幹燥設備選（xuǎn）型技術總結

同其他工業技（jì）術（shù）一樣，幹（gàn）燥技術在應用過程中也（yě）得到長足的（de）進步。目前已開發出的幹燥機的（de）種類（lèi）已達400多種，而且有約200多種幹燥機已應用於工業化生產，其中出（chū）現（xiàn）了許多新型幹燥機，它們有的（de）是對普通幹燥機進行結構上的改進，有的借鑒（jiàn）吸收（shōu）了其他幹（gàn）燥機的優點（diǎn），有的完全是（shì）一種新想法。

    幹燥又是工業耗能相（xiàng）當大的一個單元操作，據資料記（jì）載，發達國家工業耗能的14％被用於幹燥，有些行業的幹燥耗能甚至（zhì）占到生產總（zǒng）耗能的35%，而且這個（gè）數字在（zài）不斷地增大。同時，運用礦物燃料作為熱源進行幹燥操作（zuò）產生（shēng）大量的二氧化碳等氣體。幹燥設備的尾氣（這些（xiē）氣體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有不良的影響（xiǎng），這對於日益引起（qǐ）全球（qiú）關注的“環境保護”是一個極（jí）大（dà）的（de）挑戰。

    幾乎所有的工業都（dōu）離不開幹燥操作，雖然正（zhèng）確地（dì）了解幹燥及幹（gàn）燥設備的工作機理有（yǒu）助於（yú）成功地完成幹燥過（guò）程，但是仍然需要（yào）我們不斷地投人人力和物力去進一步進行幹燥技術的研究和開發（fā），以使其在（zài）生產高質量產品的同時，有（yǒu）效地（dì）利用（yòng）能源（yuán），減少對環境的不利影響（xiǎng），並且更易於實現過（guò）程操作和控（kòng）製。

    一、幹燥技木的特點

    幹燥技術有很寬的應（yīng）用領域，麵對眾多的產業、理化性（xìng）質各不相同的物料、產品質（zhì）量及其他方麵千（qiān）差萬別的要求（qiú），幹燥技術是一門跨行業、跨學科、具（jù）有實驗（yàn）科（kē）學性質的技術。通常，在幹燥技術的開發及應用中需要具備（bèi）三個方麵的知識和技術。第一是需要了解被（bèi）幹燥物料的理化性質和產品的使用特點；第二是要熟悉傳遞工（gōng）程的原理，即傳質、傳熱、流體力學和空氣動力學（xué）等能（néng）量傳遞的原理；第三要（yào）有實施的（de）手段，即能夠進行幹燥流程、主（zhǔ）要設備、電氣儀表控製等方麵的工程設計。顯（xiǎn）然，這三方麵的知（zhī）識和技術不屬（shǔ）於一個（gè）學科領域。而在實踐中，這（zhè）三方麵的知識和技術又缺一不可（kě）。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（nián）的發展（zhǎn）史，但至今還屬於實驗科學的範疇。大部分幹燥技術目（mù）前還缺乏能夠精準指導實踐的科學（xué）理論（lùn）和設計方（fāng）法。實際應用中，依靠經驗和小規模實驗的數據來（lái）指導工（gōng）業（yè）設計還是主要的方式，造成這一局麵（miàn）的原因有以下幾方（fāng）麵（miàn）：

    原因之一是幹（gàn）燥技術（shù）所依托的一些基礎學科，（主要是隸屬於傳遞工（gōng）程範疇的學科）本身（shēn）就（jiù）具有實驗科學的特點。例如，空（kōng）氣動力學的研究發展還要（yào）靠“風洞”實驗來推動，就說明它還沒（méi）有脫離（lí）實驗科學的範疇（chóu），而這些基礎學科自身的發展水（shuǐ）平直接影響和決定（dìng）了幹燥技術的發展水平（píng）。

    原因之二是很多幹燥過程是多種學科技術交匯進行（háng）的過程，牽涉麵廣、變化因素多、機理複雜。例如在噴霧幹燥技術領域裏，被霧化的液滴在幹燥塔內的運（yùn）行軌跡是工程設計的關鍵。液滴的軌跡與自身的體（tǐ）積、質量、初（chū）始速度和方向及周圍其他液滴和熱空氣的流向、流速有關。但這些參數由於傳質、傳熱過程（chéng）的進行，無時無刻不在發生（shēng）著變化、而且初始狀態時，無論是（shì）液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均勻的。顯然，對於如此複雜、多變的過（guò）程隻憑借理論計算來進行工程設（shè）計是不可靠的。

    原因之三是被幹燥物料的種類是多（duō）種多樣的，其理化性質也是各不相同。不同的（de）物料即使在相同的幹燥條件（jiàn）下，其傳質、傳熱的（de）速（sù）率（lǜ）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（rén）意（yì）的後果。例如某些中草藥的幹燥，雖然同屬（shǔ）一種（zhǒng）藥材，隻因為藥材產地或收獲期存在區別就須改變幹燥條件，否則產（chǎn）品質量就會受到影響。

    以上三方麵的原因決定了幹燥技術的開（kāi）發與應用要（yào）以實驗為基礎。但幹燥搜術的這些特點往往被人有意或無意（yì）地忽視。製造廠商由（yóu）於實驗裝置缺乏或機型不全（這（zhè）在（zài）我國是一個普遍存在的現象）經常（cháng）回避應做的幹燥實驗，而用戶由（yóu）於不了解幹燥技術的特點，也經常放棄進行必（bì）要實驗的要求。其結局是裝（zhuāng）置使用效果不（bú）佳，甚至於造成方案設計失（shī）敗。在我國（guó），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幹燥裝置因達（dá）不到使用要求而被閑置的教（jiāo）訓。因此，建設工業幹燥裝置尤其是較大的裝置之前（qián），一（yī）定要進行充分的、有說服力的實驗（yàn），並（bìng）以（yǐ）實驗結果作為（wéi）工業裝置設計的依據。這是幹燥技術應用的顯（xiǎn）著特點（diǎn）。

    此外，幹燥設備種類繁多、各具用途也是幹燥（zào）技術（shù）的一個特點。每一種技術都有自己適宜（yí）應用的領域。在工程實（shí）踐中，要根（gēn）據具體情況選擇適用的（de）幹燥（zào）技術（shù）種類。這對投資費用、操作成本、產品質（zhì）量、環保要求等方都會產生重（chóng）大的影響。例如某一企業，在白炭黑濾餅幹（gàn）燥上曾經分（fèn）別選用過箱式幹燥、噴霧幹燥、旋轉氣流快速幹（gàn）燥（zào）三種型式。^終結果證明這三種技術各有所長（zhǎng）。箱式幹燥生產白炭黑（hēi）雖然（rán）生產效率低、人員勞動強度大，但產品質量好（hǎo）。與橡膠（jiāo）混（hún）煉後所生成的製品扯（chě）斷（duàn）強度值較高。旋轉（zhuǎn）氣流快速（sù）幹燥設備緊湊、投資少、生產效（xiào）率高，但所生成的橡膠製品的強度指標卻是三者（zhě）間（jiān）^差的。噴霧幹燥生產（chǎn）白炭黑，產品各項（xiàng）指標在三者間居（jū）中，但具有產品流動性好、粉塵汙染小，深受用戶及（jí）操作者歡迎的特點（diǎn）。在20世紀90年代，為白炭黑生產中采用哪（nǎ）種幹燥方式更為先進的問題，曾在（zài）我國幹燥界引發（fā）過爭論。其實（shí），三（sān）種設備各有特點，選用哪種機型要看用戶（hù）自身的條件和產品要求。不存在哪種技術更為先進的結（jié）論（lùn）。類似的例子有很（hěn）多，都表明（míng）了幹燥設備種（zhǒng）類繁多、各（gè）具用途的特點。所以在應用中要仔細比較、慎重選擇技術方案（àn），而通過幹燥實驗來考核技術方案也是必不（bú）可少的步驟。

    二、工（gōng）業幹燥裝置的發展現狀

    幹燥（zào）在許（xǔ）多生產中是一（yī）個十分重要的單元操作，因為幹燥在（zài）這裏不僅是（shì）簡單的固液分離過程，更重要的常常是生產過（guò）程（chéng）的^後一道工（gōng）序，產品的質量、劑型在很大程度上取決於幹燥技術和設備的綜合運用（yòng）情況。從經濟角度考慮（lǜ），幹燥器價格昂貴，工程（chéng）投資較大。另一方麵，幹燥（zào）又是高耗能過（guò）程（chéng），熱效率在（zài）15%一80%這樣（yàng）大的範圍內波動，而設備的（de）運轉費用與幹燥（zào）器的設計選型有非常密切的關係（xì），所以企業的決策者（zhě）對此曆來（lái）都比較重視。被幹燥物料（liào）的品種有許多，它們的理化（huà）性質又有很大（dà）差異。甚至（zhì）同一（yī）品種不同的生產工藝、同一品種不同的產（chǎn）品要求，導致幹燥條（tiáo）件可能都有區別（bié），所以就決定了幹燥工程的複雜性（xìng）。由此可見，幹燥過程較其他的單元操作具有更高的技術性。

    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（pá）式（shì）幹燥機，1964年以後（hòu）幹燥技術（shù）有了較快的發展。縱觀（guān）我（wǒ）國幹燥技術及設備的發展史，在幾十年間經（jīng）曆由簡到繁、由低級（jí）到高級的發展階段，現在常用於生產的（de）幹燥設備有（yǒu）十餘類三十多個係列，加上組合幹燥設備（bèi）約有五十幾種，再加上專用幹燥設備就更（gèng）難於統計，合理地選用這些幹燥設備也不是一件易事，選型的前提是了（le）解這些設備（bèi）的基本工作原理、結構特點（diǎn）以及適用物料範（fàn）圍，這（zhè）樣在（zài）選型時才避免走彎路。

    近些年來，由於幹燥技（jì）術的發展，給篩選設備帶來了更多的複雜因素。即使是幹燥設備的設計（jì）、製造或使用者也常常弄不清如何去選擇合適的設備。由於幹燥設（shè）備（bèi）的推銷者在市場上隻是對他們推銷的幹燥機種類（lèi）感興趣，而對其他種類則並不介紹，這樣，用戶（hù）就隻（zhī）得借助於有關的（de）現代幹燥技術（shù）參考資料決定對（duì）設備的^後選擇。毫（háo）無疑問（wèn），用戶很需要由（yóu）推銷者提供的實驗室，實驗範圍及技術（shù）經濟方麵的資料（liào）。因此，就必須熟悉大（dà）多數幹燥設（shè）備，才有可能選出合理的設備。應該強調的是，在（zài）特定的生產運行狀態中，很有可能有很多較適用（yòng）的（de）幹燥機，但也必須知道（dào），在特定的工作狀態中（zhōng），沒有一個嚴格的規則規定出極^的^佳幹燥設備（bèi），每一種產品都有（yǒu）自己獨特的生產方式。影響^佳幹燥裝置選擇的因素很（hěn）多（duō），如選擇間歇幹（gàn）燥還是連續幹燥、礦（kuàng）物燃料的消耗、電耗、地方環境法（fǎ）或噪音汙染限製等。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（kuàng）

    前（qián）麵提到，幹燥設備（bèi）是在許多工業（yè）生產中大量應（yīng）用。多年來已有多種機型用於工業化生產中，如氣流（liú）幹燥器、流化床幹燥器、噴霧幹燥器、滾筒幹燥機、耙（pá）式幹燥器、冷凍幹燥機、紅外線幹燥及組合式幹燥等達幾十（shí）種之多。為什麽幹（gàn）燥設（shè）備類型（xíng）很多呢？這主要是由於幹燥物料型態、性質各不相（xiàng）同，處理的物料有各種不同的具體要求所致。

    隨著我國各行業的（de）生（shēng）產技術的飛躍發（fā）展（zhǎn），國內幹燥技術和設備也得到了迅速發展。在散粒狀物料的幹燥方麵，近幾年來流態（tài）化技術獲得了更加廣泛的應用和新的（de）發展。流（liú）態化幹燥充分改善了氣固（gù）相接觸條件（蒸發表麵積增大），物料的劇烈（liè）攪動，大大減少了氣膜阻力，給傳熱介質創造了極為有利的（de）條件。除了（le）國內在幹燥技術中使用較早的氣流幹燥獲得（dé）較迅速發展外，近年來流化幹燥設（shè）備發展（zhǎn）得^快。主要表現在利（lì）用流態化技術結合各種被幹燥物料特性和（hé）要求（qiú）創（chuàng）製了很多新型高效的流態化幹燥（zào）器，分述如下。

    直管氣流（liú）幹燥（zào）器是國內使用較早的流化幹燥設備，經數年來的生產實踐認為氣流幹燥對散粒狀物料，特別是熱敏性物料的幹燥，還是比較（jiào）理想的（de）幹燥設備（bèi）。它無論生產量，占地麵積（jī）等方麵均比烘箱（xiāng）幹燥優越，因此目前在製藥、塑料、食品、化肥等工業中使用的（de）更加廣泛。但氣流幹燥還（hái）存在熱利用率較低、設備高、氣（qì）固兩相相對速度較低等缺點。近年來創製了（le）脈衝（chōng）氣（qì）流幹燥器、旋（xuán）風氣流幹燥器、粉碎氣流幹燥（zào）器等新型氣流（liú）設備，克服了直管氣流幹燥的缺點。粉碎氣流除降低高度外，還擴大了氣流幹燥器的使用範（fàn）圍（wéi），使易氧化的（de）物料（liào）能用（yòng）空氣作為幹燥介質（zhì），既降（jiàng）低了幹燥動力消耗，又提高了產品的（de）產量和（hé）質量，此外（wài）還采用（yòng）了多級氣流幹燥流程和組合（hé）氣流幹燥（zào）流程，在氣流幹燥器的應用上，許多工程采用了二級串聯方式，在有些物料的幹燥上更（gèng）加合理，也提高了熱效率。直管氣流幹（gàn）燥在生產操作方麵已很成熟。脈衝氣流（liú）、旋風氣流幹燥已工業化多年（nián），操（cāo）作已較成熟，但理論設計方麵還很缺少。在今後的實踐發（fā）展中還需進（jìn）一步完善。

    大（dà）部分熱（rè）敏性較強和易氧化的物料，均采用氣流幹燥。一般能將初濕為10%一25％的（de）物（wù）料幹燥至1%-0.05%，被幹燥的物料粒度一般在60-100目，產（chǎn）量一般（bān）在（zài）100 - 200kg/h。目前國內在製藥（yào）、食品、塑料等工業中廣泛使用（yòng）。隨（suí）著我國（guó）生產技術的飛速發展，氣流幹燥在今後的工業生產中必定（dìng）應用得更（gèng）加廣泛。

    流化（huà）幹燥是^近年發展起來的又一幹燥技術。經過（guò）生產實（shí）踐證明它有很（hěn）多優越性（xìng），能實現小設備大生產（chǎn），由於熱容係數（shù）較大和停留時間（jiān）可任意調節，故對含表麵水和需經過降速幹（gàn）燥階段的物料均適用，特別適用（yòng）於散粒物料的幹燥。^近發展起來並已工業化的有下列幾種型式：單層圓筒型、多層圓（yuán）管型、振動流化床、臥式多室流化床幹燥器、攪拌流化床以及內藏熱管流（liú）化床等，其中以後者發展得較（jiào）迅速。目前已在製藥、化肥、食品、塑（sù）料、石油化工等工業中廣泛使用。經過幾年的實踐，國內流化幹燥（zào）無論在操（cāo）作、設備結構（gòu）等方麵均已發展到較成（chéng）熟階段。從使用情（qíng）況看，臥式多室流化幹燥器由於結構簡單、操作方便而穩定、物料適應性廣（guǎng），既能獲（huò）得含水均勻的產品，動力消耗（hào）又少，是流態化幹燥散（sàn）粒狀物料（liào）較理想的設備，今後值得推廣與（yǔ）發展。內藏熱管是流化（huà）床對流傳熱（rè）和傳導傳熱相結合的產物，具有較高的熱（rè）效率（lǜ），幹（gàn）燥效果也效好，是近（jìn）年來很受推薦的新機型。

    國內錐形流化床按操作分有（yǒu）三（sān）種型式：一種是濃相溢流（liú）出料，近年來國內較多在流化造粒方麵使用；另一種即噴動床幹燥，是由床頂出料，產品在（zài）旋風分離器（qì）內收集或間歇操作床底出（chū）料。這種結構（gòu）比流化床結構簡單，設備（bèi）小，產量（liàng）大，幹燥強度高、床層等溫性強、不（bú）發生局部過熱。過去僅適用於大顆粒物料（聚氯乙烯），近（jìn）年來已發展至（zhì）能（néng）應用於細粒物料的幹燥。目前在塑料、穀物、製藥等部門使用。但因動力消耗較大，使用受到一定限（xiàn）製（zhì）。

    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（yòng）得較多的（de）噴霧幹燥有了新的發展外，近年來已成功（gōng）地采用了錐形流化床進行噴霧造粒生產並已（yǐ）逐步在發展和完善中。噴霧（wù）流化造粒幹燥器首（shǒu）先在化肥上采用（yòng），目（mù）前已在醫藥、食品等工業中采用。噴霧幹燥（zào）在國內使（shǐ）用已有二十幾年，在設計和操作等方麵都已較成熟（shú）。近年來噴霧幹燥有以下幾方麵的進展：

    (1)幹燥室除向（xiàng）大型化發展外，噴頭霧化器性能方麵有關單位也作較多的實驗研究工作，並取得了顯著效果；

    (2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴（pēn）霧幹燥外，近年漿液也成功地采用（yòng）了（le）噴（pēn）霧幹燥；

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

    (4)目前正在進（jìn）行低溫噴霧幹燥的（de）實（shí）驗，它是（shì）將含濕量極低而溫度不高的（de）空（kōng）氣作（zuò）載體，空氣經過預先脫水幹燥（zào），在幹燥過（guò）程中產品溫度不（bú）超過35’C，因此適用於熱敏性物料的幹燥，如醫藥（yào）、食品脫水等。