干燥設備是應用較為廣泛的單元設備之一 ,可以認為 ,干燥設備的應用已經遍及國民生產的各個部門。
到目前為止 ,已開發成功的干燥設備有幾百種之多,常用于工業化生產的也有百余種 。對干燥設備的分類方法也有多種 ,如果按干燥過程的傳熱方式可分為對流干燥器(如氣流干燥器 、噴霧干燥器 、旋轉快速干燥器 、流化床干燥器等) 、傳導傳熱干燥器(如耙式干燥器、輥筒干燥器) 、幅射干燥器(如微波干燥器 、遠紅外干燥器)等 。此外 ,還有結合幾種傳熱方式的干燥設備如槳葉式干燥機等 。
絕大多數干燥器都是非標設備 ,主要是因為每臺干燥器所處理的物料都不相同 ,很多干燥條件都隨物料的不同而改變 ,由此導致干燥器結構及材料的改變 。所以需明確待干燥物料的具體參數 ,如物料狀態 、所含濕分種類 、處理量 、干燥過程中物料特性 、如有無腐蝕性 、燃燒和爆炸性 、是否產生靜電 、產品具體要求、物料的熱敏性溫度等,才能確定干燥器的各種參數 。為此許多干燥器都不能批量生產 ,在設計過程中需注意對物料的針對性和對工作條件的適應性 。
對于干燥設備 ,不能簡單地認為它僅是熱物理方法脫水機械 。由于干燥過程中處理的物料不同 ,含濕種類不同 ,產品的各項指標也不同 。設備的安裝地點不同 ,制造時對干燥設備的選材 、設備型式以及制造 、安裝方法都有不同的要求 。
1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:
1.1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,應該說化工行業的干燥設備有特殊要求的也比較嚴格 ,但與上述兩個行業相比略低一些 。
從最年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 ,常州佳發制粒干燥設備廠 、常州一步干燥設備有限公司加工質量較好 ,佳發制粒干燥設備廠制粒的設備有一定的出口量,上海大川原公司的加工質量也較好 。
1.2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72.5m2減小到14.42m2 。瑞士的蘇爾壽公司和日本奈良機械制造所都有這種設備 ,熱介質一般為蒸汽 、導熱油等。目前山東天力干燥設備有限公司試制了這種設備,效果頗佳 。杭州錢江干燥設備有限公司也開發了該設備 ,但是內藏加熱板式,據介紹,傳熱系數很高 ,也取得良好效果 。
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 ,內通水蒸汽或其它熱介質 ,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 。國外比較有代表性的如日本大川原化機株式會社 ,國內在吉林也有生產 。主要用于槽渣和礦物的干燥 ,取得可喜效果 。
③閃蒸干燥機
作為1989年引進我國的干燥機 ,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 。在我國丹東染料廠、吉林某化工廠、上海染化八廠、上海巴斯夫染料化工有限公司都有引進的設備 。目前這種機型以丹麥的安海達諾公司為代表。經過多年的消化吸收此項技術 ,中型以下規模的設備我國有許多廠家都能制造 。開發較早的單位如鐵嶺精工(集團)股份有限公司 、沈陽化工研究院 、東北大學 。目前工業化干燥機制造較多的如溫州市瞬達干燥設備有限公司 、江蘇省靖江強力干燥設備有限公司。幾經改造又推出一些新的結構,由原來的狹縫進風增加了切向進風 ,大大降低了系統的風阻 。適用一些粘度低的礦物濾餅和化工中間體等物料的干燥。另外強力干燥設備有限公司首先將此設備頂部增加了分級結構 ,使產品粒度小而且分部較窄 。
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 ,這種干燥機目前以日本奈良機械制作所為代表 ,大型的槳葉式干燥機主要用于城市污泥的干燥 。我國目前主要用于精細化工,石油化工產品的干燥 。目前國內有多家企業有能力制造這種設備 ,比較有代表性的廠家如三門峽昊博干燥設備有限公司 、蘭州天華干燥設備有限公司等單位 。但僅限于雙軸式 ,四軸以上的大型設備未見有制造的報道 。
⑤盤式干燥機
在前蘇聯和早期日本的干燥專著中就有介紹 。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 ,制造臺數較多的是石家莊工大化工設備有限公司 。此機型在常州 、江陰地區也有一些廠家在制造 。
⑥振動流化床干燥機
作為流化床干燥機的一種改進型式 ,我國在幾十年前就有研究的報道 ,但一直進展不大 ,自從國外引進此種機型以后 ,才進入了開發此項技術的高峰 ,最早工業化的以鐵嶺精工(集團)股份有限公司為代表,此后國內有多家企業制造這種機型 ,結構也有一定突破 ,東北大學開發出防漏料結構 。目前技術比較成熟的是以潘永康教授為代表的機型 ,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 。據采用這項技術的企業介紹,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
開發較早的是日本粟本鐵工所,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 ,起到既可攪拌物料 ,又可傳導熱量的目的 。在走訪中發現上海化機三廠在開發此項技術 ,但工業化量不大,不做更多的介紹。
⑧穿流回轉干燥機
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 。資料介紹來自日本大川原化機株式會社,蒸發強度遠高于回轉圓筒干燥機 ,近年我國也有開發這種機型的企業 。
⑨旋轉氣流干燥機
旋轉氣流干燥機較早應用的是德國的赫斯特公司 ,用于PVC的干燥 。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幅射傳熱 ,因此熱效率比對流傳熱氣流干燥機高。我國已先后引進了這種設備也多用于PVC的干燥 。據悉目前國內也有廠家開發這種設備 ,但目前尚未見工業化規模設備的報導 。
此外還有惰性粒子流化床,攪拌流化床干燥機以及專用干燥機 。由于這些設備不能形成系列 ,而且用量較少 ,不做重點介紹 。
1.3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160m2,可以通各種載熱介質,盤式干燥機最大傳熱面積已達到180m2。機械離心式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10米以上 。壓力式噴霧干燥機可以達到直徑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。
1.4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。