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干燥設(shè)備選型、選擇干燥設(shè)備應(yīng)該遵循的原則
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干燥設(shè)備選型、選擇干燥設(shè)備應(yīng)該遵循的原則
干燥又是工業(yè)耗能相當(dāng)大的一個(gè)單元操作，據(jù)資料記載，發(fā)達(dá)國家工業(yè)耗能的14%被用于干燥，有些行業(yè)的干燥耗能甚至占到生產(chǎn)總耗能的35%，而且這個(gè)數(shù)字在不斷地增大。同時(shí)，運(yùn)用礦物燃料作為熱源進(jìn)行干燥操作產(chǎn)生大量的二氧化碳等氣體。干燥設(shè)備的尾氣(這些氣體中夾帶一些粉塵)對(duì)大氣環(huán)境有不良的影響，這對(duì)于日益引起全球關(guān)注的“環(huán)境保護(hù)”是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。
幾乎所有的工業(yè)都離不開干燥操作，雖然正確地了解干燥及干燥設(shè)備的工作機(jī)理有助于成功地完成干燥過程，但是仍然需要我們不斷地投人人力和物力去進(jìn)一步進(jìn)行干燥技術(shù)的研究和開發(fā)，以使其在生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，有效地利用能源，減少對(duì)環(huán)境的不利影響，并且更易于實(shí)現(xiàn)過程操作和控制。
一、干燥技木的特點(diǎn)
干燥技術(shù)有很寬的應(yīng)用領(lǐng)域，面對(duì)眾多的產(chǎn)業(yè)、理化性質(zhì)各不相同的物料、產(chǎn)品質(zhì)量及其他方面千差萬別的要求，干燥技術(shù)是一門跨行業(yè)、跨學(xué)科、具有實(shí)驗(yàn)科學(xué)性質(zhì)的技術(shù)。通常，在干燥技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用中需要具備三個(gè)方面的知識(shí)和技術(shù)。一是需要了解被干燥物料的理化性質(zhì)和產(chǎn)品的使用特點(diǎn)；第二是要熟悉傳遞工程的原理，即傳質(zhì)、傳熱、流體力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等能量傳遞的原理；第三要有實(shí)施的手段，即能夠進(jìn)行干燥流程、主要設(shè)備、電氣儀表控制等方面的工程設(shè)計(jì)。顯然，這三方面的知識(shí)和技術(shù)不屬于一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。而在實(shí)踐中，這三方面的知識(shí)和技術(shù)又缺一不可。所以干燥技術(shù)是一門跨行業(yè)、跨學(xué)科的技術(shù)。
現(xiàn)代干燥技術(shù)雖已有一百多年的發(fā)展史，但至今還屬于實(shí)驗(yàn)科學(xué)的范疇。大部分干燥技術(shù)目前還缺乏能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)實(shí)踐的科學(xué)理論和設(shè)計(jì)方法。實(shí)際應(yīng)用中，依靠經(jīng)驗(yàn)和小規(guī)模實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)工業(yè)設(shè)計(jì)還是主要的方式，造成這一局面的原因有以下幾方面：
原因之一是干燥技術(shù)所依托的一些基礎(chǔ)學(xué)科，(主要是隸屬于傳遞工程范疇的學(xué)科)本身就具有實(shí)驗(yàn)科學(xué)的特點(diǎn)。例如，空氣動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)展還要靠“風(fēng)洞”實(shí)驗(yàn)來推動(dòng)，就說明它還沒有脫離實(shí)驗(yàn)科學(xué)的范疇，而這些基礎(chǔ)學(xué)科自身的發(fā)展水平直接影響和決定了干燥技術(shù)的發(fā)展水平。
原因之二是很多干燥過程是多種學(xué)科技術(shù)交匯進(jìn)行的過程，牽涉面廣、變化因素多、機(jī)理復(fù)雜。例如在噴霧干燥技術(shù)領(lǐng)域里，被霧化的液滴在干燥塔內(nèi)的運(yùn)行軌跡是工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。液滴的軌跡與自身的體積、質(zhì)量、初始速度和方向及周圍其他液滴和熱空氣的流向、流速有關(guān)。但這些參數(shù)由于傳質(zhì)、傳熱過程的進(jìn)行，無時(shí)無刻不在發(fā)生著變化、而且初始狀態(tài)時(shí)，無論是液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均勻的。顯然，對(duì)于如此復(fù)雜、多變的過程只憑借理論計(jì)算來進(jìn)行工程設(shè)計(jì)是不可靠的。
原因之三是被干燥物料的種類是多種多樣的，其理化性質(zhì)也是各不相同。不同的物料即使在相同的干燥條件下，其傳質(zhì)、傳熱的速率也可能有較大的差異。如果不加以區(qū)別對(duì)待，就有可能造成不盡人意的后果。例如某些中草藥的干燥，雖然同屬一種藥材，只因?yàn)樗幉漠a(chǎn)地或收獲期存在區(qū)別就須改變干燥條件，否則產(chǎn)品質(zhì)量就會(huì)受到影響。
以上三方面的原因決定了干燥技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。但干燥搜術(shù)的這些特點(diǎn)往往被人有意或無意地忽視。制造廠商由于實(shí)驗(yàn)裝置缺乏或機(jī)型不全(這在我國是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象)經(jīng)�；乇軕�(yīng)做的干燥實(shí)驗(yàn)，而用戶由于不了解干燥技術(shù)的特點(diǎn)，也經(jīng)常放棄進(jìn)行必要實(shí)驗(yàn)的要求。其結(jié)局是裝置使用效果不佳，甚至于造成方案設(shè)計(jì)失敗。在我國，這樣的事例屢見不鮮，曾有過一套價(jià)值2000萬元人民幣的工業(yè)干燥裝置因達(dá)不到使用要求而被閑置的教訓(xùn)。因此，建設(shè)工業(yè)干燥裝置尤其是較大的裝置之前，一定要進(jìn)行充分的、有說服力的實(shí)驗(yàn)，并以實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為工業(yè)裝置設(shè)計(jì)的依據(jù)。這是干燥技術(shù)應(yīng)用的顯著特點(diǎn)。
此外，干燥設(shè)備種類繁多、各具用途也是干燥技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)。每一種技術(shù)都有自己適宜應(yīng)用的領(lǐng)域。在工程實(shí)踐中，要根據(jù)具體情況選擇適用的干燥技術(shù)種類。這對(duì)投資費(fèi)用、操作成本、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保要求等方都會(huì)產(chǎn)生重大的影響。例如某一企業(yè)，在白炭黑濾餅干燥上曾經(jīng)分別選用過箱式干燥、噴霧干燥、旋轉(zhuǎn)氣流快速干燥三種型式。較終結(jié)果證明這三種技術(shù)各有所長。箱式干燥生產(chǎn)白炭黑雖然生產(chǎn)效率低、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，但產(chǎn)品質(zhì)量好。與橡膠混煉后所生成的制品扯斷強(qiáng)度值較高。旋轉(zhuǎn)氣流快速干燥設(shè)備緊湊、投資少、生產(chǎn)效率高，但所生成的橡膠制品的強(qiáng)度指標(biāo)卻是三者間較差的。噴霧干燥生產(chǎn)白炭黑，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)在三者間居中，但具有產(chǎn)品流動(dòng)性好、粉塵污染小，深受用戶及操作者歡迎的特點(diǎn)。在20世紀(jì)90年代，為白炭黑生產(chǎn)中采用哪種干燥方式更為先進(jìn)的問題，曾在我國干燥界引發(fā)過爭論。其實(shí)，三種設(shè)備各有特點(diǎn)，選用哪種機(jī)型要看用戶自身的條件和產(chǎn)品要求。不存在哪種技術(shù)更為先進(jìn)的結(jié)論。類似的例子有很多，都表明了干燥設(shè)備種類繁多、各具用途的特點(diǎn)。所以在應(yīng)用中要仔細(xì)比較、慎重選擇技術(shù)方案，而通過干燥實(shí)驗(yàn)來考核技術(shù)方案也是必不可少的步驟。
二、工業(yè)干燥裝置的發(fā)展現(xiàn)狀
干燥在許多生產(chǎn)中是一個(gè)十分重要的單元操作，因?yàn)楦稍镌谶@里不僅是簡單的固液分離過程，更重要的常常是生產(chǎn)過程的較后一道工序，產(chǎn)品的質(zhì)量、劑型在很大程度上取決于干燥技術(shù)和設(shè)備的綜合運(yùn)用情況。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，干燥器價(jià)格昂貴，工程投資較大。另一方面，干燥又是高耗能過程，熱效率在15%一80%這樣大的范圍內(nèi)波動(dòng)，而設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用與干燥器的設(shè)計(jì)選型有非常密切的關(guān)系，所以企業(yè)的決策者對(duì)此歷來都比較重視。被干燥物料的品種有許多，它們的理化性質(zhì)又有很大差異。甚至同一品種不同的生產(chǎn)工藝、同一品種不同的產(chǎn)品要求，導(dǎo)致干燥條件可能都有區(qū)別，所以就決定了干燥工程的復(fù)雜性。由此可見，干燥過程較其他的單元操作具有更高的技術(shù)性。
我國干燥設(shè)備在解放前基本是空白，只有烘房、烘箱和滾筒干燥機(jī)，干燥技術(shù)落后、生產(chǎn)設(shè)備原始。到1957年才出現(xiàn)了真空耙式干燥機(jī)，1964年以后干燥技術(shù)有了較快的發(fā)展。縱觀我國干燥技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展史，在幾十年間經(jīng)歷由簡到繁、由低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展階段，現(xiàn)在常用于生產(chǎn)的干燥設(shè)備有十余類三十多個(gè)系列，加上組合干燥設(shè)備約有五十幾種，再加上專用干燥設(shè)備就更難于統(tǒng)計(jì)，合理地選用這些干燥設(shè)備也不是一件易事，選型的前提是了解這些設(shè)備的基本工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及適用物料范圍，這樣在選型時(shí)才避免走彎路。
近些年來，由于干燥技術(shù)的發(fā)展，給篩選設(shè)備帶來了更多的復(fù)雜因素。即使是干燥設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造或使用者也常常弄不清如何去選擇合適的設(shè)備。由于干燥設(shè)備的推銷者在市場上只是對(duì)他們推銷的干燥機(jī)種類感興趣，而對(duì)其他種類則并不介紹，這樣，用戶就只得借助于有關(guān)的現(xiàn)代干燥技術(shù)參考資料決定對(duì)設(shè)備的較后選擇。毫無疑問，用戶很需要由推銷者提供的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面的資料。因此，就必須熟悉大多數(shù)干燥設(shè)備，才有可能選出合理的設(shè)備。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，在特定的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)中，很有可能有很多較適用的干燥機(jī)，但也必須知道，在特定的工作狀態(tài)中，沒有一個(gè)嚴(yán)格的規(guī)則規(guī)定出極精確的較佳干燥設(shè)備，每一種產(chǎn)品都有自己獨(dú)特的生產(chǎn)方式。影響較佳干燥裝置選擇的因素很多，如選擇間歇干燥還是連續(xù)干燥、礦物燃料的消耗、電耗、地方環(huán)境法或噪音污染限制等。產(chǎn)品產(chǎn)量對(duì)干燥機(jī)的選擇更是一個(gè)主要因素。
三、干燥設(shè)備使用概況
前面提到，干燥設(shè)備是在許多工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用。多年來已有多種機(jī)型用于工業(yè)化生產(chǎn)中，如氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器、滾筒干燥機(jī)、耙式干燥器、冷凍干燥機(jī)、紅外線干燥及組合式干燥等達(dá)幾十種之多。為什么干燥設(shè)備類型很多呢？這主要是由于干燥物料型態(tài)、性質(zhì)各不相同，處理的物料有各種不同的具體要求所致。
隨著我國各行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)的飛躍發(fā)展，國內(nèi)干燥技術(shù)和設(shè)備也得到了迅速發(fā)展。在散粒狀物料的干燥方面，近幾年來流態(tài)化技術(shù)獲得了更加廣泛的應(yīng)用和新的發(fā)展。流態(tài)化干燥充分改善了氣固相接觸條件(蒸發(fā)表面積增大)，物料的劇烈攪動(dòng)，大大減少了氣膜阻力，給傳熱介質(zhì)創(chuàng)造了極為有利的條件。除了國內(nèi)在干燥技術(shù)中使用較早的氣流干燥獲得較迅速發(fā)展外，近年來流化干燥設(shè)備發(fā)展得較快。主要表現(xiàn)在利用流態(tài)化技術(shù)結(jié)合各種被干燥物料特性和要求創(chuàng)制了很多新型高效的流態(tài)化干燥器，分述如下。
直管氣流干燥器是國內(nèi)使用較早的流化干燥設(shè)備，經(jīng)數(shù)年來的生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為氣流干燥對(duì)散粒狀物料，特別是熱敏性物料的干燥，還是比較理想的干燥設(shè)備。它無論生產(chǎn)量，占地面積等方面均比烘箱干燥優(yōu)越，因此目前在制藥、塑料、食品、化肥等工業(yè)中使用的更加廣泛。但氣流干燥還存在熱利用率較低、設(shè)備高、氣固兩相相對(duì)速度較低等缺點(diǎn)。近年來創(chuàng)制了脈沖氣流干燥器、旋風(fēng)氣流干燥器、粉碎氣流干燥器等新型氣流設(shè)備，克服了直管氣流干燥的缺點(diǎn)。粉碎氣流除降低高度外，還擴(kuò)大了氣流干燥器的使用范圍，使易氧化的物料能用空氣作為干燥介質(zhì)，既降低了干燥動(dòng)力消耗，又提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，此外還采用了多級(jí)氣流干燥流程和組合氣流干燥流程，在氣流干燥器的應(yīng)用上，許多工程采用了二級(jí)串聯(lián)方式，在有些物料的干燥上更加合理，也提高了熱效率。直管氣流干燥在生產(chǎn)操作方面已很成熟。脈沖氣流、旋風(fēng)氣流干燥已工業(yè)化多年，操作已較成熟，但理論設(shè)計(jì)方面還很缺少。在今后的實(shí)踐發(fā)展中還需進(jìn)一步完善。
大部分熱敏性較強(qiáng)和易氧化的物料，均采用氣流干燥。一般能將初濕為10%一25%的物料干燥至1%-0.05%，被干燥的物料粒度一般在60-100目，產(chǎn)量一般在100 - 200kg/h。目前國內(nèi)在制藥、食品、塑料等工業(yè)中廣泛使用。隨著我國生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，氣流干燥在今后的工業(yè)生產(chǎn)中必定應(yīng)用得更加廣泛。
流化干燥是較近年發(fā)展起來的又一干燥技術(shù)。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明它有很多優(yōu)越性，能實(shí)現(xiàn)小設(shè)備大生產(chǎn)，由于熱容系數(shù)較大和停留時(shí)間可任意調(diào)節(jié)，故對(duì)含表面水和需經(jīng)過降速干燥階段的物料均適用，特別適用于散粒物料的干燥。較近發(fā)展起來并已工業(yè)化的有下列幾種型式：單層圓筒型、多層圓管型、振動(dòng)流化床、臥式多室流化床干燥器、攪拌流化床以及內(nèi)藏?zé)峁芰骰驳龋渲幸院笳甙l(fā)展得較迅速。目前已在制藥、化肥、食品、塑料、石油化工等工業(yè)中廣泛使用。經(jīng)過幾年的實(shí)踐，國內(nèi)流化干燥無論在操作、設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面均已發(fā)展到較成熟階段。從使用情況看，臥式多室流化干燥器由于結(jié)構(gòu)簡單、操作方便而穩(wěn)定、物料適應(yīng)性廣，既能獲得含水均勻的產(chǎn)品，動(dòng)力消耗又少，是流態(tài)化干燥散粒狀物料較理想的設(shè)備，今后值得推廣與發(fā)展。內(nèi)藏?zé)峁苁橇骰矊?duì)流傳熱和傳導(dǎo)傳熱相結(jié)合的產(chǎn)物，具有較高的熱效率，干燥效果也效好，是近年來很受推薦的新機(jī)型。
國內(nèi)錐形流化床按操作分有三種型式：一種是濃相溢流出料，近年來國內(nèi)較多在流化造粒方面使用；另一種即噴動(dòng)床干燥，是由床頂出料，產(chǎn)品在旋風(fēng)分離器內(nèi)收集或間歇操作床底出料。這種結(jié)構(gòu)比流化床結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備小，產(chǎn)量大，干燥強(qiáng)度高、床層等溫性強(qiáng)、不發(fā)生局部過熱。過去僅適用于大顆粒物料(聚氯乙烯)，近年來已發(fā)展至能應(yīng)用于細(xì)粒物料的干燥。目前在塑料、谷物、制藥等部門使用。但因動(dòng)力消耗較大，使用受到一定限制。
每種干燥設(shè)備裝置都有其特定的適用范圍，而每種物料都可找到若干種能滿足基本要求的干燥設(shè)備裝置,但較適合的只能有一種。如選型不當(dāng)，用戶除了要承擔(dān)不必要的一次性高昂采購成本外，還要在整個(gè)使用期內(nèi)付出沉重的代價(jià)，諸如效率低、耗能高、運(yùn)行成本高、產(chǎn)品質(zhì)量差、甚至裝置根本不能正常運(yùn)行等等。
以下是干燥設(shè)備裝置選型的一般原則，很難說哪一項(xiàng)或哪幾項(xiàng)是較重要的，理想的選型必須根據(jù)自己的條件有所側(cè)重，有時(shí)折中是必要的。
1.適用性-------干燥設(shè)備裝置首先必須能適用于特定物料，且滿足物料干燥的基本使用要求，包括能很好的處理物料（給進(jìn)、輸送、流態(tài)化、分散、傳熱、排出等），并能滿足處理量、脫水量、產(chǎn)品質(zhì)量等方面的基本要求。
2.干燥速率高---僅就干燥速率看，對(duì)流干燥時(shí)物料高度分散在熱空氣中，臨界含水率低，干燥速度快，而且同是對(duì)流干燥，干燥方法不同臨界含水率也不同，因而干燥速率也不同。
3.耗能低-------不同干燥方法耗能指標(biāo)不同，一般傳導(dǎo)式干燥的熱效率理論上可達(dá)100%，對(duì)流式干燥只能70%左右。
4.節(jié)省投資-----完成同樣功能的干燥裝置，有時(shí)其造價(jià)相差懸殊，應(yīng)擇其低者選用。
5.運(yùn)行成本低---設(shè)備折舊、耗能、人工費(fèi)、維修費(fèi)，備件費(fèi)...等運(yùn)行費(fèi)用要盡量低廉。
6.優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)簡單、備品備件供應(yīng)充足、可靠性高、壽命長的干燥裝置。
7.符合環(huán)保要求，工作條件好，安全性高。
8.選型前較好能做出物料的干燥實(shí)驗(yàn)，深入了解類似物料已經(jīng)使用的干燥設(shè)備裝置（優(yōu)缺點(diǎn)），往往對(duì)恰當(dāng)選型有幫助。
9.不完全依賴過去的經(jīng)驗(yàn)，注重吸收新技術(shù)，多聽專家的意見。1.沸騰干燥機(jī)結(jié)束時(shí)，應(yīng)首先關(guān)沸騰干燥機(jī)停加熱裝置，停止燃?xì)鈾C(jī)運(yùn)行。然后關(guān)閉噴槍閥門，更換噴槍，擰下噴嘴并沖洗干凈。??2.隨后依次開啟沸騰干燥機(jī)送風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)，接著打開沸騰干燥機(jī)加熱開關(guān)開始升溫。當(dāng)出料口溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)（一般為130℃左右），啟動(dòng)沸騰干燥機(jī)料泵和除塵系統(tǒng)。??3.在日常生產(chǎn)過程GFG高效沸騰干燥機(jī)實(shí)際上可以保證一個(gè)特定的狀態(tài)，增大系數(shù)，并且這個(gè)溫度分布均勻，沒有局部過熱現(xiàn)象，流化均勻，無死角和吹穿現(xiàn)象，不過會(huì)有一個(gè)騰涌現(xiàn)象，這就影響到^終的質(zhì)量。GFG高效沸騰干燥機(jī)騰涌： 在GFG高效沸騰干燥機(jī)內(nèi)固體顆粒大小分布不均勻，氣體通過分布板不均勻，GFG高 混合設(shè)備的特點(diǎn)及購買選擇方法
粉體混合設(shè)備種類繁多，尤其在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，其設(shè)備的種類在不斷的推成出新，這對(duì)于粉體生產(chǎn)行業(yè)來說，是一件好事，因?yàn)樗麄儗?duì)混合設(shè)備的選擇余地更加廣泛了，但由于一些廠家對(duì)新設(shè)備不了解，往往新混合設(shè)備，推向市場以后，并不能得到一些廠家的認(rèn)可。所以混合隨著我國科學(xué)技術(shù)及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)干燥機(jī)的生產(chǎn)能力的要求也越來越大。調(diào)味料制粒干燥生產(chǎn)線振動(dòng)流化床的應(yīng)用得到了很大發(fā)展。近幾年來，我國的制糖、制鹽業(yè)迅猛發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了調(diào)味料制粒干燥生產(chǎn)線振動(dòng)流化床干燥機(jī)的發(fā)展�！ ≌{(diào)味料制粒干燥生產(chǎn)線振動(dòng)流化床技術(shù)是把振動(dòng)能量引入普通流化床以達(dá)到改善流化質(zhì)量 300XP型流化床不僅僅是傳統(tǒng)的流化床干燥機(jī)；作為附加功能，300XP型號(hào)可以使用過濾步驟從泥漿中回收溶劑。 在過濾步驟中，建立壓力差，液體溶劑通過篩網(wǎng)或布料是壓力的差異；大的固體顆粒被篩網(wǎng)或布料困住并堆積，一旦從漿液中物理除去溶
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