CN120799915A - 蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统及包含其的蒸汽回转干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统和蒸汽回转干燥机，该系统通过设置多个能够沿干燥机筒体纵向轴线方向移动的滑移装置，并经这些滑移装置将环形集气管环支撑于干燥机筒体外壁上；同时，限定各滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，各支撑组件内侧均设有用于容纳环形集气管直径的凹槽。使得滑移装置可以沿平行于干燥机筒体纵轴的方向移动，有效的吸收干燥机的热膨胀、旋转、振动等带来的机械负载，避免或极大减轻不凝气排放系统中因干燥机筒体旋转、振动、热膨胀及收缩导致的连接排凝管线机械负载、疲劳失效及热应力问题，提高整个系统的结构可靠性和使用寿命，降低维护成本。

Description

蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统及包含其的蒸汽回转干 燥机

技术领域

本发明涉及干燥机技术领域，尤其涉及一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统及包含该蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统的蒸汽回转干燥机。

背景技术

目前，蒸汽管回转干燥机广泛应用于化工、食品、矿产等领域，用于干燥膏状、粉状或颗粒状物料，其核心加热部件是平行于筒体纵轴布置的通有蒸汽的换热列管。干燥机筒体旋转时，物料在重力作用下不断翻动，落于间隔的换热列管之间，通过管壁接受蒸汽冷凝释放的潜热实现干燥。在干燥机运行过程中，初始存在于换热列管内的空气以及可能因泄漏或化学反应产生的其他不凝气会不可避免地混入换热列管内部的蒸汽空间中。这些不凝气的存在会严重阻碍蒸汽与管壁之间的热传递(在管壁内侧形成气膜热阻)，显著降低传热效率。同时，不凝气(尤其是氧气)的存在会加速换热列管内部的腐蚀，进而缩短设备寿命。为了维持干燥机的热效率和设备完整性，必须有效、持续地排出这些不凝气。

目前，行业内广泛采用的解决方案是在干燥机筒体上靠进料端设置一个环形收集管用于不凝气的排放，但是，干燥机筒体在热运行中不可避免地存在旋转振动、热膨胀及收缩以及筒体挠度等变形，这些热膨胀等问题导致了加热系统的排凝系统维护频繁、可靠性降低和潜在的非计划停机。因此，需要提供一种能够提高不凝气排放系统的结构可靠性和使用寿命，降低维护成本，从而保证蒸汽管回转干燥机的长周期运行的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统。

发明内容

针对现有蒸汽管回转干燥机的不凝气排放系统在工业运行过程中所存在的缺陷与不足，本发明提供了一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，旨在避免或极大减轻不凝气排放管因筒体旋转、振动、热膨胀及收缩导致的连接管线的机械负载、疲劳失效及热应力问题，提高不凝气排放系统的结构可靠性和使用寿命，降低维护成本，从而保证蒸汽管回转干燥机的长周期运行。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，包括换热列管、弹性金属排凝管、环形集气管、和滑移装置；

其中，所述换热列管位于干燥机筒体内，并经所述弹性金属排凝管与所述环形集气管连通，且所述环形集气管上设有排凝阀；

所述干燥机筒体具有纵向轴线并绕所述纵向轴线旋转，所述环形集气管环绕所述干燥机筒体的纵向轴线布置，所述环形集气管环经多个沿所述干燥机筒体纵向轴线方向移动的所述滑移装置支撑于所述干燥机筒体外壁，且各所述滑移装置均安装于所述干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道上；

各所述滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，各所述支撑组件靠近所述环形集气管的一侧均设有用于容纳所述环形集气管直径的凹槽。

该蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，将不凝气及空气从蒸汽管回转干燥机的换热列管中经弹性金属排凝管排放到环形集气管中，再经环形集气管上的排凝阀将不凝气排出系统。环形集气管环绕干燥机筒体布置，滑移装置将环形集气管支撑在干燥机筒体外壁上，滑移装置安装在与干燥机筒体的纵向轴线平行的方向上，可相对于筒体的膨胀与收缩进行移动。

滑移装置平行于干燥机筒体的纵向轴线的移动能力保证了环形集气管的摆动与换热列管在干燥机筒体外壁上的纵向延伸相同的距离。这有效避免了在换热列管和环形集气管之间的连接管线(弹性金属排凝管)上施加的机械负载，从而避免了先前不凝气排放系统所经历的疲劳和故障。

作为一种滑移装置的具体示例，所述滑移装置中的所述支撑组件包括金属板；

所述金属板靠近所述环形集气管的一侧设有适配其直径的凹槽(凹槽的作用是形成与环形集气管直径相对应的鞍座)；两个对称的所述支撑组件中的所述金属板上的凹槽对所述环形集气管进行夹持固定，并使所述环形集气管沿所述凹槽滑动；

两个对称的所述支撑组件中的两块所述金属板经连接板固定。

作为一种滑移装置的具体示例，所述支撑组件中还包括滚轮支架，所述滚轮支架与所述金属板贴合并通过转动螺钉和导钉活动连接，其中，所述转动螺钉位于远离所述干燥机筒体的一侧，所述导钉位于靠近所述干燥机筒体的一侧；

所述导钉的周边设有导向间隙，所述金属板、所述滚轮支架和位于所述金属板上表面的所述连接板经固定螺钉非刚性锁定；

所述滚轮支架靠近所述干燥机筒体的一端部设有滚轮，所述滚轮于所述干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道内活动。滚轮支撑着金属板，以便与干燥机筒体纵轴平行移动。导钉周边的导向间隙是枢轴，允许滚轮在干燥机筒体外壁上纵向和径向移动。

作为一种滑移装置的具体示例，所述滑移装置中的所述滚轮支架靠近所述干燥机筒体的一侧设有弹簧固定柱，两个对称的支撑组件中的两个所述弹簧固定柱用于连接所述伸缩部)。用于向内移动滚轮，使其与干燥机筒体的外壁贴合，以补偿干燥机热态、冷态产生的尺寸变化。

作为一种滑移装置的具体示例，所述滑移装置中的所述伸缩部件选自张力拉伸弹簧。

作为一种滑移装置的具体示例，所述滑移装置至少有5个，且在所述环形集气管上等间距分布。

在一种可选的实施方式中，所述弹性金属排凝管经管座与所述环形集气管连通。

在一种可选的实施方式中，所述弹性金属排凝管包括相互连通的第一弹性金属排凝管与第二弹性金属排凝管；

所述第一弹性金属排凝管经所述管座(可以选自法兰)与所述所述环形集气管连通；所述换热列管与所述第二弹性金属排凝管连通。通过将第二弹性金属排凝管的一端连接到换热列管，第一弹性金属排凝管的一端连接到环形集气管上的管座上，并将第一弹性金属排凝管与第二弹性金属排凝管联通，这样有效的减轻不凝气在环形集气管内的移动距离，如果排凝管出现损坏，也能够及时方便地进行更换。

在一种可选的实施方式中，所述环形集气管内被环状隔板沿周向分隔为5个独立密封腔体(环状隔板彼此之间以相等的间隔圆周间隔)，每个所述密封腔体均设有用于所述第二弹性金属排凝管连通的管座，各所述密封腔体分别独立地连通排凝阀，各所述排凝阀对应一个温度传感器。通过接收安装在对应密封腔体区域的温度传感器信号，独立调节各排凝阀的阀门开度，可以数据动态调节5个排凝阀的阀门开度，保证干燥机筒体内轴向各段排气均匀性。

在整个蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统的尺寸发生热产生变化时，即环形集气管直径的变化倾向于将滑移装置从干燥机筒体的外壁上移开时，滑移装置中的滚轮始终保持与干燥机筒体的外壁紧密接触。因此，将避免可能发生的圆周移位运动。在蒸汽回转干燥机的运行状态下，可以通过固定螺钉等止动装置以及伸缩部件(如张力拉伸弹簧)来阻止并限制滚轮支架向干燥机筒体的最外侧移动的位置。在环形集气管冷却的情况下，环形集气管会产生轻微的变形，由原来的圆形变形成一个多边形，该多边形的每个角都位于环形集气管与金属板连接处的凹槽内。

本发明还提供了一种蒸汽回转干燥机，包括上述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，通过设置多个能够沿干燥机筒体纵向轴线方向移动的滑移装置，并经这些滑移装置将环形集气管环支撑于干燥机筒体外壁上，且各滑移装置均安装于干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道上限制滑移的方向和位置；同时，限定各滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，各支撑组件内侧均设有用于容纳环形集气管直径的凹槽。该滑移装置可以沿平行于干燥机筒体纵轴的方向移动，有效的吸收干燥机的热膨胀、旋转、振动等带来的机械负载，避免或极大减轻不凝气排放系统中因干燥机筒体旋转、振动、热膨胀及收缩导致的连接排凝管线机械负载、疲劳失效及热应力问题，提高整个系统的结构可靠性和使用寿命，降低维护成本。

2、本发明提供的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，通过将弹性金属排凝管采用双段弹性金属排凝管，通过分别与换热列管以及环形集气管管座的连接，即使出现泄露、损坏以及检修更换，操作人员可快速拆除更换对应的排凝管，具有方便维修，安全快捷的优势。

3、本发明提供的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，通过将环形集气管内沿周向分隔为5个独立密封腔体，每个密封腔体连接对应的换热列管的出口，各密封腔体分别独立地连通排凝阀，各排凝阀对应一个温度传感器。使得环形集气管中的每个独立密封腔体都独立控制，针对对应区域实时调节排凝阀的阀门开度，确保干燥机筒体轴向各段换热列管排气均匀性，解决超长干燥机因蒸汽压降导致末端排气效率低的问题。同时，排凝阀通过温度传感器根据高冷凝率区域开大阀门，低冷凝率区域关小阀门，能够在确保高效、可靠排出不凝气以维持良好传热和防止腐蚀的前提下，最大限度地减少伴随排放的蒸汽损失，从而提升干燥机的能源利用效率和经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统的剖面示意图；

图2为本发明提供的一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统的纵向切割的剖面示意图；

图3为图2中环形集气管的剖面示意图；

图4为除去换热列管、沿图2中A-A所看到的剖面图。

其中，换热列管1、刚性排凝管2、环形集气管3、固定块4、干燥机筒体5、金属板6、连接板7、滚轮8、滚轮支架9、转动螺钉10、导钉11、导向间隙12、固定螺钉13、张力拉伸弹簧14、弹簧固定柱15、排凝阀16、温度传感器17、管座18、第一弹性金属排凝管9、第二弹性金属排凝管20、环管隔板21。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据该本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制，除非上下文另外明确地指出。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上部”、“下部”、“内”、“外”、“端”、“侧”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中机构的不同方位。例如，如果在图中的机构翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。机构可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

发明人针对现有的不凝气排放系统存在的问题，研发了一种通过固定块将环形收集管刚性焊接到干燥筒体外壁上的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，如图1所示，将不凝气排放系统通过刚性排凝管2与环形集气管3与筒体内部换热列管1连通。环形集气管3牢固地焊接到固定块4上，固定块4牢固地焊接在干燥机筒体5的外壁上。但是，该系统在整个回转干燥机在加热工作时，换热列管1沿其纵向膨胀，而环形集气管3仍然牢牢地固定在干燥机筒体5的外壁上，因此连接的刚性排凝管2承受非常大的机械应力。

而且，干燥机筒体5在热运行中不可避免地存在旋转振动、热膨胀及收缩以及筒体挠度等变形。这些动态效应会对连接换热列管1出口与环形收集管3之间的刚性排凝管2上施加复杂的交变机械负载(循环应力)。长期处于这种恶劣工况下，这些连接排凝管线(特别是焊缝、弯头、接头等应力集中部位)极易发生机械疲劳失效，导致泄漏。同时，整个环形集气管3因巨大的热膨胀量(尤其是在启停或负荷变化时)，可能产生显著的热应力，进一步加剧了结构损坏的风险。这些疲劳和热膨胀问题导致了加热系统的排凝系统维护频繁、可靠性降低和潜在的非计划停机。

对此，发明人进一步对图1所示的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统进行了改进，通过设置多个能够沿干燥机筒体纵向轴线方向移动的滑移装置，并经这些滑移装置将环形集气管环支撑于干燥机筒体的外壁上，且各滑移装置均安装于干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道上限制滑移的方向和位置；同时，限定各滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，各支撑组件内侧均设有用于容纳环形集气管直径的凹槽。能够避免或极大减轻不凝气排放系统中因干燥机筒体旋转、振动、热膨胀及收缩导致的连接排凝管线机械负载、疲劳失效及热应力问题，提高整个系统的结构可靠性和使用寿命，降低维护成本。

具体地，本发明提供的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，包括换热列管、弹性金属排凝管、环形集气管、和滑移装置；其中，换热列管位于干燥机筒体内，并经弹性金属排凝管与环形集气管连通，且环形集气管上设有排凝阀；

干燥机筒体绕纵向轴线旋转，环形集气管环绕干燥机筒体的纵向轴线布置，并经多个沿干燥机筒体纵向轴线方向移动的滑移装置支撑于干燥机筒体外壁，且各滑移装置均安装于干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道上；

各滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，支撑组件靠近所述环形集气管的一侧均设有用于容纳环形集气管直径的凹槽。

作为一种具体的示例，本发明提供的一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，如图2所示，包括换热列管1、弹性金属排凝管、环形集气管3、和滑移装置等，弹性金属排凝管包括相互连通的第一弹性金属排凝管19和第二弹性金属排凝管20。换热列管1位于干燥机筒体5内，换热列管1依次经第一弹性金属排凝管19、第二弹性金属排凝管20、环形集气管3上各独立密封腔体上各管座18与环形集气管3的各独立密封腔体连通。

如图3所示，环形集气管3内被沿周向等间距设置的环板隔板21分为五个独立密封腔体，各独立密封腔体上均设有一个排凝阀16、一个温度传感器17。排凝阀16为电动调节阀，中控接收安装在对应腔体区域的温度传感器17信号，可独立调节各阀门开度。环形集气管3上每个独立密封腔体上均布分布有管座18，用来连接对应的第一弹性金属排凝管19。

滑移装置包括经伸缩部件(如张力拉伸弹簧14)连接的两个对称的支撑组件，各支撑组件分别包括固定块、金属板6、连接板7、滚轮8、滚轮支架9、转动螺钉10、导钉11、导向间隙12、固定螺钉13等。滚轮支架9靠近干燥机筒体5的一侧设有弹簧固定柱15，两个对称的支撑组件中的两个弹簧固定柱15用于连接张力拉伸弹簧14。

如图4和图2所示，环形集气管3安装固定在滑移装置的固定块上，固定块由两个间隔开的金属板6组成，金属板6的边缘(靠近所述环形集气管的一侧)具有凹槽以符合环形集气管3的直径。两个金属板6上的凹槽对环形集气管3进行夹持固定，并使环形集气管3沿凹槽滑动，两个金属板6通过金属连接板7相互连接固定。滚轮支架9与金属板6贴合并通过转动螺钉10和导钉11活动连接，导钉11的周边设有导向间隙12，金属板6、滚轮支架9和位于金属板6上表面的金属连接板7经固定螺钉13非刚性锁定；滚轮支架9靠近干燥机筒体5的一端部设有滚轮8，滚轮8位于干燥机筒体5的外壁上所设的环形周向轨道内活动。固定块(两个间隔开的金属板6)和金属连接板7可借助滚轮8活动。滚轮8通过滚轮支架9固定在固定块上，滚轮支架9围绕转动螺钉10摆动，并通过导钉11在椭圆形导向间隙12中被引导移动。滚轮支架9的向外移动受固定螺钉13的限制。如果整个不凝气排放系统的尺寸因温度变化而发生变化，则可以通过转动固定螺钉13来调整滚轮支架9的最外侧的相对位置。张力拉伸弹簧14连接到滚轮支架9的弹簧固定柱15处，并将两个滚轮8偏向干燥机筒体5的外壁。如果温度波动扩大了环形集气管3和干燥器筒体5外壁之间的距离，则张力拉伸弹簧14将使滚轮支架9彼此靠近并靠在筒体5外壁上。如果环形集气管3与干燥器筒体5外壁之间的距离减小，滚轮支架9将移动，直到它们接触到由固定螺钉13形成的挡块来阻止它进一步移动。

本发明提供的上述不凝气排放系统，采用环形集气管结构，通过滑移装置--滚轮式热补偿机构实现支撑定位与可移动性调节；环形集气管沿周向划分为五个独立密封腔体，各腔体均配置独立可控调节阀，可有效保证干燥机筒体轴向各段换热列管排气均匀性。系统采用双段弹性金属排凝管设计，可有效规避因干燥机筒体旋转、振动、热膨胀及收缩等因素导致的连接排凝管线机械负载过大、疲劳失效及热应力集中等问题，显著提升排放系统结构可靠性与使用寿命，同时降低设备维护成本。本系统特别适用于PTA、POM、PPE、UHMWPE等大型化工装置配套的蒸汽管回转干燥机。

综上所述，与现有的不凝气排放系统相比，本发明提供的不凝气排放系统能够补偿由于干燥机筒体和不凝气排放系统中元件的热胀冷缩而引起的尺寸变化，而不会将任何易因筒体旋转而发生故障的元件引入系统，并且便于检修及更换，环形集气管每个腔体独立控制，针对对应区域实时调节阀门开度，确保干燥机筒体轴向各段换热列管排气均匀性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，包括换热列管、弹性金属排凝管、环形集气管、和滑移装置；

其中，所述换热列管位于干燥机筒体内，并经所述弹性金属排凝管与所述环形集气管连通，且所述环形集气管上设有排凝阀；

所述干燥机筒体绕纵向轴线旋转，所述环形集气管环绕所述干燥机筒体的纵向轴线布置，并经多个沿所述干燥机筒体纵向轴线方向移动的所述滑移装置支撑于所述干燥机筒体外壁，且各所述滑移装置均安装于所述干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道上；

各所述滑移装置均包括经伸缩部件连接的两个对称的支撑组件，所述支撑组件靠近所述环形集气管的一侧均设有用于容纳所述环形集气管直径的凹槽。

2.如权利要求1所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述支撑组件包括金属板；

所述金属板靠近所述环形集气管的一侧设有适配其直径的凹槽；两个对称的所述支撑组件中两个所述凹槽对所述环形集气管进行夹持固定，并使所述环形集气管沿所述凹槽滑动；

两个对称的所述支撑组件中的两块所述金属板经连接板固定。

3.如权利要求2所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述支撑组件中还包括滚轮支架，所述滚轮支架与所述金属板贴合并通过转动螺钉和导钉活动连接；

所述导钉的周边设有导向间隙，所述金属板、所述滚轮支架和位于所述金属板上表面的所述连接板经固定螺钉非刚性锁定；

所述滚轮支架靠近所述干燥机筒体的一端部设有滚轮，所述滚轮于所述干燥机筒体的外壁上所设的环形周向轨道内活动。

4.如权利要求3所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述滚轮支架靠近所述干燥机筒体的一侧设有弹簧固定柱，两个对称的支撑组件中的两个所述弹簧固定柱用于连接所述伸缩部件。

5.如权利要求4所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述伸缩部件选自张力拉伸弹簧。

6.如权利要求1所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述滑移装置至少有5个，且在所述环形集气管上等间距分布。

7.如权利要求1所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述弹性金属排凝管经管座与所述环形集气管连通。

8.如权利要求7所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述弹性金属排凝管包括相互连通的第一弹性金属排凝管与第二弹性金属排凝管；

所述第一弹性金属排凝管经所述管座与所述所述环形集气管连通；所述换热列管与所述第二弹性金属排凝管连通。

9.如权利要求1所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统，其特征在于，所述环形集气管内被环形隔板沿周向分隔为5个独立密封腔体，每个所述密封腔体均设有用于所述第二弹性金属排凝管连通的管座，各所述密封腔体分别独立地连通排凝阀，各所述排凝阀对应一个温度传感器。

10.一种蒸汽回转干燥机，包括权利要求1-9任一项所述的蒸汽管回转干燥机不凝气排放系统。