N40型干法造粒机设计开题报告

文献综述

第一部分：造粒机现状

面对严峻的能源与环境挑战，中国以全面、协调、可持续的科学发展观为指导思想，制定了至2020年的中长期能源科技发展战略与发展规划，这一能源环境发展战略的制定，也为中国造粒机技术的发展指明了方向，探索造粒机技术的新型发展道路势在必行。与工农业生产中的其它操作环节相比，造粒机过程的节能与防治污染任务尤其迫切。其中最麻烦的就属粉体造粒。

我国粉体技术及装备研究始于20世纪80年代中期，经过多年的努力，我国粉体造粒技术已具有一定水平。目前国内造粒技术根据其造粒机理主要有以下几种形式：压力成型造粒法、搅拌滚团造粒法、热熔融冷却造粒法、喷雾转鼓造粒法、喷雾流化床造粒法。

第二部分：各种造粒方法的优缺点

压力成型造粒法：压力成型造粒法是将要造粒的物料限定在一定的空间内，通过施加压力压紧为密实状态的一种造粒方法。其造粒机理完全是团聚造粒。根据施加的外力系统的不同，压力成型法又可以分为模压法，挤压法、挤出滚圆造粒法。此种造粒方法目前被广泛应用在石油化工、有机化工、精细化工、医药、食品、饲料、肥料等领域。此种造粒方法的优点是形状多样，可以根据不同需求造粒。缺点是机械故障复杂、维修要求高，特别是往往造粒后要求脱水干燥，需要在造粒后设置干燥设备。而且由于干燥过程中水分的排出，造成颗粒密实度下降，颗粒硬度减小甚至裂纹破碎。搅拌滚团造粒法：搅拌滚团造粒法是将某种液体或粘结剂渗入固态粉末中并适当的搅拌，产生粘结力而产生团粒的一种造粒方法。其造粒机理是完全是团聚造粒。此种造粒方法的优点是成形设备简单，便于维修，单机产量大，所形成的颗粒易快速溶解、湿透性强。明显的缺点是颗粒均匀性不好、成型率低、颗粒硬度低，容易破损，往往造粒后也要求脱水干燥，需要在造粒后设置干燥设备。而且由于干燥过程中水分的排出，造成颗粒密实度下降，颗粒硬度减小甚至裂纹破碎。热熔融冷却造粒法：此种造粒方法是将物料加热使之成为液体状态，然后将液体通过特殊的冷凝方式使之冷却成为片状、半球状、条状、块状的一种造粒方法。此种造粒方法往往要求物料具有低熔点、高溶解度的特性。此种造粒方法的优点是故障率低，设备简单。缺点也较为明显，首先要经过加热熔融过程，然后要经过冷却过程，造粒后再进行加热干燥处理，因而能耗特高。特别是高塔冷却造粒，其设备、土建投资巨大，随着新型造粒方法的出现，有被取代的趋势。造粒后一般需要脱水干燥，在干燥过程中，由于水分的脱除，容易造成颗粒破损。喷雾转鼓造粒法：此种造粒方法是将造粒用的熔融液体或粘结剂利用雾化喷头喷入转动着的回转圆筒造粒机---俗称转鼓造粒机，其造粒机理大部分是团聚造粒、部分是涂层造粒。其造粒的关键在于转鼓内物料的动力流化布料和雾化喷头喷雾形式的良好结合。造粒时要求返料，并且返料量极大。通过大量的返料布料，防止出现粘壁结疤现象的发生。此种造粒方法的优点是造粒产量大，颗粒度均匀，颗粒密实度较好，而且能一步完成造粒和干燥过程。缺点是流程长，返料量大，粉尘污染较大。更大的缺点则是设备投资大，土建投资大。主要应用在复合肥行业。喷雾流化床造粒法：此种造粒方法是将造粒用的熔融液体或粘结剂或物料的溶液采用雾化的方法喷入流化床内处于剧烈流态化的物料层内，雾化后形成的极其细小的液滴在脱去水分前粘附在晶核表面，形成局部浸润层，同时较为细小的料层内的细粉末被局部浸润层粘附，水分逐渐被脱除，溶液里的物料连同粘附的细粉末由于水分的脱除而形成层状物粘附在晶核表面，颗粒得到增大。此过程反复进行。在造粒机造粒区域内，晶核不断接受物化液滴的撞击及晶核之间的撞击再加上水分的逐渐脱除，颗粒的增大是逐渐的、均匀的，与水分的蒸发同步进行，所以，喷雾流化床造粒提供了均匀致密的结构，提高了粒子的强度。其造粒机理大部分是涂层累积造粒，少部分是团聚造粒。此种造粒方法既适合干燥造粒也适合冷却造粒，其造粒机理是一样的。此种造粒方法的优点是：颗粒度均匀、颗粒强度高、缓释性好、可进行薄膜包衣，造粒产量可大可小，流程短、操作简单、设备土建投资小。缺点是对原料的浓度和原料液的流动性有一定的要求。

通过比较，我选择对辊挤压造粒机作为设计模型。

第三部分：对辊挤压造粒机

1结构及工作原理

对辊挤压造粒机主要由4个部分组成。①前置输送器。为保证挤压造粒系统的给料连续性，给料设备可选用振动输送器或螺旋输送器，合适的喂料速度可保证喂料锥斗内一定的料位。②强制锥螺旋喂料机构。采用强制喂料机构易于控制给料速度，增大咬入角，增加产量，减少咬入区的滑移情况。更重要的是物料在强制喂料机构内可以部分地预先脱气并压实，从而使产品质量有很大改观。③挤压轧辊机。一对相向旋转的轧辊，采用双轴输出减速机及鼓齿联轴器，有效地保护轧辊及主轴承不受损伤，提高了传动效率。液压油缸、蓄能器及手压泵构成的液压系统为浮动轧辊提供了稳定的径向压力。④造粒机。由切碎箱体、切碎主轴、十字旋转刀片与梳齿板构成破碎室，由电动机带动主轴作高速旋转将片状物料破碎。

粉状物料由料斗经加料器定量、均匀地加入轧片主料斗，使轧片主料斗内保持稳定的料位。粉状物料经强制喂料器脱气、预压后均匀加入到轧辊的弧形槽口，根据对颗粒产品规格的要求，在轧辊表面开有按一定规格排布的模穴，当物料进入咬入区逐渐被轧辊咬入，随着轧辊的连续旋转，物料占有的空间逐渐减小而被压缩，并达到成型压力的最大值。粉状物料在压缩过程中，分子间的距离减小，而范德华力增强。当物料过了最大压缩区后，由于物料自身的弹性回复，完成自动脱模过程，从模穴中脱落而成所需的轧片，然后进入破碎造粒机。在造粒过程中无需或只需少量黏结剂，因此保持了产品的优良品质。造粒后的颗粒物料经筛分得到符合质量标准要求的均匀的颗粒状产品，筛下的粉料再返回喂料器重新利用。

2可能存在的问题及解决方案

⑴轧辊主轴承故障

承受重负荷的轧辊主轴承的使用寿命与装配质量关系密切。在日常维修过程中，经常发现轧辊主轴承跑内圆或内圈开裂情况，最初认为是国产轴承质量问题，经过现场实际分析及与生产厂家技术人员交流，确认是轴的加工精度不够。单纯精车加工的轧辊主轴的粗糙度是无法满足这种重负荷的设备配合过盈量的要求，在长期重载荷作用下会出现轴承跑内圆。为了解决该问题，采取了将轴偏差加大的措施，又出现内圈胀裂的问题。分析后认为:应提高主轴加工精度，即须进一步经过磨床加工，同时选用合理轴偏差，可有效解决轴承跑内圆和内圈开裂的问题。

⑵液压系统故障

在日常使用过程中，对辊挤压造粒机液压系统经常发生故障，主要表现在如下方面:①频繁掉压，液压系统不能为轧辊提供稳定的径向压力;②单测液压缸动作不灵活，两轧辊不平行间隙变大;③轧辊驱动电动机电流波动频繁。根据生产经验，总结出如下维修措施:①检查液压系统配件是否漏油，包括管线、接头、阀门、密封圈等;②检查单侧油缸活塞密封件是否老化或磨损失效而导致串油;③检查蓄能器充氮压力是否过低、过高或内胆破损失效。找到相应症结后，对相应配件进行维修或更新，保证设备正常运行。

⑶保证辊面完好

由于辊面承受高压等，轧辊在使用一段时间后会出现辊面磨损或损坏。轧辊机辊面磨损后，表面凹凸不平。辊面损坏包括:辊面产生裂纹，辊面凹坑或辊面硬质耐磨层剥落。辊面磨损或损坏后，压实效果变差，物料不能形成有效的挤压，出料中指条料少，密度不够，成品产量降低;同时，物料循环量大大增加，设备处理能力降低。要保证辊面完好，须定期检查辊面状态;采用热堆焊耐磨层维修方式可提高辊面耐磨度。通过以上措施，辊面长时间保持完好，确保了对辊挤压造粒机稳定、高效的运行。

参考文献：1《超微粉体加工技术及应用（第二版）》（化学工业出版社，2011.）

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7《非金属矿加工与应用》第三版（化学工业出版社，2013年7月）

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11《粉体料仓的设计》[J];化学工业与工程技术;1999年04期

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N40型干法造粒机设计：

我们所研究的课题是N40型干法造粒机设计，完成本课题我们需要依次进行以下几步：第一步，查阅文献对干法造粒进行初步了解。第二步，通过实习参观实验获得造粒机的相关参数。第三步，建立数学模型对造粒机主要零部件进行设计计算。第四步，拟写计算说明书。第五步，完成CAD图纸的绘制。