經過干燥界工程技術人員的共同努力 ,近年來我國的干燥設備有了長足的進步 。干燥機的結構 ,性能都有明顯的改善,質量也在不斷提高,有些機型已遠銷國外 。文中對近年來我國干燥設備的技術進步進行闡述 ,同時也指出存在的問題 。對我國今后一個時期內各行業生產技術的發展進行分析 ,對干燥設備如何滿足生產需求提出意見 ,展望干燥設備的未來趨勢 ,為技術及設備開發提供參考 。
干燥設備的技術現狀
近年來 ,隨著我國工農業生產的迅速發展 ,對干燥設備的需求量越來越大 ,干燥設備的總體水平也不斷提高 。常規干燥設備基本可以滿足生產的需要 ,并有部分機型出口到國外 ,這些可喜的成就就是廣大工程技術人員長期努力的結果 ,干燥設備的進步表現在以下幾個方面:
(1)干燥設備的加工質量
從干燥設備的制造過程看 ,干燥設備的加工質量受技術水平及應用行業的制約 。干燥設備的應用行業很多 ,對設備質量要求最高的是制藥行業 。由于制藥行業的特殊性 ,對所用干燥設備的材質 、結構及加工質量都有具體要求 ,因此要求制造行業提供的設備加工質量較高。其次是食品行業 ,食品行業對干燥設備及干燥系統有嚴格的衛生指標要求,因此設備結構及鋼材的處理標準較高。質量要求相對不高的是化學工業生產中的部分設備 。在所有行業中化學工業不論是設備的用量還是型式都最多最復雜 ,應該說化學行業的干燥設備有特殊要求的比較嚴格 ,但與上述兩個行業相比略低一些 。
從最近幾年干燥設備總的質量看 ,多數設備鋼板都經過拋光處理 ,焊縫采用氬弧焊(不銹鋼) ,焊縫也經過處理 ,有些工廠對直焊縫和環焊縫采用自動或半自動焊接 ,使設備質量得到保證 。在走訪的工廠中常州江河干燥有限公司加工質量較好 。
(2)干燥機的結構
隨著我國干燥設備的引進及國際間的技術交流 ,國外干燥設備機型都在不斷影響著我國 ,最近幾年我國的新機型及新結構主要表現在以下幾種:
①內藏熱管式流化床干燥機:這種干燥機是改變了以往流化床熱量全部由熱風帶入的方法 ,通過內部傳熱管 ,使部分熱量來自管內熱介質的傳導傳熱 ,因此大大提高了熱效率 。據資料介紹 ,傳統流化床熱效率為39.7% ,而內藏熱管為72.5%。在完成相同產量的情況下,床層面積由72.5㎡減小到14.42㎡ 。
②管束干燥機:管束干燥機的外殼及傳動方式與轉筒干燥機極為相似 ,但在其內部同心排列1~5層管束 。管束穿過干燥機的全長 ,內通水蒸汽或其他熱介質 ,傳導與對流傳熱并用 。熱效率高 ,總傳熱效率可達80%~90% ,特別適用于干燥溫度在150℃以下的物料 。
③閃蒸干燥機:作為1989年引進我國的干燥設備 ,它具有處理粘稠狀濾餅物料的能力 ,可以直接得到粉體物料 。適用一些粘度低的礦物濾餅和化工中間體等物料的干燥 。
④槳葉式干燥機:1990年 ,槳葉式干燥機首先由北京染料廠引入我國 ,用于靛藍染料的干燥 。槳葉式干燥機以傳統傳熱為主要型式 ,最大的優點是傳熱效率高 ,并連續生產 。
⑤盤式干燥機:20世紀80年代初期,由上海市化工裝備所開始開發此項技術,但由于種種原因 ,設備沒有大量推廣使用 。近幾年國內多家干燥企業開始開發此項技術 ,到目前基本成熟,而且對這類機型的理論研究也有一定進展 。
⑥振動流化床干燥機:此機型增加了控制物料運行速度的結構 ,熱風的分布更加合理 ,而且可有效防止漏料 。與普通振動流化床相比 ,面積蒸發強度大幅度提高 。
⑦槽型攪拌干燥機:開發較早的是日本栗本鐵工所 ,在槽型干燥機內 ,將原來攪拌物料的結構以通入蒸汽的管件組成 ,起到即可攪拌物料 ,又可傳導熱量的目的。
⑧穿流回轉干燥機:是在一個長方體的箱內 ,安裝有多孔的回轉筒體 ,筒體內在周向設有多塊抄板,抄板也帶有小孔 ,處理有一定形狀的物料 ,加料方法與回轉圓筒干燥機相近 ,熱風從圓筒的底部穿過筒體和料層 。載濕后經上部排出干燥機 ,此干燥機既有回轉圓筒干燥機的特征又有流化床的特征 。
⑨旋轉氣流干燥機:其基本原理是干燥機主機由帶夾套的筒體組成 ,熱氣流載著物料在干燥機內做螺旋式上升運動 ,熱氣流與物料進行傳熱傳質 ,同時又受夾套傳導傳熱及輻射傳熱 ,因此熱效率比對流傳熱氣流干燥機高 。
設備規模
作為生產中的單元設備 ,干燥機以滿足生產要求為最高目的 。隨著各行業生產規模的擴大 ,也推動了干燥設備的規模不斷擴大 。目前我國生產的閃蒸干燥機設備直徑可以達到1.6m(超出此規模的應用實例不多) ,而且運轉良好。槳葉干燥機的傳熱面積可以達到160㎡ ,可以通過各種載熱介質 ,盤式干燥機最大傳熱面積已達到180㎡。機械離心噴霧干燥機的處理量可以達到45t/h,機電一體的離心霧化器也達到處理量5t/h的規模 ,較好地解決了霧化器的機械問題 ,離心噴霧干燥機直徑已達到8米 ,總高50多米 ,處理能力達到4t/h。回轉圓筒干燥機直徑可以達到2.5米 ,長達30多米 。帶式干燥機面積也達到140多平方米 。
裝備水平
干燥設備的裝備水平主要指干燥系統的控制水平 ,附屬設備的配備,操作的方便程度和安全等級等。縱觀我國干燥設備的裝備水平 ,有了長足的進步 。特別是大型的干燥系統更是如此 。主要表現在以下幾個方面:
①控制系統的配備 。自動 、半自動控制系統廣泛地應用 ,使勞動強度降低 ,產品質量穩定 。
②計算機技術的應用 。大型系統中多數采用計算機技術進行系統參數的采集 、處理和控制 ,使系統操作條件達到最優 。
③人性化設計。在設備設計的同時 ,考慮操作者的習慣 ,維修時的方便程度 。
④安全化設計 。系統中有安全報警 、險情排除功能 ,特別是易燃易爆物料的干燥都要考慮到這一點 。
⑤附屬設備 。系統中的附屬設備也趨于合理 ,加熱 、加料 、氣固分離 、產品的包裝設備與主機的配套關系達到最優化 。
實驗條件
干燥機的設計需要特定物料的相關工藝參數 ,許多重要的參數必須通過實驗獲取 ,干燥機的設計對實驗的依賴性很強 。因此實驗條件是準確設計干燥機的關鍵。
干燥設備都有哪些分類類型 ?
用于進行干燥操作的設備。類型很多 。根據操作壓力可分為常壓和減壓(減壓干燥器也稱真空干燥器) 。根據操作方法可分為間歇式和連續式 。根據干燥介質可分為空氣 、煙道氣或其他干燥介質 。根據運動(物料移動和干燥介質流動)方式可分為并流 ,逆流和錯流 。
干燥設備的分類類型:
1 、按操作壓力
按操作壓力 ,干燥器分為常壓干燥器和真空干燥器兩類 ,在真空下操作可降低空間的濕分蒸汽分壓而加速干燥過程 ,且可降低濕分沸點和物料干燥溫度 ,蒸汽不易外泄 ,所以 ,真空干燥器適用于干燥熱敏性 、易氧化 、易爆和有毒物料以及濕分蒸汽需要回收的場合 。
2 、按加熱方式
按加熱方式 ,干燥器分為對流式 、傳導式 、輻射式 、介電式等類型 。對流式干燥器又稱直接干燥器 ,是利用熱的干燥介質與濕物料直接接觸 ,以對流方式傳遞熱量 ,并將生成的蒸汽帶走 ;傳導式干燥器又稱間接式干燥器 ,它利用傳導方式由熱源通過金屬間壁向濕物料傳遞熱量 ,生成的濕分蒸汽可用減壓抽吸 、通入少量吹掃氣或在單獨設置的低溫冷凝器表面冷凝等方法移去 。這類干燥器不使用干燥介質 ,熱效率較高 ,產品不受污染 ,但干燥能力受金屬壁傳熱面積的限制,結構也較復雜 ,常在真空下操作 ;輻射式干燥器是利用各種輻射器發射出一定波長范圍的電磁波 ,被濕物料表面有選擇地吸收后轉變為熱量進行干燥 ;介電式干燥器是利用高頻電場作用 ,使濕物料內部發生熱效應進行干燥 。
3 、按運動方式
按濕物料的運動方式 ,干燥器可分為固定床式 、攪動式 、噴霧式和組合式 ;按結構 ,干燥器可分為廂式干燥器 、輸送機式干燥器 、滾筒式干燥器 、立式干燥器 、機械攪拌式干燥器 、回轉式干燥器 、流化床式干燥器 、氣流式干燥器、振動式干燥器 、噴霧式干燥器以及組合式干燥器等多種 。
干燥設備又稱干燥器和干燥機 。用于進行干燥操作的設備 ,通過加熱使物料中的濕分(一般指水分或其他可揮發性液體成分)汽化逸出 ,以獲得規定含濕量的固體物料 。干燥的目的是為了物料使用或進一步加工的需要 。如木材在制作木模 、木器前的干燥可以防止制品變形 ,陶瓷坯料在煅燒前的干燥可以防止成品龜裂 。另外干燥后的物料也便于運輸和貯存 ,如將收獲的糧食干燥到一定濕含量以下 ,以防霉變 。由于自然干燥遠不能滿足生產發展的需要 ,各種機械化干燥器越來越廣泛地得到應用 。