NHN起爆药连续化干燥方式研究

刘宇星，郝静达，王　凯，江　海，陈太林，肖启明



NHN起爆药连续化干燥方式研究

刘宇星，郝静达，王凯，江海，陈太林，肖启明

（湖南长斧众和科技有限公司，湖南 长沙，410012）

针对NHN起爆药生产线，为克服传统的真空干燥工艺干燥周期长、需要人工操作、安全性差的缺点，设计了热风干燥装置，选用类似起爆药的固体粉末材料模拟试验了起爆药的干燥过程。试验表明采用热风干燥技术，干燥时间至少缩短60%以上，提高了NHN起爆药生产线的产能，更易于实现人机隔离的连续化自动操作，NHN起爆药生产线的整体安全性也有所提高。

NHN起爆药；真空干燥；热风干燥；连续化

目前国内硝酸肼镍(英文缩写为NHN）起爆药生产中的干燥工序大多采用单一的真空干燥方式。真空干燥装置均为压力容器，设备投资和运转费用高，产量小；现有真空干燥设备几乎均为间歇式，其干燥时间较长、效率低下、间歇等待时间较长，人员参与环节多[1]，工作人员需频繁暴露于具有安全隐患的危险环境中，这些因素制约着NHN起爆药连续化生产的实现和产能的提升。

在民爆行业规模化、连续化、自动化、人机隔离的发展趋势下，研制一种新型干燥方式和干燥设备对NHN起爆药连续化生产具有相当的积极意义。本文简述了热风干燥方式，且在热风干燥装置上模拟试验了起爆药的热风干燥过程。

1　热风干燥方式

干燥是NHN起爆药生产的关键工序，目前NHN起爆药的干燥均采用单一真空干燥方式。单一真空干燥设备多选用箱式结构的压力容器类设备，同时还需要配备一套能抽水蒸汽的真空系统。1个干燥周期约需3h以上，效率低、安全性差，干燥时需要人工将起爆药放入和取出[2-7]。为了提高生产效率，本文引入热风干燥方式。即将干燥气体加热到一定温度后鼓送入干燥物料上表面，再通过功率略大于送风功率的真空泵装置将加热后的气体引入物料，在穿透物料的同时将物料中多余的水分带走，起到了一定的导向引流作用，同时大大提升物料的干燥速度。

2　试验部分

2.1试验装置

为能更加接近于工况状态，以便将试验中所采集的数据参数为以后的实际生产起到指导性作用，笔者在设备结构设计时采用了模拟实况的四筒干燥结构设备。在满足干燥原理所需结构的基础上，尽可能地将配套外购仪器设备按相应的工况比例配置，试验装置如图1所示。

图1　干燥试验装置Fig.1　Dry test apparatus

图1中，热源机将需要引进的气体在温控仪的调控下，加热到所需的设定温度，通过保温管路鼓送入干燥装置中，且通过上罩内的四分管分送到4个药筒，热风穿过物料，携带着物料中的水分，通过透气却不漏药的网状结构的药筒筒底，最后经1、2、3管路和真空系统将热交换后的含水分气体抽离干燥装置，经由捕集器排出。

2.2试验方法

采用与硝酸肼镍起爆药性质相近，含水量相同时的干燥时间与NHN起爆药干燥时长基本相同的固体粉末材料S进行干燥试验。先将试验所用的固体粉末S水洗抽滤，将药粉中的水含量控制在30%以内，再将物料振散后均匀分成4等份平铺装入4个干燥药筒中；药筒结构为圆柱型，尺寸为φ300mm×120mm，药筒底部采用高目数透气材料；将装有药粉的药筒放入试验装置中，将上罩盖密封锁紧后，依次开启热源机（设置输出温度）、真空系统进行不同温度、不同风量、不同药量厚度下的干燥试验，测定在不同温度、风量和药量下固体粉末S的干燥时间、升温效率。升温效率以药面温度达到设定的最高平衡温度（50±5）℃为准，干燥时间以干燥后固体粉末S中水含量不高于0.2%为准。热源鼓入速度不宜过高，因为热气体在循环过程中会损失一些能量。对干燥后固体粉末S采用真空干燥箱测水含量法检测已干燥物料中的水分含量。

3　试验结果与分析

3.1试验结果

试验时设定药面可达最高温度（50±5）℃，不同药量厚度时，物料表面升温情况如图2所示。

图2　不同药厚时药面升温曲线Fig.2　Temperature rising curve with different powder thickness

从图2中可以得知，含水后的物料对热风的阻力较为明显；药厚过大会对热传递效率产生一定的影响，干燥后物料存在一定的板结现象，对药面温度的提升有明显的阻碍作用；药量厚度应选取小于50mm为宜；同时也体现了采用将热风正面鼓入，利用真空系统将其吸出方式的必要性。在设计初期考虑到药厚的影响因素，根据实际工况需求，10kg药量均分 4筒，各药筒内药粉摊平后的药量厚度约为 39.2mm。试验中取40mm的药面厚度，药面温度分别为45℃、55℃、70℃时，不同风速、风压下的物料干燥时间、干燥后物料中水含量见表1。

根据以上试验数据，在热风风速为8.4m/s时，不同温度下的干燥时间见图3。

由表1及图3可以看出，热风风速与热风风压成反比趋势，数值越高越明显，热风风压反映了物料对热风的流通阻碍；热风风压大，物料通风不畅，同时会对热风风速产生一定影响；不过适当地提升热风风速和热风温度，可显著减少物料的干燥时间。采用热风干燥方式干燥近似NHN起爆药的物料S将使干燥时间大大缩短，可将传统的真空干燥3h以上缩短到热风干燥的45min左右。

表1　不同药面温度测试数据Tab.1　Test data of powder under different temperature condition

图3　干燥温度与干燥时间曲线Fig.3　Drying time vs drying temperature curve

3.2NHN起爆药热风干燥方式分析

采用热风干燥方式干燥硝酸肼镍起爆药，能将起爆药的干燥时间减少近 3/4。由于干燥时间的大大缩短，硝酸肼镍起爆药的制备可以实现边化合、边抽滤、边干燥、边过筛，采取多批次、小批量的生产方式，减少各工房存药量，易于实现机械自动连续化作业。硝酸肼镍起爆药真空洗涤后分料到烘干药筒中，通过传送机械手直接放入热风干燥装置，干燥完成后即可由机械手将装有干燥物料的药筒转移到筛分间过筛；做到人机分离的同时，大大减少人员暴露于危险环境中的频率和人员数量，在从本质上提升人员安全参与性的同时，更提升了NHN起爆药生产全过程的安全性。

4　结论

本文通过类似硝酸肼镍起爆药的固体粉末 S的热风干燥试验，研究了起爆药的热风干燥性能，得到结论如下：（1）热风干燥装置易于实现连续化。与周期间歇式真空干燥相比，辅助时间少，将干燥时间缩短到45min左右，提高了产量。同时，克服了周期式真空干燥，每生产1个循环，设备温度高低变化1次，致使部分能量浪费在设备的反复加热上的问题。因此，节约了能源。（2）适当提高风速和干燥温度可缩短干燥时间，使得化合、洗涤抽滤、过筛等工序实现同步；各工序时间通过合理的时间配置，可实现连续化作业。

干燥装置和干燥方式的革新，减少了工房存药量，降低了工房抗爆等级；做到了人机分离，大大减少人员暴露于危险环境中的频率和人员数量，说明采用热风干燥技术可以整体上提升硝酸肼镍起爆药生产安全性和生产效率。

[1] 徐成海,张志军,张世伟,彭润玲,张斌.真空干燥现状与发展趋势分析[J].干燥技术与设备,2009(05):207-213.

[2] 朱顺官,吴幼成,章文义,等.硝酸肼镍制备工艺:中国,CN 95111017.9[P].1996-10-23.

[3] 张英豪,曹文俊,田淑文.几种起爆药的性能与应用探讨[J].火工品,2008(3):23-25.

[4] 陈太林.工业雷管用起爆药自动化生产方案研究[J].爆破器材,2012,41(1):26-28.

[5] 吴幼成,朱顺官,宋敬埔.两种在工业雷管中有应用前景的起爆药剂[J].爆破器材,1996,25(2):18-21.

[6] 潘永康,王喜忠,刘相东.现代干燥技术（第二版）[M].北京:化学工程出版社,2007.

[7] 雷钫琴.影响硝酸肼镍起爆药质量的关键工艺[J]. 火工品,2014(1):25-28.

Research on Continuous Drying Methods for Nickel Hydrazine Nitrate Primary Explosive

LIU Yu-xing, HAO Jing-da, WANG Kai, JIANG Hai, CHEN Tai-lin, XIAO Qi-ming
(Hunan Changfuzhonghe Science and Technology Co. Ltd., Changsha, 410012)

Aimed at NHN primary explosive production process, in order to overcome the defects of traditional vacuum drying technology, such as long drying cycle, manual operation, poor safety, the hot air drying technology was proposed. The drying process for solid powder material similar to NHN primary explosive was carried out. Test shows that using hot air drying technology, the drying time is shortened at least 60%, the NHN primary explosive production line capacity is improved, thereby man-machine isolation continuous automatic operation is easy to realize, and the NHN primary explosive production overall security is improved.

Nickel hydrazine nitrate primary explosive；Vacuum drying；Hot air drying；Continuous

TQ563

A

1003-1480（2015）06-0044-03

2015-11-19

刘宇星（1966 -），男，研究员级高级工程师，主要从事民爆器材民爆物联网和信息技术的研究。