适用于粘稠物料的搅拌器是 [DCS控制高粘度物料搅拌器的研制]

时间：2019-05-23 03:27:07　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　【摘要】数控型高粘度物料搅拌器是一种高效赤泥外排搅拌器，可广泛适用于各种湿法冶金、化工等高固含、中高粘度的固液和气液悬浮、反应过程。在项目产品的研制过程中，我们对传统的搅拌器制造工艺大胆创新，积极消化和吸收国内外的先进技术和先进经验，建立模拟流场，运用电脑分析流动场状态，建立实验平台进行实验,综合分析实验数据，结合理论计算结果，使用宽叶高效轴流式搅拌器代替传统斜叶桨，研制出一种具有强轴向流、高剪切的新型搅拌器，解决了赤泥搅拌难度大的问题该搅拌器搅拌效率高、能耗低，具有非常优异的性能参数，性价比高，性能完全达到甚至超过了国外同类进口设备水平。
　　【关键词】搅拌器；高粘度物料；DCS控制；KBY型桨叶；试验放大；研制
　　
　　1. 研制背景
　　本项目是针对以氧化铝行业赤泥为核心研究对象、涉及多个行业的高粘度物料开展研制工作。赤泥是氧化铝生产过程中所产生的废弃物，每生产1吨氧化铝约产生赤泥1.5吨以上，由于此前国内外尚无有效的工业化处理方法，一般只能堆存，既占用了大量土地，还对土壤、水源、大气等造成污染，成为一道世界性的环保难题。
　　一般赤泥采用干式堆存法，干式堆存的流程是:多次洗涤后经沉降槽分离的赤泥浆固体含量在30-40%左右，再经进一步脱水，使固体含量提高到55%～70%左右，赤泥滤饼经机械强力搅拌，使其动力粘滞数由100Pa.S左右降至l0Pa.S以下，用隔膜泵经管道送到赤泥堆场。
　　鉴于赤泥资源化利用和赤泥输送对搅拌器的需求，我们对这种搅拌器进行立项研究。由于赤泥固含高、粒度大、粘度较大等特点，对搅拌器的设计要求很高，以前国内各大氧化铝厂所用的赤泥搅拌器均从国外进口。国内国外目前使用的赤泥外排搅拌器，大多采用两层桨，上层斜叶桨，下层出料平桨，这种搅拌方案效率低，功耗大，进口设备成本高。因此，我们主要针对氧化铝赤泥搅拌需求，研究一种适用于赤泥类物料混合用的高效率低功耗数控型机械搅拌器，以取代进口搅拌器。
　　2. 技术路线
　　根据我们在搅拌领域长期的科研和实践所积累的丰富理论知识和宝贵实践经验，搅拌机的设计需要考虑具体生产过程的类别、工艺条件、物料参数以及搅拌槽几何构型等多种因素。
　　3. 系统研制
　　3.1 设计原理
　　搅拌桨叶的功率准数是计算搅拌功率的重要依据。影响搅拌功率的因素很多，在此基础上，则可进行电机、减速机、搅拌轴、搅拌桨叶的选型。确立原型机之后，进行试验分析研究，然后进行相似放大计算和实地试验，最终确定产品设计图纸。在改进普通轴流式搅拌桨的基础上，研制适合赤泥类物料性质搅拌使用的KBY型轴向流搅拌桨是重点技术攻关项目。
　　3.2 原型机试验
　　为获得最佳的搅拌效果，首先在工厂按照一定的比例建立了试验装置。在我公司原有的φ500、φ800有机玻璃搅拌槽全套试验装置的基础上，根据赤泥搅拌需求，增设二至三块挡板。同时，我们专门设计了包含现场控制及多参数采集为一体的智能化搅拌数字控制系统。
　　搅拌试验装置由上位计算机、系统测控软件、现场测控单元、变频器、驱动电机、扭矩传感器、减速机、搅拌装置、温度传感器等部分组成，其中现场测控单元与上位机及变频器通过现场工控总线进行数据传输及指令发送。
　　系统测控软件采用中文组态软件编制。可以通过点击鼠标实现搅拌机的启动、停止、调速，并按照一定的采集密度采集搅拌机实时功率、电压、电流、转速、扭矩、介质温度等参数，并可以通过曲线形式显示出来，直观大方。
　　4. 技术创新点
　　经过我们几年来在湿法冶金行业的高固含高粘度搅拌槽应用，如中铝山东分公司第二赤泥堆场改扩建项目、香江万基铝业有限公司赤泥槽等，与国外进口设备对比，综合对比桨叶的性能，得出以下结论：
　　KBY型搅拌桨具有优异的功率准数和排出流量准数，叶片的投影面积覆盖率达到45%，能耗低。该技术目前处于国际先进水平。
　　该桨叶拥有翼型弧面结构，倾角可调，宽径比大，槽径比大，可设置一层到五层，并可根据物料的反应原理，调节每一层桨叶的倾角。
　　专业可靠的数控系统，可使搅拌器实现智能化控制。搅拌强度的可控和搅拌状况的实时反馈，可使设备始终处于最佳的运行状态，还可节约人力成本。
　　桨叶采用钢板在特殊设计的胎具上压制成型，成本低，加工方便，便于安装、拆卸、检修，采购、使用和维护成本低。
　　受我公司委托，河南省科学技术信息研究院对DCS控制高粘度物料搅拌成套设备进行了成果查新检索，在检索范围内，未发现与本项目技术特点相同的文献报道，项目成果属于国内首创。
　　5. 系统研制总结
　　DCS控制高粘度物料搅拌成套设备是一种高效赤泥外排搅拌器，可调控性强，应用范围广，可广泛适用于各种湿法冶金、化工等高固含、中高粘度的固液和气液悬浮、反应过程。性价比高，市场前景广阔，技术领先，将会积极推动我国搅拌器技术在国际上的地位。
　　该搅拌装置的性能完全达到甚至超过了国外同类进口设备水平，广泛推广使用后，为国家节约了大量外汇，极大地促进了我国有关行业重要产品的产业化、规模大型化及高质量、高效益生产。本搅拌器的成功应用，也极大地提高了我国有关行业的技术水平，有力地促进了有关行业的技术进步，也迫使进口设备价格大幅度下降，从整体上大幅度降低了设备投资，大大提高了我国有关行业的国际竞争力。
　　
　　参考文献
　　［1］王凯等，搅拌设备[M]化学工业出版社，2003年8月
　　［2］陈志平等，搅拌与混合设备设计选用手册[M]化学工业出版社，
　　2004 年4月
　　［3］侯运年;高粘度淤浆性流体搅拌器设计[J];化工设备与防腐蚀，
　　2000年05期
　　［4］靳兆文,新型组合桨混合性能研究[J],化工设备与管道,2006年05期
　　［5］戚焕岭，氧化铝赤泥处置方式浅谈[J]，有色冶金设计与研究，2007年Z1期
　　作者简介：王尤祥，男，（1966.11－），山东省牟平人，郑州九冶三维化工机械有限公司董事长、总经理
　　（作者单位：郑州九冶三维化工机械有限公司）

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