幹燥設備（bèi）選型技術總結

同其他工業技術一樣，幹燥技術在應用過程中也得到長足的進步。目（mù）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，其中出現了許多新型幹（gàn）燥機，它們有（yǒu）的是對普通幹（gàn）燥機進行（háng）結構上的改（gǎi）進（jìn），有的借鑒吸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（de）14％被用於幹燥，有些（xiē）行業的幹燥耗能甚至占到（dào）生產總耗能的35%，而（ér）且（qiě）這個數字在不斷地增大。同時，運用礦物燃料作為熱源（yuán）進行幹燥操作產（chǎn）生大（dà）量（liàng）的二氧化碳等氣體。幹燥設備的尾氣（這些氣體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有不良的影響，這對於日益引起全（quán）球關注的“環境保護”是一個極大的挑戰。

幾乎所有（yǒu）的（de）工業都離（lí）不開幹燥操作，雖（suī）然正確地了解（jiě）幹燥及幹燥（zào）設備的工作機理有助於（yú）成功地完成幹（gàn）燥過程，但是仍（réng）然需要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，以使（shǐ）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（bú）利影響，並且更易於實現過程操作和控製。

一、幹（gàn）燥（zào）技木的特點

幹（gàn）燥技術（shù）有（yǒu）很寬的應用領域，麵（miàn）對眾多的產業、理化性質各不（bú）相同的物料（liào）、產品質量及其他方麵千差萬（wàn）別（bié）的要（yào）求（qiú），幹燥技術是一（yī）門跨行業、跨學科、具有實驗（yàn）科學性質的技術。通常，在幹燥技術的開發及應用（yòng）中需要具備三個方麵的知（zhī）識和技術。第一是需（xū）要了解被幹燥（zào）物（wù）料的理化性質和產品的使用特點；第二是（shì）要熟悉傳遞工程的原理，即傳（chuán）質、傳熱、流體力學和空氣動（dòng）力學等（děng）能量傳遞的原理；第三要有實施的（de）手段（duàn），即能夠進行幹燥（zào）流程、主要設備、電（diàn）氣儀表控製等方麵的（de）工程設（shè）計。顯然，這三方麵的（de）知識（shí）和技術（shù）不屬於一個學（xué）科領域。而在實踐中，這三方麵的知識和技術（shù）又缺一不可。所以幹燥技術是（shì）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（fā）展史，但至今還屬於（yú）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（zhōng），依靠經驗和小規模實驗的數據來指導工業設計還是主要（yào）的方式，造成這一（yī）局麵的原因有以下幾方麵：

原（yuán）因之一是幹燥技術所依（yī）托的一些基礎學科，（主要是隸屬於（yú）傳遞工（gōng）程範（fàn）疇的學科）本身就具有實驗科學的特點。例如，空氣動力學的研究發展還要靠“風洞”實驗來推動，就說明它還沒有脫離實驗科學的範疇，而這些基礎學科（kē）自身的（de）發展水平直接影（yǐng）響和（hé）決定（dìng）了幹燥技術的發展水平。

原因（yīn）之二是很多幹燥過（guò）程是多種學科技術交匯進行的（de）過（guò）程（chéng），牽涉麵廣、變化因（yīn）素多、機理（lǐ）複雜。例如在噴霧幹燥技術（shù）領域裏，被霧化的液滴在幹燥塔內（nèi）的運行軌跡（jì）是工程設計的關（guān）鍵。液滴的軌跡與自身的體積、質量（liàng）、初（chū）始速度和方向及周圍其他液（yè）滴和熱空氣的流向、流速有（yǒu）關（guān）。但這些參數由於傳質（zhì）、傳熱（rè）過程的（de）進行，無時無刻不在發生著變（biàn）化、而且初始狀態時，無論是液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均勻的。顯然，對於如此複雜（zá）、多變的過程隻憑借理論（lùn）計（jì）算來進行工程（chéng）設計（jì）是不（bú）可靠的。

原因之三是被幹燥物料的種類是多種多（duō）樣的，其（qí）理化性質（zhì）也是各不相同。不同的（de）物料即使在（zài）相同的幹燥條件下，其傳質、傳熱的速率（lǜ）也可（kě）能有較大的差（chà）異。如果不加以區別對（duì）待，就有可能（néng）造成（chéng）不盡人意的後果。例如某些中草藥的幹燥，雖然同屬一種藥材，隻（zhī）因為藥材產地或收獲期存（cún）在區別就須改變幹燥條件，否則產品質量就會受到影響。

以上三方麵的原因決定了幹（gàn）燥技（jì）術的開發與應用（yòng）要以實驗為基礎（chǔ）。但幹（gàn）燥搜術的這些特（tè）點往往被人有意或無意地忽視。製造廠商由（yóu）於實驗裝置缺乏或機型不全（這在我國是一個普遍存在的（de）現象）經常回（huí）避應做的（de）幹（gàn）燥實驗，而用戶由於（yú）不了解幹燥技術的特點，也經（jīng）常放（fàng）棄進行必要實驗的要求。其結局是裝置使用效果不佳，甚至於造成方（fāng）案設（shè）計失敗。在我國，這樣的（de）事（shì）例屢見不鮮，曾有過一套價（jià）值2000萬元人民幣（bì）的工業幹（gàn）燥裝置因（yīn）達不到使用要求而被閑置的教訓。因此，建（jiàn）設工業（yè）幹燥裝置尤其（qí）是較大的裝置之前，一定要進行充分的、有說服（fú）力的實驗，並以實驗結果作為工業裝置設計（jì）的依據。這是幹燥技術應用的顯著特點。

此外，幹（gàn）燥設備種（zhǒng）類繁多、各具用（yòng）途也是幹燥技術的一個特點。每（měi）一種技術都有（yǒu）自己適宜應（yīng）用的領域。在工程實踐中，要根（gēn）據具體情況選擇（zé）適用的幹燥技術種類（lèi）。這對投資費用（yòng）、操作成本、產品質量、環（huán）保要求等方都（dōu）會產生重大的影響。例如（rú）某一企業，在（zài）白炭黑濾餅幹燥上曾（céng）經分別選用過（guò）箱（xiāng）式幹（gàn）燥、噴霧幹燥、旋轉氣流（liú）快速幹燥三種（zhǒng）型式。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（xiàng）膠混煉後所生成的製品扯斷強度值（zhí）較高（gāo）。旋轉氣流快速幹燥設備緊湊、投資少、生產效率（lǜ）高，但所生成的（de）橡（xiàng）膠製品的強度指標卻是三者間最差的。噴霧幹燥生產白炭黑，產品各項指標（biāo）在三者間居中，但具有產品（pǐn）流動性好、粉塵汙染小，深受用（yòng）戶及操作者歡迎的特（tè）點。在20世紀90年代，為白炭黑生產中采（cǎi）用哪種幹燥方式更為先進（jìn）的問題，曾在（zài）我國幹燥界引發過爭（zhēng）論。其實，三種設備各（gè）有特點，選用哪（nǎ）種機型要看用戶自身的條件和產品要求（qiú）。不存在哪（nǎ）種（zhǒng）技術更（gèng）為先進的結論。類似的例子有很多，都表明了幹燥設（shè）備種類繁多、各具用途的（de）特點。所以在（zài）應用中要仔細（xì）比較、慎重選擇技術方案，而通過幹燥實驗來（lái）考核技術方（fāng）案也是必不可少的步驟。

二、工業（yè）幹燥裝置的發展現狀

幹燥在許多生產中是一個十分重要的單元操作，因（yīn）為幹燥在這裏不僅（jǐn）是簡單的固液分離（lí）過程，更重要的常常是生產過程的最後一道工序，產品的質量、劑型在很大程度上取決於（yú）幹（gàn）燥技術和設備的綜合運用情（qíng）況。從經濟角度（dù）考慮，幹燥器價格昂貴，工程（chéng）投資較（jiào）大。另一方麵，幹燥又是高耗能過程，熱效率在15%一80%這樣大的範圍內波動，而設備的運轉費（fèi）用與幹（gàn）燥器（qì）的設計選型有非常密切的關係，所（suǒ）以企（qǐ）業的決策者對此曆來都（dōu）比較重視。被幹燥物料的品（pǐn）種有許多，它們的（de）理化性質又有很大差異。甚至同一品種不同的生（shēng）產工藝、同一品種不同的產品要（yào）求，導致幹（gàn）燥條件可能都有區別，所以就決定了幹燥工程的複雜性。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（hōng）房、烘箱和滾筒幹燥機，幹燥技術落後、生產設（shè）備原（yuán）始。到1957年（nián）才出現了真空耙式（shì）幹燥機，1964年以後幹燥技術有了較（jiào）快（kuài）的發展。縱（zòng）觀（guān）我（wǒ）國幹燥技術及設備的發展史，在幾十年間經曆由簡到繁、由低（dī）級到高級的發展階段，現（xiàn）在常用於生產的幹燥（zào）設備（bèi）有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（zhuān）用幹燥（zào）設（shè）備就更難於統計，合理地選（xuǎn）用這些幹燥設備也不是一件易（yì）事，選型的前提是（shì）了解這（zhè）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（zǒu）彎路。

近些（xiē）年來（lái），由於幹燥技術的發展，給篩選設備帶（dài）來（lái）了更多的複雜（zá）因素。即使是幹燥設備的設計、製造或使用者也常常弄不清（qīng）如何去選擇合適（shì）的設備。由於幹燥（zào）設備的推銷者在市場上隻是對他們推銷的幹燥機種類感興趣，而對其他種類則並不介紹，這樣，用戶就隻得借助於有關的現代幹燥技術參考資料決定對設備的（de）最後選擇。毫無疑問，用戶很需要由推銷者提（tí）供的實（shí）驗室，實驗範（fàn）圍及技術經濟方麵的資料。因此，就必須熟悉大（dà）多數幹燥設備，才有可能選出合理的設備。應該強調的是，在特（tè）定的生產運行狀態中（zhōng），很有可能有很多較適用的幹燥機，但也必須知（zhī）道，在（zài）特定的工作狀態中，沒有一個嚴格的規則規定出極精確的最佳幹燥設備（bèi），每一種產品都有自己獨特的生產方式。影響最佳幹燥裝置選擇的因素很多，如（rú）選擇間歇幹燥還是（shì）連續幹燥（zào）、礦物（wù）燃料的消耗、電耗、地方環境法或噪音汙染限（xiàn）製等。產品產量對幹燥機的選擇更（gèng）是一個（gè）主（zhǔ）要因素。

三、幹燥設（shè）備使用概況

前麵提到（dào），幹（gàn）燥設備是在許多工業生產中大量應用（yòng）。多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）燥器、噴霧幹燥（zào）器、滾筒幹燥機、耙（pá）式幹燥器、冷凍幹燥（zào）機、紅外線幹燥及組合式幹燥等達（dá）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，處理的物料有（yǒu）各（gè）種不同的具體（tǐ）要求所（suǒ）致。

隨著我國各行業的生產技術的飛躍發展，國內幹（gàn）燥技術和設備也得到了迅速發（fā）展（zhǎn）。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（de）應用和新的發展（zhǎn）。流態化幹燥充分改（gǎi）善了氣（qì）固相（xiàng）接觸條件（蒸發表麵積增大），物料的劇烈攪動，大大（dà）減（jiǎn）少了氣膜阻力，給傳熱介質創造了極為（wéi）有利的條件。除了國內在幹燥技術中使用較早的氣流幹燥（zào）獲得較迅速發展（zhǎn）外，近年來流化幹燥設備發展得最快。主要表現在利用流態化技術結合各種被幹燥物料特（tè）性和（hé）要求創製了很多新型高效（xiào）的流（liú）態化幹燥（zào）器，分述如下。

直（zhí）管氣流幹燥器是國內使（shǐ）用較早（zǎo）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（lì）狀物料，特別是熱（rè）敏性物料的幹燥，還是比（bǐ）較理想的幹燥設備。它（tā）無論生產量，占地麵積等方麵均比烘（hōng）箱幹燥優越（yuè），因此目前在製藥、塑料、食品、化肥等工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、氣固兩相相對速度較（jiào）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型氣流設備，克服了直管氣流幹燥的缺點。粉（fěn）碎氣流除降低高度外，還擴大了氣流幹燥器的使用範圍，使易氧化的物料能用空氣作為幹燥介質，既降低了幹（gàn）燥動力消耗，又（yòu）提高了（le）產品的產量和質量，此（cǐ）外還采用了多級（jí）氣流幹燥流程和組合氣流幹燥流程，在氣流幹燥器的應用上（shàng），許（xǔ）多（duō）工（gōng）程采（cǎi）用了二（èr）級串聯方式（shì），在有些物料的幹燥上更加（jiā）合理，也提高了熱效率。直管氣流幹燥在（zài）生產操（cāo）作方（fāng）麵已很成熟。脈衝（chōng）氣流、旋風氣流幹燥已工業化多年，操作已較成熟，但理論（lùn）設計方麵還很缺少。在今後的實踐發展中還需進一步完善。

大部分熱敏性較強和易氧化的（de）物料，均（jun1）采用（yòng）氣流幹燥。一般能將初濕為10%一25％的物料（liào）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（mù）前國內在製藥、食品、塑料（liào）等工業中廣泛使（shǐ）用。隨著我國生產技術的飛速發展，氣流幹燥在今後的（de）工業生產中必定應用得更（gèng）加廣泛（fàn）。

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有很多優越性，能（néng）實現小設備大生產，由於熱容（róng）係數較大和停（tíng）留時間可任意調節，故對含表麵水和需經過降（jiàng）速幹燥（zào）階段的物（wù）料均適（shì）用，特別適用於散粒物料的幹燥。最近（jìn）發展起來並已（yǐ）工業（yè）化的有下列幾種（zhǒng）型式：單層（céng）圓筒型、多層圓（yuán）管型（xíng）、振動流化床、臥式多室流化床幹燥器、攪拌流化床以及內（nèi）藏熱管流化床等，其（qí）中以後（hòu）者（zhě）發（fā）展得較迅速。目前已在製藥、化肥、食品、塑料、石油化工等工業中廣泛使用。經過幾年的（de）實踐，國內流化（huà）幹燥無論在操（cāo）作（zuò）、設備結構等方麵均已發展到較成熟階（jiē）段。從使用情況看，臥式多室流化幹燥器由於結構簡單、操作方（fāng）便而穩定、物料（liào）適應性廣，既能獲得含水均勻的產品（pǐn），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（dé）推廣與發展。內藏熱管是流化床對流傳熱（rè）和（hé）傳導傳熱相結合的產物，具（jù）有較高的熱效率，幹燥效果也效好，是近年來很受推薦的新機（jī）型。

國內錐形（xíng）流化床按（àn）操（cāo）作分有三種型式：一種是濃相溢流出料，近年（nián）來（lái）國內較多（duō）在流化造粒方麵使用；另一種即噴動床幹燥，是由床頂出料，產品在旋風分（fèn）離器內收集或間歇（xiē）操作床底出料。這種結構比流化床（chuáng）結構簡單，設（shè）備小（xiǎo），產（chǎn）量大，幹燥強度高、床層等溫性強、不發（fā）生局部過熱。過（guò）去（qù）僅適用於大顆粒（lì）物料（liào）（聚（jù）氯乙烯），近年來（lái）已發展至能應用於細粒物料的（de）幹燥。目前在塑（sù）料、穀物、製藥等部門使用。但因動力消耗較大，使用受到（dào）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（zhǎn），除使用得較多（duō）的噴霧幹燥有了新的發展外，近年（nián）來（lái）已成功地采（cǎi）用了錐形流化床進行噴霧造粒生產並已（yǐ）逐步（bù）在發（fā）展和完善中。噴（pēn）霧流化造粒（lì）幹燥器首先在化肥上（shàng）采用（yòng），目（mù）前已在醫藥、食品等（děng）工業中采（cǎi）用。噴霧（wù）幹燥在國內使用已有二（èr）十幾年，在設計和操作等方麵都已較成熟。近（jìn）年來噴霧幹燥有以下幾方麵（miàn）的進展：

(1)幹（gàn）燥室除向大型化發展（zhǎn）外，噴頭霧化器性能方麵有關單位（wèi）也作較多的實驗研究工作，並取得（dé）了顯著效果；

(2)除熱（rè）敏性溶液更加廣（guǎng）泛采用噴霧幹燥外，近年漿液也成功地采用（yòng）了噴霧幹燥；

(3）噴霧幹燥設備與其他幹燥技術結（jié）合以達到幹燥或幹燥造粒同時進行的（de）目的，這也是（shì）我國幹燥技術水平進（jìn）一（yī）步發展的（de）體現；

(4)目前正在進行低溫噴（pēn）霧幹燥的實驗，它是將含濕量極低而（ér）溫度不高的空氣作載體，空氣經過預先脫水幹燥，在幹燥過程中產品溫度（dù）不超過35’C，因此適用於熱敏性物料的幹燥，如醫（yī）藥、食品脫水等。