幹燥設備選（xuǎn）型（xíng）技術總結

同其他工業技術一樣，幹燥技術在應（yīng）用過程中也得到長足的進步。目前已開發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生產，其中出現（xiàn）了許多新型幹燥機，它們有（yǒu）的（de）是對普通幹燥機進行結構上的改進，有的借鑒（jiàn）吸收了其他幹（gàn）燥機（jī）的優點，有的完全是一種新想法。

    幹燥又（yòu）是（shì）工業耗能相當大的一個單元操（cāo）作，據資料記載，發達國家工（gōng）業耗能的14％被用於幹燥，有些行業的幹燥耗能甚（shèn）至占到（dào）生產總耗能的35%，而且這個數字在不斷（duàn）地增大（dà）。同（tóng）時，運用礦物燃料作（zuò）為熱源進行幹燥操作產生大量的二（èr）氧化碳等氣體。幹燥設備（bèi）的尾氣（這些（xiē）氣體中夾（jiá）帶一些粉塵）對大氣環境有不良的影響，這對於日（rì）益引起全球關注的“環境保護”是一個極大（dà）的挑戰。

    幾乎所有的工業都（dōu）離不開幹燥（zào）操作，雖然正確地了解（jiě）幹燥及幹燥設備的工（gōng）作機（jī）理有助於成功地完成幹燥過（guò）程，但是仍然（rán）需要我們不斷地投人人力和物力去進一（yī）步進（jìn）行幹燥技術的研究和開發，以使其在生產高質量產（chǎn）品的同時，有效（xiào）地利用能（néng）源，減少對（duì）環境的不（bú）利影響，並且更易（yì）於實現過程操作和控製。

    一、幹燥技木的特點

    幹燥技術有很寬的應用領（lǐng）域，麵對眾多的產業、理化性質各不相同的（de）物料、產品質量及其他方麵千差萬別的要求，幹燥技術是一（yī）門跨行業、跨學（xué）科、具有實（shí）驗科學性質的技術。通常，在幹（gàn）燥技術的開發及應用中需（xū）要具備三（sān）個方麵的知識和技術。第一是需（xū）要了解（jiě）被幹燥物料的（de）理化性質和產品的使用特點；第二是要熟悉傳遞工程的原理，即傳質、傳熱、流體力（lì）學和空氣動力學等能量傳遞的原理；第三要有實（shí）施的手段，即能夠進行幹（gàn）燥流程、主要設備、電氣儀表控製等方麵的工程設（shè）計。顯（xiǎn）然，這三方麵的知識和（hé）技術（shù）不屬於一個學科（kē）領（lǐng）域。而在實踐中，這三方麵的（de）知識和技術又缺一不可。所以幹燥技（jì）術是一門跨行業（yè）、跨學科的技術。

    現代幹燥技術雖已有一百多年的發展史，但至今還屬於實驗科學的範疇。大部分幹燥技術目前還缺乏能夠精準指導實踐的科學（xué）理論和（hé）設計方法。實際應用中，依靠經驗和（hé）小規模實驗（yàn）的數據來指導工業（yè）設計還是主要的方式，造成這一局麵（miàn）的原因有以下幾方麵：

    原因之一是幹（gàn）燥技術（shù）所依托的一些基礎學科，（主要是（shì）隸屬於傳遞工程範疇的（de）學科）本身就具有（yǒu）實驗科學的特點。例如，空氣動（dòng）力學的研究發展還要靠“風（fēng）洞”實驗來推動，就說明它還沒有脫離實驗科（kē）學（xué）的（de）範疇，而這些基礎學科自身的發展（zhǎn）水平直接影響和決定（dìng）了幹（gàn）燥技術的發展水（shuǐ）平。

    原（yuán）因之二是很多幹燥過（guò）程是多種學科技（jì）術交匯進行的過程，牽涉麵廣、變化（huà）因素多、機理複雜。例如在噴霧幹燥（zào）技術領域裏（lǐ），被霧化的液滴（dī）在幹燥塔內的運行軌跡是工程設計的（de）關（guān）鍵。液滴的軌跡與自身的體（tǐ）積、質量、初（chū）始（shǐ）速度和方向及周圍其（qí）他液滴和（hé）熱空氣（qì）的（de）流向、流（liú）速有關。但這些參數由於傳質、傳熱過程的進行，無（wú）時無刻不在發生著變化、而且初始狀態時（shí），無論是液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均勻（yún）的。顯然，對（duì）於如此複雜、多變的過程隻憑（píng）借理論計算（suàn）來進行工程設計是不可靠的。

    原因之三是被幹（gàn）燥物料的（de）種類是多種多樣（yàng）的（de），其理化性質（zhì）也是各不相同。不同（tóng）的物料即（jí）使在相同（tóng）的幹燥（zào）條（tiáo）件（jiàn）下，其（qí）傳（chuán）質、傳熱的速率也可能有較大的差（chà）異。如果不加以區別對待，就有可能造（zào）成不盡人意的後果。例（lì）如某些中草藥的幹燥，雖然同屬（shǔ）一種藥材，隻因為藥材產地或收獲期存在區別就（jiù）須改變幹燥條件，否（fǒu）則產品（pǐn）質（zhì）量就會（huì）受到影響。

    以上三方麵的原因（yīn）決定了幹燥技術的開發與（yǔ）應用要以實驗為基礎。但幹燥搜（sōu）術的（de）這些特點往往被人有意或無意地忽視。製造廠商由於實驗（yàn）裝（zhuāng）置缺乏或機型不全（這（zhè）在我（wǒ）國是一個普遍存在的現象）經常回避應做的幹燥實驗，而用戶由（yóu）於不了（le）解幹燥技術的特點，也經常放棄進行必要實（shí）驗的要求。其結局是裝置使用效果不佳，甚至於（yú）造成方案（àn）設計失敗。在我國（guó），這樣的事例屢見不鮮，曾有過一套價值2000萬元人民幣的工業幹燥裝置因達不到使用要求而被閑置的教訓（xùn）。因（yīn）此，建設工業幹（gàn）燥裝置（zhì）尤其是較大的裝置之前，一（yī）定要進行充分的、有說服（fú）力的實驗，並以實驗結果作為工業裝置（zhì）設計（jì）的依據。這是幹（gàn）燥技術應用的顯著特點（diǎn）。

    此外，幹燥設備種類繁多、各（gè）具用途也是（shì）幹燥技術的一個特點。每（měi）一種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（jì）術種類。這對投資（zī）費用、操作成（chéng）本、產品質量（liàng）、環保要求等方都會產生重大的影響。例如某一企業，在白炭黑濾餅幹燥（zào）上曾經分別選用（yòng）過（guò）箱式幹（gàn）燥、噴霧幹燥、旋轉氣流快速（sù）幹燥三種型式。^終（zhōng）結果證明這三種技術各有所長。箱式幹燥生產白炭黑（hēi）雖然生產效（xiào）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（chě）斷強度值較高。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（shì）三者間（jiān）^差的。噴霧幹燥生產白炭黑，產品（pǐn）各項指標在三者間居中，但具有產品流動性好、粉塵汙染小，深受用戶及操作者歡迎的特點。在20世紀90年代，為白炭黑生產中采用哪種幹燥（zào）方式更為（wéi）先進的（de）問題，曾在我國幹燥界引發過爭論。其實，三（sān）種設（shè）備各有特點，選用哪（nǎ）種機型要看用戶（hù）自身（shēn）的（de）條件（jiàn）和產品要求。不存在哪種技（jì）術（shù）更為（wéi）先進的結論。類似的例子有很多，都表明了幹燥設備種類繁多（duō）、各具用途的（de）特點。所以在應用中要仔細比較、慎重選（xuǎn）擇（zé）技術方案，而通（tōng）過幹燥實驗來考（kǎo）核技術方案也是必不可少的步驟。

    二、工（gōng）業幹燥裝置的發展現狀

    幹燥在許多生產中是一個^重要的單元操作，因為幹燥在這裏（lǐ）不僅是（shì）簡單的固液分離過程，更重要的常常是生產過程的^後一道工序，產品的質量、劑型在很大程度上取決於（yú）幹燥技術和（hé）設備的綜（zōng）合運用情況。從經（jīng）濟角度考慮，幹（gàn）燥器價格昂貴，工程（chéng）投資（zī）較大（dà）。另一方麵，幹燥又（yòu）是高耗能過程，熱效率在（zài）15%一80%這樣大的範圍內（nèi）波動，而設（shè）備的運轉（zhuǎn）費用與幹燥器的設計選型有非常密（mì）切的關係，所以企業的決策者對此（cǐ）曆（lì）來都比較重視。被幹（gàn）燥物料的品種有許多，它們的理化性質又有很大差異。甚（shèn）至同一品種不同的生產工藝、同一品（pǐn）種不同的產品要求，導致幹燥條件可能都有區（qū）別，所以就決定了幹燥工程（chéng）的複雜性。由此可見，幹燥過程較其（qí）他（tā）的單元操作具有更高的（de）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（gǔn）筒幹燥機，幹燥技術落後、生產設備原始。到1957年才出現了真（zhēn）空（kōng）耙式幹燥機，1964年（nián）以後幹燥技術有了較快的（de）發展。縱觀我國幹燥技術及設（shè）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（jiē）段，現在常用於生產的（de）幹（gàn）燥設備有十餘類三（sān）十多個係（xì）列，加上組合幹燥設（shè）備約（yuē）有五十幾種，再加上專用幹燥設備就更難於統計，合理地選用這些幹燥設備也不是（shì）一（yī）件易事，選型的前提是了解這些設備的基本工作原理、結構特點以及適用物料範圍，這樣在選型時才避免走彎路。

    近些年來，由（yóu）於幹燥技術的發展，給篩選設備帶來了（le）更多的複雜（zá）因素。即使是幹燥（zào）設備的設計、製造或使用者也常常弄不清如何去選（xuǎn）擇合適的設備。由於（yú）幹（gàn）燥設備的推銷者在市場（chǎng）上（shàng）隻是對他（tā）們推銷的幹燥（zào）機種類感（gǎn）興趣，而對其他種類則並（bìng）不介紹，這（zhè）樣，用戶（hù）就隻（zhī）得借助於有關的（de）現代幹燥技（jì）術參考（kǎo）資料（liào）決定對設備的（de）^後選擇。毫無疑問，用戶很需要由推銷（xiāo）者提供的實驗室（shì），實驗範圍（wéi）及技術經濟方麵的（de）資料。因此，就必須熟悉大多數（shù）幹燥設備，才有可能選出合理的設備。應該（gāi）強調的是，在特定的生產運（yùn）行狀態中，很有可能有很（hěn）多較適用的幹燥機，但也必（bì）須知道，在特定（dìng）的工作狀態中，沒有一個嚴格（gé）的規則規定出極^的（de）^佳幹燥（zào）設備，每一種產（chǎn）品都有自（zì）己獨特的生產方式。影響^佳幹燥裝置選（xuǎn）擇的因素很（hěn）多（duō），如選擇（zé）間（jiān）歇幹燥還是連續幹燥、礦（kuàng）物燃料的消耗、電耗、地方環境法或噪音汙染限製等。產品產量對幹燥機的選擇（zé）更是（shì）一個主要因素。

    三、幹燥設備使（shǐ）用概況

    前麵提到，幹燥設備是在許多工業（yè）生產（chǎn）中大量應用。多年來已（yǐ）有多種機型用於工（gōng）業化生產中，如氣流幹燥器、流化床幹燥器、噴霧幹燥（zào）器、滾（gǔn）筒幹（gàn）燥機、耙式幹燥器、冷凍幹燥（zào）機、紅外線（xiàn）幹燥及組合式幹燥等達幾（jǐ）十種（zhǒng）之多。為什麽幹（gàn）燥設備類型（xíng）很多（duō）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（yǒu）各種（zhǒng）不同的具體要求所致。

    隨著我國各行業的生產技術的飛躍發展，國（guó）內幹燥技術和設備也得到了迅速（sù）發展。在散粒狀（zhuàng）物（wù）料的幹（gàn）燥方麵，近幾（jǐ）年來流態化技術獲得了更加廣泛的（de）應用（yòng）和新的發展。流態化幹燥充分改善了氣固相接觸條件（蒸發表麵（miàn）積增（zēng）大（dà）），物料的劇烈攪動，大大減少了氣膜阻力，給傳熱介質創造了極（jí）為有利的條件。除了國內在幹燥技術中使用（yòng）較早的氣流幹燥獲得較（jiào）迅速發展外，近（jìn）年（nián）來流化幹燥設備發展得^快。主（zhǔ）要表現在利用流態化技術結合各種被幹燥物料特（tè）性（xìng）和要求創製了很（hěn）多新型高效的流態化幹燥器，分述如下。

    直管氣流幹燥器是（shì）國內使用較早的流化幹燥設備，經數年（nián）來的生產實踐認為氣流幹燥對散粒（lì）狀物（wù）料，特別是熱敏性物（wù）料（liào）的幹燥，還是比較理（lǐ）想的幹燥設備。它無論生產量（liàng），占地麵積（jī）等方麵均（jun1）比（bǐ）烘箱幹燥優越，因此目前在製藥、塑料、食品、化肥等工（gōng）業中使用（yòng）的更加廣泛。但氣流（liú）幹燥還（hái）存在熱利用（yòng）率較低、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（liú）幹燥器、旋風氣流（liú）幹燥器、粉碎氣流幹（gàn）燥器等新型氣流設備，克服了（le）直管氣流幹燥的缺點。粉碎氣（qì）流除降低高度外，還擴大了（le）氣流幹燥器的使用範圍，使易氧化的物料能用空氣作為幹（gàn）燥介質，既降低了（le）幹燥（zào）動力消耗，又提高了產品的產量和質量，此外還（hái）采用了多級氣流幹燥流程和組合氣流幹燥流程，在氣（qì）流（liú）幹燥器的應用上（shàng），許多工程采用了（le）二級串聯方式，在（zài）有些物料的（de）幹燥（zào）上更加合理，也提高了熱效率。直管氣流幹燥在（zài）生產操作方麵已很（hěn）成熟。脈衝氣流、旋風氣流（liú）幹燥已（yǐ）工業化多年，操作已較（jiào）成熟（shú），但理論設計（jì）方麵還很缺少。在今後的實踐發展中還需進一（yī）步完善。

    大部分熱敏性較（jiào）強和易氧（yǎng）化的（de）物（wù）料，均（jun1）采用氣流幹燥。一般能將初濕為10%一25％的物料幹燥至1%-0.05%，被幹燥的物料粒度一般在60-100目，產量一般在100 - 200kg/h。目前國（guó）內在製藥、食品、塑料等工業中廣泛使用。隨著我國生產（chǎn）技術的飛速發展，氣流幹燥在今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（yòu）一幹燥（zào）技術。經（jīng）過生產實踐證明它有很多優越性，能實現小設備大生產，由（yóu）於熱容係數較大和停留時間可任意調節，故對含表麵水和需經過降速幹燥階（jiē）段的物料均適用，特別適用於散粒物料的幹燥。^近（jìn）發展（zhǎn）起來並已工業化的有下列幾種型式：單層圓筒（tǒng）型、多層圓管型（xíng）、振動流化（huà）床、臥式（shì）多室（shì）流化床幹（gàn）燥器、攪拌流化床以及內藏熱管（guǎn）流化床等，其中以後者（zhě）發展得較迅（xùn）速。目前已在製（zhì）藥、化肥、食品、塑料、石（shí）油化工等工業中廣泛（fàn）使用。經過幾年的實踐，國內流化幹燥無論在操（cāo）作、設備結構等方麵均已（yǐ）發（fā）展（zhǎn）到較成（chéng）熟（shú）階段（duàn）。從使用情況（kuàng）看，臥式（shì）多室流化幹燥器由於結構簡單、操作方便而穩（wěn）定、物料適應性廣，既能獲得（dé）含水均勻的產品，動力消耗又少，是流態化幹燥散粒狀物料較理想的設備，今後值得推（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（yǒu）較（jiào）高（gāo）的熱效率，幹燥效果也效好，是近年（nián）來很受推薦（jiàn）的（de）新機型。

    國內錐形流化床（chuáng）按操（cāo）作分有三種型式：一種是濃相溢流出料，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（zào），是由床頂出料（liào），產品在（zài）旋風分離器內收集或間歇操作床底出料。這種（zhǒng）結構比流化床結構簡單，設備小，產（chǎn）量大，幹燥強度高、床層等溫性強、不發生局部過熱。過去僅適用於大顆粒物料（liào）（聚氯乙烯（xī）），近年來已（yǐ）發展至（zhì）能（néng）應用於細粒物料的幹燥。目前在塑（sù）料（liào）、穀物（wù）、製藥等部門使用。但因動力消（xiāo）耗較大，使用受（shòu）到一定限製。

    在溶液狀或漿狀物料的幹燥方麵也獲得了較新的發展，除使用得較多的噴霧幹燥有了新的（de）發展外，近年來已成功地（dì）采用了錐形流（liú）化床進行噴霧造粒生（shēng）產並（bìng）已逐步在（zài）發展和完善中（zhōng）。噴霧流化造粒幹燥器首先在化肥上采用，目前已在（zài）醫藥、食品等工業中采用。噴霧幹燥（zào）在國內使用已有二（èr）十幾年，在設計和操作等方麵都已較成熟。近年來噴霧幹燥有以下幾（jǐ）方麵的進展：

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

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

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

    (4)目前正在進行（háng）低溫噴霧（wù）幹燥的實驗，它是將含濕量極低而溫度不高（gāo）的空（kōng）氣作載（zǎi）體，空氣經（jīng）過預先脫（tuō）水幹燥，在幹燥過程中產品溫度不超（chāo）過35’C，因此適（shì）用於熱敏性物料的幹燥（zào），如（rú）醫藥、食品脫水等。