幹燥設備（bèi）選型技術（shù）總結

同其他工業技術一樣（yàng），幹燥技術在應用過程中也（yě）得到長足的進步（bù）。目前已開發出的幹燥機的種類已達400多種，而（ér）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（xīn）型幹燥機，它們有的是對普通幹燥機進行結構上的改進，有的借鑒吸收了其他幹（gàn）燥機的優點，有的完全是一種新想法。

    幹燥又是工業耗能（néng）相當大的一個單元操（cāo）作，據資料記載，發達國家工業耗能的14％被用於（yú）幹燥，有（yǒu）些行業的（de）幹燥耗能甚至占到生產總耗能（néng）的35%，而且這個數字在不斷地（dì）增大（dà）。同（tóng）時，運（yùn）用（yòng）礦物燃（rán）料作為熱源進（jìn）行幹燥操（cāo）作產生大量的二氧化碳等氣體。幹燥設備的尾氣（這些氣（qì）體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有不良的影（yǐng）響，這對於日益（yì）引起全球（qiú）關注的“環境保護”是一個極大的挑（tiāo）戰（zhàn）。

    幾乎所有的工業都離不開幹（gàn）燥操作，雖然正確地了解幹（gàn）燥及（jí）幹燥設備的工作機理有助於成功地完成幹燥（zào）過（guò）程，但是仍然需要我們不斷地投人（rén）人力和物力去（qù）進一步進行幹燥技術的研究（jiū）和開發，以使其在生產高（gāo）質量產品的同時，有效地利用能源，減少對環境的不利影響，並且更易於實現（xiàn）過程操作（zuò）和控製（zhì）。

    一、幹燥（zào）技木的特點

    幹燥技術有很寬的應用領域，麵對眾多的產業、理化性（xìng）質（zhì）各不（bú）相同的物料、產品質量及其他方麵千差萬別（bié）的要求，幹燥技術是一門跨行業、跨學科、具有實驗科學性質的技術。通常，在幹燥技術的開發（fā）及應用中需（xū）要具備三個方麵的知識和技術。第一是需要了解被幹燥物料的（de）理化性質和產品的使用特點；第二是（shì）要熟悉（xī）傳遞工程的原理（lǐ），即傳質、傳熱、流體力學和空氣動力（lì）學等能量傳遞（dì）的原理；第三要有實施的手段，即能夠進行（háng）幹燥流（liú）程、主要設備、電氣儀表控製等方麵的工程設計。顯然，這三方麵的知識和技術不屬於一個學科領域。而在實踐中，這三方麵的知識和技術又缺一不可（kě）。所以（yǐ）幹燥技術是一門跨行業、跨學科的技術。

    現代幹燥技術雖已有一百多（duō）年的發展史，但至今還屬於實驗科（kē）學的範（fàn）疇。大（dà）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（hé）設計方法（fǎ）。實際應用中，依靠經驗和小（xiǎo）規模實驗的數據來指導工業設計還是主要（yào）的方式，造成（chéng）這一局麵（miàn）的原因有以下幾（jǐ）方麵：

    原因之一是幹燥技術所依托的一些基礎學科，（主要是隸屬於傳遞工程範疇的學科）本身就具有實驗科學的特點。例如，空氣動（dòng）力學的研究發展（zhǎn）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，而這些基礎學科自身（shēn）的發展水平直接影響和（hé）決定了（le）幹燥技術（shù）的（de）發展水平。

    原因之二是很多幹燥過程是多種學科技術（shù）交匯進行的過程，牽涉麵廣、變（biàn）化因素多、機理複雜（zá）。例如（rú）在噴霧幹燥技術領域裏，被（bèi）霧化的液滴在幹燥塔內（nèi）的運行軌跡是工程設計的關鍵。液滴的軌跡與自身的體積、質量、初（chū）始速度和方向及周圍其他液滴和熱空氣的流向（xiàng）、流速有關。但這些參數由於傳質、傳熱過程的進行，無時無刻不在發生著（zhe）變化、而且（qiě）初始狀態時，無論是液滴的大小（xiǎo）還是熱空氣的分布都不可能（néng）是均勻的。顯（xiǎn）然，對於如此複雜（zá）、多變的過（guò）程隻憑借理論計算來進（jìn）行工程設計是不可靠（kào）的。

    原因之三是被幹燥物料的種（zhǒng）類（lèi）是多種多樣（yàng）的，其理化性質也是各不相同。不同的物料即使在相同的幹燥條件下，其傳質、傳（chuán）熱的速率也可（kě）能有（yǒu）較大的（de）差異。如果不加以區別對待，就有可能（néng）造成不盡人意的後果。例如某些中（zhōng）草藥的幹燥，雖然（rán）同屬一種藥材，隻因為藥材產地或收獲期存在區別就須改變幹燥條件（jiàn），否則（zé）產品質量就會受到影響。

    以上三方麵的原因決定了幹燥技術的開發與應用（yòng）要以實驗為基礎。但幹燥搜術的這些（xiē）特點往（wǎng）往被人有意或無意（yì）地忽視（shì）。製造廠商由於實驗裝（zhuāng）置缺乏（fá）或（huò）機型不全（這（zhè）在我國是一個（gè）普遍存在（zài）的現象（xiàng））經常回避（bì）應做的幹燥實驗，而用戶由於不了解幹燥技術的（de）特點，也經常（cháng）放棄進行必要實（shí）驗的要求。其結局是裝置使（shǐ）用效果不佳，甚至於造成方案設計失敗。在我國，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。因（yīn）此，建設工業幹燥裝（zhuāng）置尤其是較大的裝置之前，一定要進行充分的、有說服力的實驗，並以實驗結果作為工業（yè）裝置設計的依（yī）據。這是幹燥技術應用（yòng）的顯著特點。

    此外（wài），幹燥設備種類繁多、各具（jù）用途也是幹燥技術（shù）的一個特點。每一種技術都有自（zì）己適宜應用的領域（yù）。在（zài）工程實踐中，要根據具體情況選（xuǎn）擇（zé）適用的幹燥技術種類。這對投資費用、操作成本、產品質量（liàng）、環保要求等方都會產（chǎn）生（shēng）重大的影響（xiǎng）。例（lì）如某（mǒu）一企業，在白炭黑濾餅幹燥上曾經分別選用過箱式幹燥、噴霧幹燥、旋轉氣流快速幹燥三種（zhǒng）型式。^終結果（guǒ）證（zhèng）明這三種技術各（gè）有所長。箱式幹燥生產白炭黑雖然生產效率低、人員勞動強（qiáng）度大，但（dàn）產品質量好。與橡膠混煉後所（suǒ）生成的（de）製品扯斷強度值較（jiào）高。旋轉氣（qì）流快速幹燥設備緊（jǐn）湊、投資少（shǎo）、生產（chǎn）效率（lǜ）高，但所生成的橡膠製品的強度指標卻是（shì）三者間^差（chà）的。噴霧幹燥生產白炭黑，產品各項指標在三者間居中，但具有產（chǎn）品（pǐn）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方式更（gèng）為先進（jìn）的問題，曾在我國幹燥界引發過（guò）爭論。其實，三（sān）種（zhǒng）設備各有特點，選（xuǎn）用哪種機型要看用戶（hù）自身的條件和產品要求。不存在哪種技術更為先進的結論。類似的（de）例子有很多，都表明（míng）了幹燥（zào）設備種類繁（fán）多、各具用途的特點。所以在應用中要仔細比較、慎重（chóng）選擇技術方案，而通過幹燥實（shí）驗來考核技術方案（àn）也是必不可少的步驟。

    二、工業幹燥裝置的發展現狀

    幹燥（zào）在許多生產中是一個十分（fèn）重要的單（dān）元操（cāo）作，因為幹燥在這裏不僅是簡單的固液（yè）分（fèn）離過程，更重要的常常是（shì）生（shēng）產過程的^後一道工（gōng）序，產品的質量（liàng）、劑型在很大程度上取決於幹燥技術和設備的（de）綜合運用情況。從經濟角度考慮，幹燥器價格昂貴，工程投資較大。另一方麵，幹燥又是高（gāo）耗能過程，熱（rè）效率在15%一80%這（zhè）樣大的範圍內波（bō）動，而設備的運轉（zhuǎn）費用與幹燥器的設計選型有非常密切的（de）關（guān）係，所以企業的決（jué）策者對此（cǐ）曆來都比較重視。被幹燥物料的品種有許多，它們的理（lǐ）化性質又有很（hěn）大差異。甚至同一品種不同的生產工藝、同（tóng）一品種不同的產品要求，導致幹燥條（tiáo）件可能都（dōu）有區別，所（suǒ）以就決定了幹燥工（gōng）程的複雜性（xìng）。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（wǒ）國（guó）幹燥設備在解放前基本是空白，隻有（yǒu）烘房、烘箱和滾筒幹燥機，幹燥技術落後（hòu）、生產設備原始。到1957年才出現了（le）真空耙式幹燥機，1964年以後幹燥技術有了較快的發展。縱觀我國幹燥技術及設備的發展史，在幾十（shí）年間經曆由（yóu）簡到繁、由低級到高（gāo）級的發展階段，現在常用於生產的幹燥設備有十餘（yú）類三十多個係列，加上（shàng）組合（hé）幹燥設（shè）備約有五十幾（jǐ）種，再加上專用幹燥設備就更難於統計（jì），合理地選用這些幹燥設備也不是一件易事，選型的前提是了解這些設備的基本工作原（yuán）理、結構特點以（yǐ）及適用物料範（fàn）圍（wéi），這樣在（zài）選型時才（cái）避免走彎（wān）路。

    近些年來，由於幹燥（zào）技術的發展，給篩（shāi）選設備帶來了更（gèng）多（duō）的複雜因素。即使是幹（gàn）燥設備的設計、製造或使用者也常常弄不清如何去（qù）選擇合適的設備。由於幹燥設備（bèi）的推銷者在市場上隻是對他們推銷（xiāo）的幹燥機種類（lèi）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（guān）的現代幹燥技術參考資料決定（dìng）對（duì）設備的^後選擇。毫無疑問，用戶很需要（yào）由推銷者提供的實驗室，實驗範圍及技術（shù）經濟方麵的資（zī）料。因此，就必須熟悉大多數幹燥設備，才有可能選出（chū）合（hé）理的設備。應該強調的是，在特定的生產運行狀態中，很有可能有很多較適用的幹燥機，但也必須知道，在特定的工作狀態中，沒有一個嚴格的（de）規則規定出極^的^佳幹燥設備，每一種產品都有自己獨特的生（shēng）產方式。影響^佳幹燥裝置選擇的因素很多，如選擇（zé）間歇幹燥還是連續幹燥、礦物燃料的消耗、電耗、地方環（huán）境法或噪音汙（wū）染限製（zhì）等。產品產量對幹燥機的選擇更是一（yī）個主要因素。

    三、幹燥設備使用概況

    前麵提到，幹燥（zào）設備是在許多工業生（shēng）產（chǎn）中大量應用。多年來已有（yǒu）多種機型用於工業化生產中，如氣流幹燥（zào）器、流化床幹燥器、噴（pēn）霧幹燥器、滾筒幹燥機、耙式幹（gàn）燥器、冷凍幹燥機、紅外（wài）線幹燥及組合式幹燥等達幾十種之多。為什麽幹燥設備類型很多呢？這主（zhǔ）要是由於幹（gàn）燥物料（liào）型態、性質各不相同，處理的（de）物料有各種不同的具體要（yào）求所致。

    隨著我國各行業的生產技術的飛躍發展，國（guó）內（nèi）幹（gàn）燥技術和設備也得到了迅速發展。在散粒狀物料的幹燥方麵，近（jìn）幾年來流態化技術獲（huò）得（dé）了（le）更加廣（guǎng）泛的（de）應用和新的發展。流（liú）態化幹燥充分改善了氣固相接觸條件（蒸（zhēng）發表麵積增大），物料的劇烈攪（jiǎo）動（dòng），大（dà）大減少了氣膜阻力（lì），給傳（chuán）熱介質（zhì）創造了極為有利的條件。除了國內在幹燥技術中使用較（jiào）早的氣流（liú）幹燥獲得較迅速發展（zhǎn）外，近年來流化幹燥設備發（fā）展得（dé）^快。主要表現在利（lì）用流態化技術（shù）結合各種（zhǒng）被幹燥物（wù）料特性和（hé）要求創製了很多新型高效的流態化幹燥器，分述（shù）如下。

    直管氣流幹燥器是國內使用較早的流化幹燥設備，經數年來的（de）生產實踐認為氣流幹燥對散粒（lì）狀物料，特別是熱敏性物料的幹燥（zào），還是比較理想的幹燥（zào）設備。它無論生產量，占地麵積等方麵均比（bǐ）烘箱幹燥優越，因此目（mù）前（qián）在製藥、塑料、食品、化（huà）肥等工業中使用（yòng）的更加廣泛。但氣流幹燥還存在（zài）熱（rè）利用率較低、設備高、氣（qì）固兩相相（xiàng）對（duì）速度較低等（děng）缺點。近年來創製了脈衝氣流幹燥（zào）器、旋風氣流幹燥器、粉（fěn）碎氣流幹燥器等新型氣流設備，克服了直管氣（qì）流（liú）幹燥的缺（quē）點。粉碎氣流除降低高度外，還擴大了氣流幹（gàn）燥器的使（shǐ）用範圍，使易氧化的物（wù）料能用空氣作為幹燥（zào）介質，既降低了幹燥動力消耗，又提（tí）高了產（chǎn）品的（de）產量（liàng）和質量，此外還采用了多級氣流幹燥流程和組合氣流幹燥（zào）流程，在氣流幹燥器的應用上，許多工程采用了（le）二級串聯方式，在有些物料的幹燥上更加合理，也提高了熱效率。直管氣流幹燥在生（shēng）產操作方麵已很成熟（shú）。脈衝氣流、旋風（fēng）氣流幹燥已工業化多年（nián），操（cāo）作（zuò）已較成熟，但理論設（shè）計（jì）方麵還很缺少。在今後的實踐發展中還需進（jìn）一步完善（shàn）。

    大部分熱（rè）敏（mǐn）性較強和易氧化的物料，均采用氣流（liú）幹燥（zào）。一般能將（jiāng）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（yī）般在100 - 200kg/h。目前國內在製藥、食品、塑料等（děng）工業中廣泛使用。隨著我國生產技（jì）術（shù）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加廣泛。

    流化（huà）幹燥（zào）是^近年發展起來的又一幹燥技術。經過生（shēng）產實踐證明它有很多優越性（xìng），能實（shí）現小設備大（dà）生產（chǎn），由於熱容係數較大和停留（liú）時間可（kě）任意調節，故對含表麵水和需經（jīng）過降速幹燥階段的（de）物料均適用，特別適用於散粒物料的（de）幹燥。^近發展起來並已工業化的（de）有下列幾種型式：單層圓筒（tǒng）型（xíng）、多層圓管型、振動流化床、臥式多室流化床幹燥器、攪拌流化床以（yǐ）及內藏熱管流化床等，其中以後者（zhě）發展（zhǎn）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（yòng）。經過幾年的實踐，國內流化幹（gàn）燥無論（lùn）在操作、設備結構等方（fāng）麵均已發展（zhǎn）到較成熟階段。從使用情況看，臥（wò）式多室流化（huà）幹（gàn）燥器（qì）由於結構簡單、操作方便而穩定、物料適應性廣（guǎng），既（jì）能獲得含水均勻的產品，動力消耗又少，是（shì）流態化幹燥（zào）散粒狀物料（liào）較理想的（de）設備，今後值得推廣與發展。內藏熱管是流化床（chuáng）對流傳熱和傳（chuán）導傳熱相結合的產物，具有（yǒu）較（jiào）高的熱效率，幹燥效果也效好，是（shì）近年來很受推薦的新機型。

    國內錐形流化床按操作分有三（sān）種（zhǒng）型式：一種是濃相溢流（liú）出料，近年來國內較多在流化（huà）造粒方麵使（shǐ）用；另一種即噴動床幹燥，是由床頂出料，產品在旋風分離器內（nèi）收集或間歇操作床（chuáng）底出料。這種結構比流化床（chuáng）結構簡單（dān），設備小，產量大，幹燥強度高（gāo）、床層等溫性強、不發生局部過熱。過（guò）去僅適用於大顆粒物料（聚氯乙烯），近年來已發展至能應用於細粒物料的幹燥。目（mù）前在塑料、穀物、製藥等部門使（shǐ）用。但因動力消耗較大，使用受到一定（dìng）限製。

    在溶液狀或漿狀物（wù）料的幹燥方麵也獲（huò）得了較新的發展，除使用得較多的噴霧幹燥有了新的發展外，近年來已成功地采用了錐（zhuī）形流化床（chuáng）進行噴（pēn）霧造（zào）粒生產並已逐步在發展（zhǎn）和完善中。噴霧流化造粒幹燥（zào）器首先在化肥上采用，目前已在醫藥、食品（pǐn）等工（gōng）業中采用。噴霧幹燥在國內使用已有二十幾年，在設計和操作等方（fāng）麵都已較成熟。近年來噴霧幹（gàn）燥有以下幾方麵的進展：

    (1)幹燥室除向大型化發（fā）展外，噴頭霧（wù）化器性能方麵有關單位也作較多的實驗研究工作，並（bìng）取得了顯著效果；

    (2)除熱敏（mǐn）性溶液（yè）更加廣泛采用噴霧幹燥外，近年漿液也成功地采用了噴霧幹燥（zào）；

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

    (4)目前正在（zài）進行低溫噴霧幹燥的實驗，它是將含濕量極低而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（pǐn）溫度不超過35’C，因此適（shì）用於熱敏性物料的幹（gàn）燥，如醫藥、食品脫水等。