幹燥設備選型技術總結

同其他工業技術（shù）一樣，幹燥技術在應用過程中也得到長足的進步。目前（qián）已開發（fā）出的幹燥機的種類已達400多種，而且有約200多種幹燥機已應用於工業化（huà）生產，其中出現了許多新型幹燥機，它們有的是對普通幹燥機進行結構上的改進，有（yǒu）的（de）借鑒吸收了其他幹燥（zào）機的優點，有的（de）完全是一種（zhǒng）新想法。

幹燥又（yòu）是工業耗能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（bèi）用於幹燥（zào），有些行業的幹燥耗能甚至占到生產總耗能的35%，而且這個數字在不斷地增大。同時（shí），運用礦物燃料作為熱（rè）源進行幹燥操作產生大量的二氧化碳等氣體。幹燥設（shè）備的尾氣（這（zhè）些氣（qì）體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有（yǒu）不良的影響，這對於（yú）日（rì）益引起全球關注（zhù）的“環境保護”是一個極大的挑戰。

幾乎所有的工業都離不開幹燥操作，雖然（rán）正確（què）地了（le）解幹燥及幹燥設備的工作（zuò）機（jī）理有助於成功地完成幹燥過（guò）程（chéng），但是仍然（rán）需要我們不斷地投人人力和物力（lì）去進一步進行幹（gàn）燥技術的研究和開發，以使其在生產高質量產品的同時，有效地利用能源，減少對環境的不利影響，並且更（gèng）易於實（shí）現過（guò）程操作和控（kòng）製。

一、幹燥技（jì）木的特（tè）點

幹燥技術有很寬的應用領域，麵對（duì）眾多的產業、理（lǐ）化性質各不相同的物（wù）料、產品質量及其他方（fāng）麵千差萬別的（de）要求，幹燥技術是（shì）一（yī）門跨行業、跨學科、具有實驗（yàn）科學性質的技術。通常，在幹燥（zào）技術的開發及應用中需（xū）要具備三個方麵的知（zhī）識和技術。第一是需要了解被幹燥（zào）物料的理化性質和產品的使用（yòng）特（tè）點；第二（èr）是要熟悉傳遞工程（chéng）的原理，即傳質、傳（chuán）熱、流體力（lì）學和空氣動（dòng）力學等能量傳遞的原理；第三要有實施的手段（duàn），即能夠進行幹燥流程、主要設備、電氣儀表控製等方麵的工程設計。顯然，這三方（fāng）麵的（de）知識和技術不屬（shǔ）於一個學（xué）科領域。而在實踐中，這三方麵的知識和技術又缺一不（bú）可。所以幹燥（zào）技術（shù）是一門跨行業、跨（kuà）學科的技（jì）術。

現（xiàn）代幹燥技術雖已有一百多年的發展史，但至今還屬（shǔ）於實驗科學的範疇。大部分幹燥技術目前還缺乏能夠精準指導實踐的科學理論和設計方法。實際應用中，依靠經驗和小規模實驗的數據（jù）來指（zhǐ）導工（gōng）業設計還（hái）是主要的（de）方（fāng）式，造成這一局麵的原因（yīn）有以下幾方麵：

原因之一是幹燥（zào）技術所依（yī）托的一（yī）些基礎學科，（主要是隸屬於傳遞工程範疇的學科）本身就具有實驗科（kē）學的特點。例如，空氣動力學的研究發展還要靠“風洞”實驗來推動，就（jiù）說明它還沒有脫離實驗科學的（de）範疇，而這些基礎學科自身的發展水平直接影響和決定了幹燥技術的發展水平。

原因之二是很多幹燥過程是多種學科技術交匯進行的過程，牽涉麵廣、變化因素多、機理複雜。例如在噴霧（wù）幹燥技術（shù）領域裏，被霧化（huà）的（de）液滴在幹燥塔（tǎ）內（nèi）的運行軌（guǐ）跡（jì）是（shì）工程設計的關鍵（jiàn）。液（yè）滴的（de）軌跡（jì）與（yǔ）自身的體積、質量、初始（shǐ）速度（dù）和方向及周（zhōu）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（zhì）、傳熱過程（chéng）的（de）進（jìn）行，無時無刻不在發生著變化、而且初（chū）始狀態時，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，對於如此複雜、多變的（de）過程隻憑借（jiè）理論計算來進（jìn）行（háng）工程（chéng）設計是不可（kě）靠的。

原因之三是被幹燥物料的種類是多種多樣的，其理化性（xìng）質也是各不相同。不同的（de）物料即使在相同的幹燥條件下，其傳質、傳熱的速率也可能有較大的差異（yì）。如果不加（jiā）以區別（bié）對待，就有可能造（zào）成不盡人意的（de）後果。例如（rú）某些中草藥的幹燥（zào），雖（suī）然同屬一種藥（yào）材，隻因為藥材產地或收獲期存（cún）在區別就須改變幹（gàn）燥條件，否則產品質（zhì）量（liàng）就會受（shòu）到影響。

以上三方麵的原因決定了幹燥技術的（de）開發與應用要（yào）以實驗為基礎。但幹燥搜術的這（zhè）些特點往往被人有意或無意地忽視。製造廠商由於實（shí）驗裝置缺乏或機型不全（這在我國是（shì）一個普遍存在的現象）經常回避應做的幹燥實驗，而用戶由於不了解（jiě）幹燥技術的特點，也經常放（fàng）棄進（jìn）行必要實驗的要求。其結（jié）局是裝置使用效（xiào）果不佳，甚至於造（zào）成方案設計（jì）失敗。在我國，這樣的事例屢見（jiàn）不鮮，曾（céng）有過一套價值（zhí）2000萬元人民（mín）幣（bì）的工業幹燥裝置因達不到使用要求（qiú）而被閑置的教訓。因此，建（jiàn）設工業幹燥裝置尤其是較大（dà）的裝置之前，一定要進行充分的（de）、有說服力的實驗，並以實驗結果作為工業裝置設計的依據。這是幹（gàn）燥技術應用的顯著特點。

此（cǐ）外，幹燥設（shè）備種類繁多、各具用途也是幹燥技術的一個特點。每一種技術都有自己適宜應用的領域。在工（gōng）程實踐中，要根據具體情況選擇適用的幹燥技術種類。這對投資費用、操（cāo）作成本、產品質量、環保要（yào）求等方都（dōu）會產生重大的影響。例如某一企業，在（zài）白炭黑濾餅幹燥（zào）上曾經分別選（xuǎn）用過箱式幹（gàn）燥、噴霧（wù）幹燥、旋轉氣（qì）流快速（sù）幹燥三種型式（shì）。最終結果證明這三種技術各有所長。箱式幹燥生產白炭黑雖然生產效率低、人員勞動強度大，但產品質量好。與橡膠混煉後所生成的製品扯斷強度值較高（gāo）。旋轉氣流快速幹燥設備緊湊、投資少、生產效率高，但所生成的橡膠製品的強度指標卻是三者間最差（chà）的。噴霧幹（gàn）燥生產白炭黑，產品（pǐn）各項指標在（zài）三者（zhě）間居中，但具有產品流動性好、粉塵汙染小，深受用戶及操作者（zhě）歡迎的（de）特點。在20世（shì）紀90年代，為白炭黑生產（chǎn）中采用哪種幹燥方式更為先進的問（wèn）題（tí），曾在（zài）我國（guó）幹燥界（jiè）引發過爭論。其實，三種設（shè）備各有特（tè）點，選用哪種機型要看用戶自身的條（tiáo）件和產（chǎn）品（pǐn）要求（qiú）。不存在（zài）哪種技術更（gèng）為先進的結論。類似的例子有很（hěn）多，都表明了（le）幹燥設備種類繁（fán）多、各具用途（tú）的特點。所以在應用中要仔細比較、慎重選（xuǎn）擇技術方案，而通過幹燥實驗來考核技術方案也是必（bì）不可少的步驟。

二、工業幹燥裝置的發展現狀

幹燥（zào）在許多生產中是（shì）一個十分重要的單元操作（zuò），因為幹燥在這裏不僅是簡單的固液分離過程，更重要的常常是生產過程的最後一道（dào）工序，產品（pǐn）的質量（liàng）、劑（jì）型在很大程度上取決於幹燥技術和設備的綜合（hé）運用情（qíng）況。從經濟角（jiǎo）度考（kǎo）慮，幹燥器價格昂貴，工（gōng）程投資較大。另一（yī）方（fāng）麵，幹燥又是高耗能過程，熱效率在15%一（yī）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（jì）選型有非常密切的關係，所以企業的決（jué）策者對此曆來都比較重視。被（bèi）幹燥物料的品種有許多，它們的理化性質又有（yǒu）很大差（chà）異。甚至同一品種不同的生產工藝、同一品種不同的產品要求，導致幹燥（zào）條件可能（néng）都有區別，所以就決定了幹燥工程的複（fù）雜性。由此可見（jiàn），幹燥過程較其他的單元操作具有更高的技術（shù）性。

我國幹燥設備在（zài）解放（fàng）前基本是空白，隻有（yǒu）烘房、烘箱和滾筒幹燥機，幹燥（zào）技（jì）術落後、生產設備原始。到1957年才出現了真空耙式幹燥機，1964年以後幹燥（zào）技術有了較快的（de）發展。縱（zòng）觀我國幹燥技術（shù）及設備的（de）發展史，在幾十年間經（jīng）曆由簡到（dào）繁、由（yóu）低級到高級的發展階段，現在常用於生（shēng）產的幹（gàn）燥設備（bèi）有（yǒu）十餘類（lèi）三（sān）十多（duō）個係（xì）列，加上組合（hé）幹燥設備約有五（wǔ）十幾種，再加上專用幹燥（zào）設備就更難（nán）於統（tǒng）計，合（hé）理地選用這些幹燥設備也不是一件易事，選型的前提是了解這些設備的基本工作（zuò）原理、結構特點以及適用物料範圍，這樣在選型時才避免走彎路。

近（jìn）些年來，由於幹燥（zào）技（jì）術的發展，給篩選設備帶來（lái）了更多的複雜因素。即使是幹燥（zào）設備的（de）設計、製造或使用者（zhě）也常常弄不清如何（hé）去選擇合適的設備。由於幹燥設備的推銷者在市場上隻（zhī）是對他們推銷的幹（gàn）燥機種類感興趣，而對其他種類則並（bìng）不介紹，這樣，用戶就隻得借助於有關的（de）現代幹燥技術參考（kǎo）資料決定對設備的最後選擇。毫無疑問，用戶很需要由推銷者（zhě）提供的實驗室，實驗範（fàn）圍及技（jì）術經濟方麵的資料。因此，就必須熟悉大多數幹燥設（shè）備，才有可能選出合理（lǐ）的設備（bèi）。應該強調的是，在特定（dìng）的生產（chǎn）運行狀態中，很有可能有很多較適用的（de）幹燥（zào）機，但也必須（xū）知道，在特定的工作狀態中，沒有一個（gè）嚴格的規則規定出極精確的******幹燥設備（bèi），每一種（zhǒng）產品都有自己獨特的生產方式。影響******幹燥裝置選擇的因素很多，如選（xuǎn）擇間歇（xiē）幹燥還是連續幹燥、礦物燃料的消耗、電耗（hào）、地方環境法或噪音汙染限製等。產品產量對（duì）幹燥機的選擇更是一個主要因素。

三（sān）、幹（gàn）燥設（shè）備使用概況

前麵提到（dào），幹燥設備是在許多工業生產中大量應用。多（duō）年來已有多種機型用於工業化生產中，如氣流幹燥器、流化床幹（gàn）燥（zào）器、噴霧幹燥器、滾筒幹燥機、耙式幹燥器、冷凍幹燥機、紅外（wài）線（xiàn）幹燥及組合式幹燥等達幾十種之多。為什麽幹燥設備類型很（hěn）多呢？這主要是（shì）由（yóu）於幹燥物料型（xíng）態、性質（zhì）各不相同，處理的（de）物料有各種不同的具（jù）體要（yào）求所（suǒ）致。

隨著我國各行業（yè）的生產技（jì）術的飛躍（yuè）發展，國內幹燥技術和設備也得到了迅速發展。在散粒狀（zhuàng）物料的幹燥方麵，近幾年來流態化技術獲得了更加廣泛的應用和新的發展。流態化幹燥充分改善了（le）氣固相（xiàng）接觸條件（蒸發表麵積增大），物料（liào）的劇烈（liè）攪動，大大減（jiǎn）少（shǎo）了氣膜阻力，給傳熱介質創造（zào）了極為有利的（de）條件。除了國內在幹燥技術中使用較早的氣流幹燥獲得較迅（xùn）速發展外，近年來流（liú）化（huà）幹燥設備（bèi）發展得（dé）最快。主要表現在利用流態化技術結合（hé）各種被幹燥物料特性和要求創製了很（hěn）多新型高效的流態化幹燥器，分述（shù）如下。

直管氣流幹燥器是國（guó）內使用較早的流化幹燥設備（bèi），經數年來的生（shēng）產實踐認為氣（qì）流幹燥對散粒狀物料，特別是熱敏性物料的幹燥，還是比較理想的幹燥設備。它無論生產量，占地麵積等方麵均比（bǐ）烘箱（xiāng）幹燥優（yōu）越，因此目（mù）前在製藥、塑料、食（shí）品、化肥等工（gōng）業中使用的更加廣泛。但氣流幹燥還存在熱利用率較低、設備高、氣固兩相相（xiàng）對速度較低等缺點。近年來創製（zhì）了脈衝氣流幹燥器、旋風氣流幹燥器、粉碎氣（qì）流幹燥器等新型氣流設備，克服了直管氣流幹燥的缺點。粉碎（suì）氣流除降低高度外，還（hái）擴大了氣流幹燥器的使用範圍，使易（yì）氧化的物料能用空（kōng）氣作為幹燥介質，既降低了幹燥動力消耗，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（liú）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，在有些物料的幹燥上更加合理，也提高了熱效率。直（zhí）管（guǎn）氣流幹燥在生產操作方麵已很成熟。脈衝氣流、旋風（fēng）氣流幹燥已（yǐ）工（gōng）業化多年，操作已較成熟，但理論設計（jì）方麵還很缺（quē）少（shǎo）。在今後的實踐發展中還需進一（yī）步完善。

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

流化幹燥是最近年發展起來的又一幹燥（zào）技術。經過生產實踐證明它（tā）有很多優越性，能實現小設備大生產，由於熱容係數較大和（hé）停留時間（jiān）可任意（yì）調（diào）節，故對含表麵水和需（xū）經過降速幹燥階段的物料均適用，特別適用於散粒物料的幹燥。最近發展起來並已工業（yè）化的（de）有下列幾種型式：單（dān）層（céng）圓筒型、多層圓（yuán）管型、振動流化床、臥式（shì）多室流化（huà）床幹燥器、攪拌流化（huà）床以及內藏熱管流化床等，其中以後者發展得（dé）較迅速。目前已在製藥、化肥、食品、塑料、石油化工等工業中廣（guǎng）泛（fàn）使用。經過幾年的實踐，國內流化幹燥（zào）無論在操作、設備結構等方麵均已發（fā）展到較成熟階段。從使用（yòng）情況看，臥式多室流化幹燥器由於結構簡單、操作方（fāng）便而（ér）穩定、物料適應性廣，既能獲得含水均（jun1）勻的產品，動力消耗又少（shǎo），是流態化幹燥散（sàn）粒狀物料較理（lǐ）想的設備，今後值得推廣與發展。內藏（cáng）熱管是流化床對流傳熱和傳導傳熱相結合的產物，具有較高的熱效率，幹（gàn）燥效果也效好，是近年來很受推薦的新機型。

國（guó）內錐形流化（huà）床按（àn）操作分有三種（zhǒng）型式：一種是濃相溢流出料，近年來國內較（jiào）多（duō）在流化造粒方麵使用；另一種即（jí）噴動床幹燥，是由床頂出料（liào），產（chǎn）品（pǐn）在旋風分離器內收集或間歇操作床底出（chū）料。這種結構比流化床結構簡單，設備小，產量大，幹（gàn）燥強度高、床（chuáng）層等溫（wēn）性強、不發生局部過熱。過去僅適用於大（dà）顆粒物料（liào）（聚（jù）氯乙烯），近年（nián）來已發展至能應用（yòng）於細粒物料的幹（gàn）燥。目（mù）前在塑料、穀（gǔ）物、製藥等部門使用。但因動力消耗較（jiào）大，使用受（shòu）到一定限製。

在溶液狀或（huò）漿狀物料的幹燥方麵也獲得了較（jiào）新的發展，除使用得較多的噴霧幹燥有了新的發展外，近年來已成功地采用了錐形流化（huà）床進行噴霧造粒生產並已（yǐ）逐（zhú）步在發展和完善中。噴霧流化造粒幹燥器首（shǒu）先在化（huà）肥上采用，目前已在醫藥、食（shí）品等工（gōng）業中采用。噴霧幹燥在國內使用已有二十幾年，在設計和操作等方麵都已較成熟。近年來（lái）噴霧幹（gàn）燥有（yǒu）以下幾方麵的（de）進展：

(1)幹燥室除向大型化發展外，噴頭霧化器性能方麵有（yǒu）關單位也作較（jiào）多的實驗研究（jiū）工作，並取得了顯（xiǎn）著效（xiào）果；

(2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴霧幹燥外，近年漿液也成功地采用了噴霧幹燥；

(3）噴霧幹燥設備與（yǔ）其他幹燥技術結合以達到幹燥或幹燥造粒同時（shí）進行的目的，這也是（shì）我國幹燥技術水平進一（yī）步發（fā）展的體現；

(4)目前正在進行低溫噴霧（wù）幹燥（zào）的實驗，它是將含（hán）濕量極低而（ér）溫（wēn）度不高的空氣作載體，空（kōng）氣經（jīng）過預先脫水幹燥，在幹燥過程中產（chǎn）品溫度不超過35’C，因此適用（yòng）於熱敏性物料的幹燥，如醫藥、食品脫水等。