon Chou Ginmax Reference: Steam for Pelleting in Feed Mills, J. Graham S. Smith, Spirax Sarco Pty Ltd. 蒸汽冷凝 n蒸汽在降温之后会凝结成水, 并且释出潜在的汽化热. n在降压的过程中, 冷凝水会吸收由蒸汽因为压力差所放 出来的热量而有机会再汽化. n让冷凝水积留在管路内会降低整个蒸汽系统的放热量, 所以一旦有冷凝水生成就要尽快的设法从管路中排除掉. n蒸汽在调质筒中跟物料产生热交换, 造成物料昇温. 蒸汽分类 n干蒸汽 “干的饱和蒸汽”的简称, 完全不带雾滴的蒸汽. n濕蒸汽 “干蒸汽”的反义词, 指带有相当多雾滴的蒸汽. n饱和蒸汽 在一定的压力下, 温度恰好是“饱和蒸汽表”上的度数的蒸汽. 这种蒸汽稍 一散热就马上冷凝成水. n过热蒸汽 过热蒸汽指的是在一定压力下, 比饱和蒸汽热度还要高的蒸汽. 这种蒸汽 在散热时, 必须让温度先降到饱和温度之后, 才能够再进一步的把水放出 来. 蒸汽在制粒过程中扮演的角色 n加 湿. n加 热 以提高物料的 温度. n以加热的方式, 对物料进行蒸煮. 调质器里的压力与蒸汽温度 n在调质器里是没有压力的, 其压力正好等于或者略高于 外面的气压值. n在没有压力的情况下,注入调质器里的饱和蒸汽, 从喷 嘴喷出时的温度,在理论上是正好100摄氏度,实际上会 稍高一两度,但是不应超过103摄氏度. 用饱和蒸汽调质的加湿和昇温上限 n每1%的蒸汽加湿, 可以为物料带来大约14摄氏度的昇温. n物料太湿也不利于打粒, 虽然理论上是说最高可以达到18%,但是一般 上到了1617%就开始会有当机的现象. Example: 调质后的料温以82摄氏度为上限, 调质前的料温和含水率分别是25摄氏度和12%, 可能的蒸汽加注量=(82-25)/14=4% 调质后可能的物料含水率=12+4=16% 水份、温度和热能的平衡 n改变蒸汽的注入量, 将同时改变水份、温度和热能的平衡. n不同压力的蒸汽带有不同的热含量, 但是相差不大. n改变制粒机的产出量会影响到调质的滞留时间. n改变调质机浆轴的迴转数会影响到物料和蒸汽混合的均匀度. n不同的配方、不同来源的原料、不同的原料储存状况,甚至不同的生 产月份, 调质的条件都有差异,没有所谓一成不变的法则. n是有许多其他的加湿的方法可以被考虑,但是在进入调质时还是要加 足蒸汽才能够达到制粒所需的温度, 而且不管是那种方法都不应该 妨害到应有的制粒产能. 饱和蒸汽和过热蒸汽 在昇温效果上的差异 n饱和蒸汽: 100 deg.C at 0 kPa 蒸汽由气态变回液态所释出的气化热 .2257 kJ/kg 水从沸点降到调质温度所放出的热含量(100 - 82) x 4.19 = 75.42 kJ/kg 蒸汽降到调质温度时所释放出来的总热量2332.42 kJ/kg n过热蒸汽: 120 deg.C at 0 kPa 蒸汽由气态变回液态所释出的气化热.2257 kJ/kg 水从沸点降到调质温度所放出的热含量(120 - 82) x 4.19 = 159.22 kJ/kg 蒸汽降到调质温度时所释放出来的总热量2416.22 kJ/kg n谷物的比热1.55 + (0.0264 x W) kJ/kg/deg.C n每1%蒸汽可能带来的实际昇温效果: - 饱和蒸汽15.0 deg.C - 过热蒸汽15.6 deg.C 过热蒸汽的调质问题 n过热蒸汽较慢冷凝, 因为要先降温而后才会放水. n如果以过热蒸汽注入调质器, 加热和加湿的效果都会 不完全. 来不及冷凝的蒸汽会从调质器的开口冒出来, 或者上冲到喂料机之前的制粒前桶. n唯有用加长型的调质容器, 或採用多筒式的调质机, 甚至放慢制粒机的产出量, 让调质的滞留时间有足够 的延长, 才有可能使用过热蒸汽来调质. 蒸汽的调控与运用 锅炉锅炉 7001000 7001000 kPakPa 170.5184.1 deg.C170.5184.1 deg.C 饱和蒸汽饱和蒸汽 减压阀减压阀 200 200 kPakPa 140145 deg.C140145 deg.C 过热蒸汽过热蒸汽 流量流量阀阀 100 100 kPakPa 120.4 deg.C120.4 deg.C 饱和蒸汽饱和蒸汽 制粒机制粒机 0 0 kPakPa 100.3 deg.C100.3 deg.C 饱和蒸汽饱和蒸汽 蒸汽的调控与运用 1高压供气管6压力表11安全阀 2水汽分离器7减压阀12凝气瓣 3凝气瓣8低压管13真空制动器 4分离阀9压力表14流量控制阀 5过滤器10温度计15蒸汽喷嘴口 降压和散热 n在减压阀之后, 管路的设计着重于如何在蒸汽注入调质器 之前, 把多余的热量拿掉. n在减压阀到制粒机之间必需有足够的散热面积, 让这些热 量能够直接的辐射到大气中. n根据实际的经验, 减压阀到制粒机之间的管路至少要有六 米以上的长度, 管径要按照在这一段管路上的最小压力的 送气需要来设计. n这一段管路绝对不要加以保温. 基于工业安全上的考量, 可以用栅栏網围住. 水汽分离器及过滤器 n水汽分离器及过滤器都是在减压阀之前的必要装置. n水汽分离器可以确保通过减压阀的蒸汽品质都是一致的, 并且让蒸汽更为干燥. n过滤器可以捕捉蒸汽中的异物, 防止对阀门的可能傷害. 距离和降压的关系 n在减压之后需要多少时间才能够让压力稳定下来也是一 个值得被考虑的问题. n蒸汽的流速在减压阀之后通常还有高达2540米的秒速. n假如减压阀到制粒机的管路距离太短, 根本就来不及让 管内的蒸汽水份再度汽化, 或有效的透过管壁来散热. n就是已经有了足够的管径, 蒸汽也需要在走了相当的距 离之后, 才能够让压力降下来. 流量阀到调质器之间的蒸汽管路 n从流量阀开始, 一直到调质筒之间的所有管路和阀门 绝对不可以有任何的保温. n檢查检查流量阀之后的管径和喷嘴前的阀门大小是否 适当, 流量阀之后的压力不应该比上游高出25%以上. 流量阀的操作要领 n按照调质温度的需要, 配合喂料机的入料量, 以及环模 的传动马达的电流负荷来调整流量阀的蒸汽流量. n根据现场经验, 如果蒸汽到达流量阀的压力只剩下100 kPa, 那么走到调质筒喷嘴的蒸汽温度就会是理想的103 摄氏度. n不必太挂虑喷嘴口的蒸汽流速, 縱使蒸汽到达喷口之前 只剩下67 kPa 的压力, 依然可以让蒸汽注入的瞬间流速 高达300450米每秒. n减压阀的压力调得越高, 到达流量阀的压力也相对的被 提高, 同时也会造成过热蒸汽注入调质筒中. 摘要 n锅炉要以原厂所设计的最大出气量来送气. n要有足够的送气管径和适当的管路配置, 到达减压阀之前的所有 管路和阀门一定要加以严密的保温. n管路上一定要有冷凝水排出装置, 并且用凝气瓣来自动排出积水. n水汽分离器和减压