幹燥設備選型技術總結

　　同其他工業技術一樣，幹（gàn）燥技術（shù）在應（yīng）用過程中也得到長足（zú）的進步。目前已（yǐ）開發出的幹燥機的種類已達400多種，而（ér）且有約200多種幹燥機已應用於工業化生產，其中出（chū）現了（le）許多新型幹燥（zào）機（jī），它們有的是對（duì）普（pǔ）通幹燥機進行結構上的改進，有的借（jiè）鑒（jiàn）吸（xī）收了其他幹燥機的優點，有的完全是一種新想法。

　　幹燥又是工（gōng）業耗能（néng）相當大的一個單元操作，據資料記載，發達國家工業耗能的14％被用於幹（gàn）燥，有些行（háng）業（yè）的幹燥耗能甚至占到生產總耗（hào）能（néng）的35%，而且這個數字在不斷地增大。同（tóng）時，運（yùn）用礦物燃料作為熱（rè）源進行幹燥操作產生（shēng）大量的二氧化碳等氣（qì）體（tǐ）。幹燥設備的尾氣（這些氣體中夾（jiá）帶一些粉塵）對大氣（qì）環境有不良的影響，這對於日益引起全球關注的“環境保護”是一個極大的挑戰（zhàn）。

　　幾乎所有的工業都離不開幹燥操作，雖然正確（què）地了解幹燥及幹燥設備的工（gōng）作機理有助於成功地完成幹燥過（guò）程，但是（shì）仍然需要我們不（bú）斷地投人人力和物力去進一步（bù）進行（háng）幹燥技術（shù）的研究和開發，以使（shǐ）其在生產高質量產（chǎn）品的同時，有效地利用能源（yuán），減少對環境的不利影（yǐng）響，並（bìng）且更易於實現過（guò）程操作和控製。

　　一、幹燥技木（mù）的特點

　　幹燥技（jì）術有（yǒu）很寬的應用（yòng）領域，麵對眾多的產業、理化性質各（gè）不相同的物料、產品質量及其他（tā）方麵千差萬別（bié）的要求，幹燥技術是一（yī）門跨行業、跨學科、具（jù）有實驗（yàn）科學性質的技術。通常，在幹燥技術的開（kāi）發及應用中需要具備三個（gè）方麵的知（zhī）識和（hé）技術。第一（yī）是需（xū）要了解被幹燥（zào）物料的理（lǐ）化性質和產品的使用特點；第二是要熟悉（xī）傳遞工程的原理（lǐ），即傳質、傳熱、流體力學和空氣動力學（xué）等（děng）能量傳遞的原理（lǐ）；第三（sān）要有實施的手段，即能夠進（jìn）行幹燥流程（chéng）、主要設備、電氣儀表控製等方麵的工程設計。顯然，這三方麵的知識和技術（shù）不（bú）屬於一（yī）個學科（kē）領域。而在實踐中，這三方（fāng）麵的知（zhī）識和技術又缺一不可。所以幹燥技術是一門跨行業、跨學科的技術。

　　現代幹燥技術雖已有一百多年的發展史，但至今還（hái）屬於實驗科學的範疇（chóu）。大部分幹燥技術目（mù）前還缺乏能夠精準指導實踐的（de）科學理論和設計（jì）方法。實際應用中，依靠經（jīng）驗（yàn）和小規模實驗的數據來指導工業設計還是主要的方式，造成這一局麵的原因有以下幾方麵：

　　原因（yīn）之一是幹燥技術所依托的一（yī）些基礎學（xué）科，（主要是隸屬於傳遞工程範疇的學科）本身就具有（yǒu）實驗科學（xué）的（de）特點。例如（rú），空氣動力學的研究發展（zhǎn）還要靠“風（fēng）洞”實驗來推動，就說（shuō）明它還沒有脫離實驗科學的（de）範（fàn）疇，而這些基礎學科（kē）自身的發展水平直接影（yǐng）響和決定了幹（gàn）燥技術的發展水平（píng）。

　　原因之二是很多幹燥過（guò）程是多種學科技術交匯進（jìn）行的過程，牽（qiān）涉麵廣、變化（huà）因素多、機（jī）理（lǐ）複雜。例如（rú）在噴霧幹燥技術領域裏，被霧化的（de）液滴在幹（gàn）燥塔內的運行軌跡是工程設計的關鍵（jiàn）。液滴的軌跡與自身的（de）體積、質量、初始速度（dù）和方向及周圍其（qí）他液滴（dī）和熱空（kōng）氣的流向、流速有關。但這些參數由於（yú）傳質、傳熱過（guò）程的進行，無時無刻不在（zài）發生著變（biàn）化、而且初始狀態時，無論是液滴的大小還是熱空氣（qì）的分布（bù）都（dōu）不可能（néng）是均勻的。顯然，對於如（rú）此複雜、多變的過程隻憑借理論計算來進行工程設計是不可靠的。

　　原因之三是被（bèi）幹（gàn）燥物料的種類是多（duō）種多樣的，其理化性質也是各不相同。不同的物料即使在（zài）相（xiàng）同的（de）幹燥條件下，其傳質、傳熱的速率也可能有較大的差異。如果不加（jiā）以區別對待，就有可能造成不盡人意的後果。例如（rú）某些中（zhōng）草藥的幹燥（zào），雖（suī）然同屬一種藥材，隻因為藥（yào）材產地或（huò）收獲期存在區別（bié）就須改變幹燥條件，否則產品質量就會受到影響。

　　以上（shàng）三方麵的原因決定了幹燥技術的開發與應用要以實驗為基礎。但幹（gàn）燥搜術的這些特點往往被人有意或無意地忽（hū）視。製（zhì）造廠商由於實驗裝置缺乏或機（jī）型不全（quán）（這在我國是一個普遍存在的現象）經常回避應（yīng）做的幹燥實驗，而用戶由於不了解幹燥技術（shù）的特點，也經常放棄進行必要實（shí）驗（yàn）的要求。其結（jié）局是裝置使用效果不佳，甚至於造成（chéng）方案設計失敗。在我國，這樣的事例屢見不鮮，曾（céng）有過一套價值2000萬元（yuán）人民幣的工業幹（gàn）燥裝（zhuāng）置因達不到使用要求而被閑置的教訓。因此，建設工業幹燥裝置（zhì）尤其是較大的裝置之前，一定要進行充分的、有說服力（lì）的實驗，並以實驗結果作為工業裝（zhuāng）置設計的依據。這是幹燥技（jì）術應用的顯著特點。

　　此外，幹燥設備種類繁多、各具用途（tú）也是幹燥技術的一個（gè）特點。每一種（zhǒng）技術都有自己適宜應用的領域。在工程實踐中，要根據具體情況選擇適用的幹燥技術種（zhǒng）類。這對（duì）投資（zī）費用、操作成本、產品質（zhì）量、環保要求等方都會產生重大（dà）的影響。例如（rú）某（mǒu）一企業，在白炭黑濾餅幹燥（zào）上曾經（jīng）分別選用過箱式幹燥、噴霧（wù）幹燥、旋轉氣流快速幹燥三種型式。^終結果證明這（zhè）三（sān）種技術各有所長。箱式幹燥（zào）生產白炭黑雖然生產效率低、人員勞動強度大（dà），但產品（pǐn）質（zhì）量好（hǎo）。與橡膠混煉後所生成的製品（pǐn）扯斷強度值較高。旋轉氣流（liú）快速幹燥設備（bèi）緊湊（còu）、投資少、生產效（xiào）率（lǜ）高，但所生成的橡膠製品的強度指標卻是三者間^差的。噴霧幹燥生產白炭（tàn）黑，產品各項指標（biāo）在三者（zhě）間居中，但具有產品流動性（xìng）好、粉塵汙染小，深受用戶及（jí）操作者歡（huān）迎的特點。在20世紀90年代，為白炭黑生產中采用哪種幹燥方式更為（wéi）先進的問題，曾在我國幹燥界引發過爭（zhēng）論。其實，三（sān）種設備各有特點，選用哪種機型要看用戶自（zì）身（shēn）的條件和產品要求。不存在哪種技（jì）術更為先（xiān）進的結論（lùn）。類似的（de）例子有很多（duō），都表明了幹燥設備種類繁多、各具用途（tú）的特點。所以在應用中要仔細比較、慎重（chóng）選擇技術方案，而通過幹燥實驗來考核技術方案也（yě）是必（bì）不可少的步驟（zhòu）。

　　二、工業幹燥裝置的發展現狀（zhuàng）

　　幹燥在許多生產中是一（yī）個^重要的單元操作，因為幹燥在這裏不僅是簡單的固液分離過程，更重要的常常是（shì）生產過程（chéng）的^後一道工序，產品的質量、劑型在很大程度上取決於幹燥技術和設（shè）備的綜（zōng）合運用情況（kuàng）。從經濟角度考慮，幹燥器價格昂貴，工程投資較大。另一方麵（miàn），幹燥又是高耗能過程，熱（rè）效率在（zài）15%一80%這樣大的範圍內波動，而設備的運轉費用與幹燥器的設計選型有非常密切的關係，所以企業的決策者對此曆來都（dōu）比較重視。被幹燥（zào）物料的品（pǐn）種有許多，它們的理化性質又有很大差異。甚至同一品種不同的生產工藝、同一品種不同（tóng）的產品要（yào）求，導致幹燥條件可（kě）能（néng）都有區別，所以就決定了幹燥工程（chéng）的複雜性。由此可（kě）見，幹燥過程較（jiào）其（qí）他的單（dān）元操作具有更高的技術性（xìng）。

　　我國幹燥設備在解放前基本是空白，隻有烘房、烘箱和滾筒幹燥機，幹燥技術落後、生產設備原始。到1957年才出現了真空耙式幹（gàn）燥機，1964年以後幹燥技術有了較（jiào）快的發展。縱觀我國幹燥技術及設備的發展史，在幾十年間經曆由簡（jiǎn）到繁、由低級到高級的發展階段，現在常用於生產（chǎn）的幹燥設備有十餘類三十多個係列，加上組合幹燥設備約有五十幾種，再加上專用幹燥設備就更難（nán）於統計，合（hé）理地選用這些幹燥設備也不（bú）是一件易事，選（xuǎn）型的前提是了解這些（xiē）設備的基本工作原理、結構特（tè）點以及適用物料範圍（wéi），這樣在選型時才避免（miǎn）走彎路。

　　近些年來（lái），由於幹燥技術的發展，給篩選設備（bèi）帶來了（le）更（gèng）多（duō）的複雜因素。即使是（shì）幹燥設備的設計、製造或使用（yòng）者也常常弄不清如何去選擇合適的設備。由於（yú）幹燥設備的推（tuī）銷（xiāo）者在市（shì）場上隻是對他（tā）們推銷的幹燥機種類感興趣（qù），而對其（qí）他種（zhǒng）類則並不介紹，這樣，用戶就隻得借助（zhù）於（yú）有關的現代幹燥技術參考資料決定對設備的^後選擇。毫無疑（yí）問，用戶很需要由推銷者提（tí）供的實驗室，實驗範圍及技術經濟方麵的資（zī）料。因此，就必須熟悉大多數幹燥設備（bèi），才有可能選出合理（lǐ）的設備（bèi）。應（yīng）該強調的是，在特定的生產運行狀態中，很有（yǒu）可能有很多較適用的（de）幹（gàn）燥機，但（dàn）也必須知道，在特（tè）定的工作（zuò）狀態中，沒有一個嚴格的規則規定出極^的^佳幹燥設備，每一種產品都（dōu）有自己獨特的生產方式。影響^佳幹燥裝置選擇（zé）的因素很多，如選擇間歇幹燥還是連（lián）續幹燥、礦物燃（rán）料的消耗、電耗、地方環境（jìng）法或噪音（yīn）汙染限（xiàn）製等。產品產量對幹燥機的選擇更是一個主要因素。

　　三、幹燥設備使用概況

　　前麵提到，幹燥設備是在（zài）許多工業生產中大量應用。多年來已有多種機型用於工業化生產中，如（rú）氣流幹燥器、流化床幹燥器、噴霧（wù）幹燥器、滾筒幹燥機、耙（pá）式幹燥器、冷凍幹燥機、紅（hóng）外線幹燥及（jí）組合式（shì）幹燥等達幾十種之多。為什麽幹燥設備類型很多呢？這主要是由於幹燥物料型態、性質各不相同，處（chù）理的物料有各種不同的（de）具（jù）體要求所致。

　　隨著我國各行業的生產技術的飛躍發展（zhǎn），國內（nèi）幹燥技術和設備也得到了迅速發（fā）展。在散粒狀物料的幹燥方（fāng）麵，近幾年（nián）來流態化技術獲得了更加廣泛的應用（yòng）和（hé）新的發（fā）展。流（liú）態（tài）化幹燥充分改善了（le）氣固相接觸條件（蒸發表麵（miàn）積增大），物料的劇烈攪動，大（dà）大（dà）減少了氣膜阻力，給傳熱介質創造了（le）極為有利的條（tiáo）件。除了國內在幹（gàn）燥技術中使用較早的氣流幹燥獲得（dé）較迅（xùn）速發展外，近年來流化幹燥設備發展得^快。主要表（biǎo）現（xiàn）在利（lì）用流態化技術結合各種被幹燥物料（liào）特性和要求創製了很多新型高效的流（liú）態化（huà）幹燥器，分述如下。

　　直管氣流（liú）幹燥器是國內使用較早的流化幹燥（zào）設備，經數年（nián）來的生產（chǎn）實踐認為氣流幹燥對散（sàn）粒狀物料，特別是熱敏性物料的（de）幹燥，還是比較理（lǐ）想的幹燥設備。它無論生產量，占地麵積等方（fāng）麵均比烘箱（xiāng）幹（gàn）燥優越，因此目前在製藥（yào）、塑料、食品、化肥（féi）等工業中使用的更加廣泛。但氣流幹燥還存在熱利用率較（jiào）低（dī）、設備高、氣固兩相相對速度較低等缺點。近年來創製了脈衝氣流幹燥器、旋風氣流幹燥器、粉碎氣流幹燥器等新（xīn）型氣流（liú）設備，克服了（le）直管（guǎn）氣流幹燥的缺點。粉碎（suì）氣流除（chú）降低（dī）高度外，還（hái）擴大了氣流幹燥器的使用範圍，使（shǐ）易氧（yǎng）化（huà）的物料能（néng）用空氣作為幹燥介質，既降低了（le）幹燥動（dòng）力消耗，又提高了產品的產量和質量，此外還采用了多級氣流幹燥流程和組合氣流幹燥流程（chéng），在氣流幹燥器的應用上，許多工程采用了二（èr）級串聯方式，在有些物料（liào）的幹燥上更（gèng）加合理，也提高了熱效率。直管氣流幹燥在生產（chǎn）操作方（fāng）麵已很成熟（shú）。脈（mò）衝氣流、旋風（fēng）氣流幹燥已工業化多年，操作已較成熟，但理論設計方麵還很缺少。在今後的實踐發展中還需進一（yī）步（bù）完善。

　　大部分熱敏性較強和易氧化的物料，均采用（yòng）氣流幹燥。一般能將初濕為10%一25％的物料幹燥至1%-0.05%，被幹（gàn）燥的（de）物料粒度一般在60-100目，產量一般在100 - 200kg/h。目前國內（nèi）在製藥、食品（pǐn）、塑料等工業中廣泛使用。隨著我國（guó）生產技（jì）術的飛速發展，氣流幹燥在今（jīn）後的工業生產中必定應用得更（gèng）加廣泛。

　　流化幹燥是^近年發展起來的又一幹燥技術。經過生產實踐證明它有很多優越（yuè）性，能實現小設備大生產，由於（yú）熱容係（xì）數較大和停留時（shí）間（jiān）可任意調節，故對含表麵水和需經過降速（sù）幹燥（zào）階段（duàn）的物料均適用，特別適用於（yú）散粒物料的幹燥。^近發展起來並已工業化的有（yǒu）下列幾種型式：單層圓筒型、多層圓管型、振動流化床、臥式多室流（liú）化床（chuáng）幹燥器、攪拌流化床以及內藏熱（rè）管流化床等，其中以後者（zhě）發展得較迅速。目前已在製藥、化肥、食品、塑料、石油（yóu）化工等工業中廣泛使用。經過幾年的實（shí）踐（jiàn），國內流（liú）化幹燥無論在操作、設備結構等方麵均已（yǐ）發展到較成熟階段。從使用情況看，臥式多室流化幹燥器由於結構簡單、操作（zuò）方（fāng）便（biàn）而穩定、物料適應性廣，既能（néng）獲（huò）得含水均勻的產品，動力消耗又少，是流態化（huà）幹燥散（sàn）粒狀物料較理想的設備，今後值得（dé）推（tuī）廣與發展。內藏熱管是流化床對流傳熱和傳導傳熱相結合的產物，具有較高的（de）熱效率，幹燥效果（guǒ）也效好，是近年（nián）來很受推薦的新機型。

　　國內錐形流化床按操作分有三種型式：一種是濃相溢流出料，近年來國內較多（duō）在流化造粒方麵使用（yòng）；另一種（zhǒng）即噴動床幹燥，是由床頂出料，產品在旋風分離器內收集或（huò）間歇操（cāo）作床底出（chū）料。這種結構比流化床結構簡單，設備小（xiǎo），產量大（dà），幹燥強（qiáng）度高、床層等溫性強（qiáng）、不發生局（jú）部過熱。過去僅適用於大顆粒物料（聚氯乙烯），近年來已發展至能應用於細粒物料的幹燥。目（mù）前在（zài）塑料、穀物、製藥等部門使用。但因（yīn）動力消耗較大，使用受到一定限製。

　　在溶液狀或漿狀物料的幹燥方麵也獲得（dé）了較新的發展，除使用得較多的（de）噴霧幹燥有了新（xīn）的發展外，近年來已成功地采用了錐形流化床進行噴（pēn）霧（wù）造粒（lì）生產並已逐步在發展和完善中。噴霧流（liú）化造粒幹燥器（qì）首先（xiān）在化肥上采用，目前已在醫（yī）藥（yào）、食品（pǐn）等工業中采用。噴霧（wù）幹（gàn）燥在國（guó）內使用已有二十幾年，在設計和（hé）操作等方麵都已較成熟。近年來噴（pēn）霧幹燥有以下幾方麵的進展：

　　(1)幹燥室除向大型化發展外，噴頭霧化器性能（néng）方（fāng）麵有關單（dān）位也作較多的實驗研（yán）究工作，並取得了（le）顯著效果；

　　(2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴霧幹燥外，近（jìn）年漿液也成（chéng）功地采用了噴霧幹燥（zào）；

　　(3)噴霧幹燥設備與其他幹燥技（jì）術結合以達到幹燥或幹（gàn）燥造粒同時進行的目的，這也是我國幹燥技術水平（píng）進一步發展的體現；

　　(4)目前正在進行（háng）低溫噴霧幹燥的實驗，它是（shì）將含濕量極低而溫度不高的空氣作載體，空（kōng）氣（qì）經過預先脫水幹燥，在幹燥過程中產品溫（wēn）度不超過35’C，因此適用於熱（rè）敏性物料（liào）的幹燥（zào），如醫藥、食品脫水等。