干燥設(shè)備選型技術(shù)概述

    流化干燥是ZUI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。ZUI近發(fā)展起來并已工業(yè)化的有下列幾種型式：?jiǎn)螌訄A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(guó)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(jiǎn)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(guó)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(guó)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(jiǎn)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。

    在溶液狀或漿狀物料的干燥方面也獲得了較新的發(fā)展，除使用得較多的噴霧干燥有了新的發(fā)展外，近年來已成功地采用了錐形流化床進(jìn)行噴霧造粒生產(chǎn)并已逐步在發(fā)展和完善中。噴霧流化造粒干燥器首先在化肥上采用，目前已在醫(yī)藥、食品等工業(yè)中采用。噴霧干燥在國(guó)內(nèi)使用已有二十幾年，在設(shè)計(jì)和操作等方面都已較成熟。近年來噴霧干燥有以下幾方面的進(jìn)展：

    (1)干燥室除向大型化發(fā)展外，噴頭霧化器性能方面有關(guān)單位也作較多的實(shí)驗(yàn)研究工作，并取得了顯著效果；

    (2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴霧干燥外，近年漿液也成功地采用了噴霧干燥；

    (3）噴霧干燥與其他干燥技術(shù)結(jié)合以達(dá)到干燥或干燥造粒同時(shí)進(jìn)行的目的，這也是我國(guó)干燥技術(shù)水平進(jìn)一步發(fā)展的體現(xiàn)；

    (4)目前正在進(jìn)行低溫噴霧干燥的實(shí)驗(yàn)，它是將含濕量極低而溫度不高的空氣作載體，空氣經(jīng)過預(yù)先脫水干燥，在干燥過程中產(chǎn)品溫度不超過35’C，因此適用于熱敏性物料的干燥，如醫(yī)藥、食品脫水等。

    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(guó)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)。**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(guó)是一個(gè)普遍存在的現(xiàn)象）經(jīng)常回避應(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(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(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)。