關于流化床干燥機的各方面知識解析

一、單圓筒流化干燥機
　　單層流化床可分為連續(xù)、間歇兩種操作方法。連續(xù)操作停留時間分布較廣，實際需要的平均停留時間較長，因而多應用于比較容易干燥的產(chǎn)品，或干燥程度要求不是很嚴格的產(chǎn)品。國內(nèi)于1969年設計建造了一臺直徑為3000mm的大型流化床干燥裝置，用以干燥氯化銨，單層流化床也可用于含水率較高的物料的干燥，對含水率為35%的葡萄糖酸鈣的干燥就是一例。操作是間歇式的，卸料時分布板翻轉90°，物料于床層下部卸出。用間歇操作的單層流化床干燥機也成功用于含水率為20%的催化劑的干燥，其出料是用高速氣流將物料吹入旋風分離器后卸出。對于一些顆粒度不均勻并有一定粘性的物料，多采用在床層內(nèi)裝有攪拌器的低床層操作。酐酪素的干燥以及椰蓉的干燥，就是用該法進行的。

     單層圓筒型流化干燥機，一般是用于較易干燥產(chǎn)品或干燥程度不嚴格的產(chǎn)品。由于流化床內(nèi)粒子接近于*混合狀態(tài)，為了要減少未干燥粒子的排出，就必須延長平均停留時間，于是流化床高度必有所提高，而壓力損失也隨著增大。由于這一特性，就必須使用溫度盡可能高的熱空氣藉以提高熱效率，而適當減低床層高度。故單層圓筒型流化床干燥機只適宜于干燥含表面水及對干燥程度不嚴格的物料。

　　二、多層振動流化床干燥機
　　采用多層流化床干燥機，可以增加物料的干燥時間，改善干燥產(chǎn)品含水的均勻性，從而易于控制產(chǎn)品的干燥質量。但是，多層流化床干燥機因層數(shù)增加，分布板相應增多，床層阻力增加。同時，各層之間，物料要定量地從上層轉移至下層，又要保證形成穩(wěn)定的流化狀態(tài)，必須采用溢流裝置等，這樣又增加了設備結構的復雜性。對于除去結合水分的物料，采用多層流化床是恰當?shù)摹＠绮捎秒p層流化床干燥含水率15%~30%的氨基匹林；采用五層流化床干燥滌綸樹脂，使產(chǎn)品含水率達到0.03%左右，這些都是成功的范例。
　?。ㄒ唬┒鄬诱駝恿骰哺稍餀C的工作原理
　　由安裝于主機下部的兩個振動電機同步反向回轉，使安裝于其上的多層環(huán)狀孔板組成的主機產(chǎn)生垂直振動與扭振，從而使由進料口進入的物料沿水平環(huán)狀孔板自上層向下層連續(xù)跳躍運動。熱空氣則自下層向上層通過各層孔板穿過物料層，達到物料均勻干燥目的。
　?。ǘ┬阅芴攸c
　?、殴?jié)約能源。由于物料與熱空氣相對而行，充分逆向接觸，因而較同類型干燥機節(jié)省熱能30%，節(jié)省電能10%。
　?、聘稍镔|量高、效果好。物料沿水平環(huán)狀孔板跳躍運動，因而不存在局部過熱及干燥不均勻現(xiàn)象。物料破碎率低，磨損少，成品含水率低于0.1%。
　?、峭顿Y省。由于采用多層疊裝形式，物料環(huán)狀垂直運動，因而結構緊湊，占地面積僅為同類型干燥機的五分之一。而且堅固耐用、密封可靠、維修方便、重量輕。
　　⑷用途廣。物料運動狀態(tài)和流速可無級調(diào)節(jié)，因而對原料含水不低于40%，允許溫度不超過400℃的粉粒狀物料均可適用。
　?、稍胍舻?，隔振性能好?？筛≈迷跇前迳瞎ぷ?，安裝、移置十分方便，工作環(huán)境好。
　?、噬a(chǎn)效率高。物料運動時與熱空氣多次充分接觸，熱效率高，因而每小時產(chǎn)量是同類型干燥機的2.2~3倍。
　?。ㄈ┒鄬诱駝恿骰哺稍餀C的應用范圍
　　本機適用于食品、化工、醫(yī)藥、飼料、餌料、塑料、制鹽、糧食、種子、煙、糖、冶金等行業(yè)粉粒狀物料的干燥、冷卻。

　　三、 圓型干燥機
　　過去的振動干燥機一般只是利用熱空氣壓型的，或采用一維振動型的。圓型干燥機的特點是在三維振動的單層或多層振動流動槽中，一邊使被干燥物連續(xù)移動，一邊以均勻的風壓將熱空氣送入每個振動流動槽；或者將熱空氣以連續(xù)通過各振動流動槽的方式送進去，因此干燥作業(yè)非常簡便。
　　本機是利用三維振動的帶有圓型振動流動槽（以下簡稱流動槽）的干燥機，其主要特性如下：
　?。?） 可以任意改變流動槽被干燥物的移動速度，以適應干燥速率要求。
　　（2） 可以任意控制干燥作業(yè)的熱空氣（也有使用冷風的）風量或風壓。
　?。?） 連續(xù)干燥作業(yè)，所采用的結構可以是單層的也可以是多層的，組合簡便。
　　1．圓型干燥機的工作原理
　　在本機中有兩種工作方法。
　　首先說明被干燥物的移動方法。被干燥物從連接在產(chǎn)生三維振動的振動機的流動槽的供給口投入，在流動槽的溝槽內(nèi)繞一周，經(jīng)過排出口的連接口進入下一個流動槽。以后以同樣的方式經(jīng)過流動槽，從排出口排出，至此已變成干燥物。利用鼓風機將熱空氣從進風口吹入口入，通過多孔底部與被干燥物接觸。干燥作業(yè)結束后，熱空氣從排氣口排出。設計中主要著眼于從底部將均勻的風送給各流動槽內(nèi)的被干燥物，這樣可以縮短干燥時間。另外根據(jù)干燥條件調(diào)節(jié)鼓風機的排氣閥，就可以控制各流動槽的風量及風壓。
　　第2例與第1例的不同點就是流動槽之間的連接方法的問題。第1例是在流動槽的外側有排出口和連接口。但第2例只在內(nèi)側設有排出口，而沒有連接口，這種連接方法對另一種場合也是適用的。熱空氣流動是熱空氣從進風口吹入，然后然后依次通過流動槽的底部，從排氣口排出。設計采用各流動槽的底部與槽上部緊密相連的方法，使吹入的熱空氣不會流到溝槽的外部，因此可以提高干燥的熱效率。
　　2．結構特點
　　流動槽分為被干燥物的通道區(qū)和熱空氣的通道區(qū)。被干燥物的通道區(qū)（以下簡稱溝槽）帶有多孔式的底部做成同心圓狀的溝形槽。底部采用多孔板、篩網(wǎng)及布等，使熱空氣能均勻地流動，另外底部還可以更換。熱空氣通道區(qū)是為了將均勻壓力的熱空氣送入流動槽的底部而設計的，構成了槽的一部分。
　　上述流動槽與產(chǎn)生三維振動的振動機電相接，若改變振動機的衡重，就可以改變電機的頻率，因而可以任意改變被干燥物的振幅，流向及移動速度，使操作與干燥條件相適應。
　　過去的流動干燥機雖然是多層的，但設計困難。本機是多層式連續(xù)干燥，而且是組合成的。組合的方法是在振動電機上設置熱空氣調(diào)整槽，根據(jù)單層或多層的不同情況重疊設置流動槽，zui后裝上上蓋后，用傳送帶固定。排出口與連接口的連接由傳送帶連接。振動槽的層高受振動電機的振動傳導能力的限制。

　　四、載體噴霧流化干燥機
　　載體噴霧流化床干燥機也稱媒體噴霧流化干燥機、惰性粒子流化床干燥機。載體流化床干燥機我國在上世紀80年代就有成功實現(xiàn)工業(yè)化的報道，當時用于氧化鐵黃的干燥上。該機根據(jù)噴霧技術、流化技術的原理設計而成，可以連續(xù)干燥漿狀或糊狀物料。主要有空氣過濾器、加熱器、流化床、旋風分離器、布袋除塵器、引風機、輸料泵和料槽等組成。載體流化床干燥機以圓筒形結構為主，流化床內(nèi)充填著直徑為數(shù)毫米的可流化惰性載體（載體材料多用球形、柱形和立方體形的玻璃、陶瓷等材料制成使用較多的為玻璃珠或瓷珠）。故稱惰性載體流化床干燥機。
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　　在流化床內(nèi)，空氣把載體預熱并使載體粒子群處于流化狀態(tài)，同時由輸料泵供料，經(jīng)噴嘴噴灑到載體表面呈膜狀附著，然后分散在流化層內(nèi)。載體和熱空氣同時向物料進行傳導傳熱和對流傳熱使之干燥。由于載體表面積很大，水分在短時間內(nèi)被蒸發(fā)排出。載體表面殘留的固體物料在載體之間的相互碰撞中剝落下來，隨空氣排出干燥機外，通過旋風分離器和布袋除塵器與氣體分離。
　　載體噴霧流化干燥機的特點是降低了噴霧干燥機的高度，可以對漿狀物料和高粘度物料（20Pa?s以上）進行干燥。
　?。ǘ┹d體流化干燥機的工業(yè)應用
　　某廠采用噴霧流化載體干燥機進行熒光增白劑的干燥，取得了滿意的效果。生產(chǎn)結果表明，這種干燥機具有很高的生產(chǎn)強度（400～500kg水/m2 ? h），熱效率高，設備規(guī)模小，投資費用低。
　?。ㄈ┹d體噴霧流化床干燥機可干燥物料
　　目前載體干燥機可以干燥下列物料：腐植酸、硅藻土、六氯苯、碳酸鋁、高分子膠體、生物膠、氧化鐵黃、鋅鉻黃、分散藍染料、分散綠染料、熒光增白劑、氯化鋰、碳酸鈣、炭黑、鐵酸鹽等。惰性載體、石油催化劑、北豆根（中藥）、豆腐渣、豆沙餡、陶土、硫酸鋇、鈦酸鋇、玻璃粉、顏料、表面活性劑、聚苯乙烯脂、煤粉。
　　（四）載體干燥機的特點
　　在各種物料狀態(tài)中，糊狀物料的干燥比較困難，適應這種狀態(tài)的干燥機也很少，而載體干燥機可以完成部分糊狀物料的干燥。物料在載體上形成很薄的液膜，而且內(nèi)外兩面受熱，故其干燥過程迅速。物料不易過熱，所以部分染料及中間體可以用它干燥；對于難干燥的粘性物料，由于在薄膜化條件下干燥，水分擴散將大大加快，同樣能達到理想的干燥效果；設備占地面積小，排風溫度可以控制很低，因此熱效率高。可以取代粉碎、分級過程，縮短生產(chǎn)流程。 同烘箱相比，脫水成本下降4倍，同噴霧干燥相比，設備投資少了許多，可用于噴霧干燥難以處理的糊狀物料，

　　五、振動載體流化床干燥機
　　當物料噴灑到載體上，能否處于良好的流化狀態(tài)是連續(xù)生產(chǎn)的關鍵。隨著振動技術的發(fā)展，給載體干燥機增加振動源能使載體的流化狀態(tài)大為改善。
　　（一）工作原理
　　兩臺振動電機交叉布置，同步反向運轉，使振動機體作垂直振動及扭振。振動載體加在熱空氣分布板上，在激振力的作用下，沿水平環(huán)狀熱空氣分布板上作圓周拋擲運動。這種運動主要由兩種運動合成而成，一是振動載體沿圓周方向的擴散運動，二是振動載體在垂直方向的循環(huán)與混合運動。因此當濕物料加入床內(nèi)后，在載體的作用下沿床內(nèi)環(huán)狀空間均勻分布和流化，同時濕物料在載體表面形成濕物料薄膜。濕物料薄膜在熱載體的內(nèi)部作用下和熱空氣外部作用下迅速完成干燥過程，然后在載體相互之間碰撞下變干的濕物料薄膜脫落并被粉碎。達到一定粒度后，隨干燥尾氣帶出干燥機，由系統(tǒng)后部的除塵設備收集。
　　（二）干燥物性研究
　　振動載體流化床干燥機具有*的干燥特性，特別是針對液糊狀及輕粉狀物料而言，具有很高的干燥效率，熱能利用率高，這主要是有振動載體的緣故。載體在干燥過程中起到兩個主要作用，一是干燥物料的主要介質，二是分散、研磨和粉碎物料。根據(jù)物料在床內(nèi)干燥狀態(tài)的變化過程，將物料在床內(nèi)的干燥操作過程劃分為三個階段，由此三個干燥階段組成了振動載體流化床的一個干燥周期：*干燥段，載體流化和分散物料階段；第二干燥段，物料干燥段；第三干燥段，載體研磨物料階段。三個干燥階段的劃分為進一步研究其干燥機理奠定了基礎，同時為研究物料在床內(nèi)停留時間分布提供了依據(jù)。
　　振動載體流化床和振動流化床流化物料的區(qū)別就在于，振動載體流化床是借助于載體來流化物料，這就是其干燥的主要特征。對于具有一定粘性的液糊狀、輕粉狀、易于結團的物料，在振動流化床內(nèi)無法實現(xiàn)良好的流化狀態(tài)，會出現(xiàn)死床的現(xiàn)象。而在振動載體流化床內(nèi)，在載體的作用下物料與載體粘附混合，在載體表面形成濕物料薄膜。濕物料在載體的帶動下，在床內(nèi)形成良好的流化狀態(tài)，同時載體對物料進行預熱。
　　物料的干燥階段，是干燥周期的第二階段，在載體充分流化和分散以后，物料被分散成細小顆粒，或在載體表面形成薄膜。這些細小顆粒沉浮于載體之中，或少量懸浮于載體床層表面之上呈懸浮狀態(tài)，大塊粘接載體的現(xiàn)象沒有了。這時物料已進入全面干燥階段，其間濕物料的濕含量下降幅度zui大，也是zui明顯的。
　　載體流化床是一種節(jié)能型流化床。振動載體流化床在干燥物料過程中，基本上是處于恒速干燥階段。出口空氣溫度略高于床內(nèi)干燥物料的平均溫度，進出口空氣溫度相差較大，而且非常穩(wěn)定，這表明振動載體流化床的干燥過程可以得出這樣的結論，載體的加入有利于物料的干燥。首先物料干燥所需的熱量來自兩個方面，一是熱空氣的對流傳熱，二是載體的接觸傳導傳熱。其次由于濕物料在載體表面形成物料薄膜，因而使其干燥的有效表面積擴大，這樣使物料的干燥強度大大提高了。由于載體比熱空氣有較大的熱容，因此負擔著床內(nèi)大部分的熱量，是物料干燥所需的主要熱源，另外傳熱系數(shù)比對流傳熱系數(shù)大得多，所以載體與物料充分接觸在干燥過程中是非常重要的。
　　物料的研磨階段是干燥周期的zui后階段。物料經(jīng)過充分干燥以后變成小塊狀，在載體的碰撞下，研磨成細小顆粒。細顆粒粒徑分布達到一定要求被風帶出床層，在此階段物料大量懸浮于載體表面上。
　　一般情況下，很難將三個干燥階段嚴格劃分，因為物料在干燥的同時也存在載體研磨物料的現(xiàn)象。對于理想中的兩粒載體，這三個階段的描述比較接近。但在粒子群中，這三個階段無明顯界限。幾個現(xiàn)象同時發(fā)生，只是量的大小不同而已。

　　六、粉碎流化床干燥機
　　粉碎流化床干燥機是在普通流化床干燥機的基礎上加裝內(nèi)粉碎機構和強化混合構件形成的。
　　液態(tài)物料無需霧化或加水稀釋后再霧化，即可直接加入有底料的粉碎流化床內(nèi)進行干燥。由于加裝的內(nèi)粉碎機構進行了有效的攪拌，含水率較小的底料與液態(tài)物料可快速充分地混合，液體失去流動性同時也通過粘滯區(qū)，形成具有一定水分的塊狀物料或顆粒團，在與干燥介質接觸時表面迅速脫水。同時，在粉碎機構的粉碎下，大塊物料被迅速粉碎成較小塊的物料。在進行粉碎的同時，表面水分繼續(xù)蒸發(fā)，然后再粉碎，再蒸發(fā)。直至形成一定粒徑的含水率較小的顆粒群置換原來的底料，原來的底料進入普通流化室進行進一步干燥。由于合理配置了粉碎機構，加之強化混合構件的作用，液態(tài)物料迅速與干物料混合、脫水并被粉碎成為較小的固體顆粒，因而粉碎流化床內(nèi)物料能保持穩(wěn)定的流化狀態(tài)。液體原料不斷加入形成固體顆粒，底料不斷被置換而溢流出粉碎流化室，如此形成一種動態(tài)平衡，實現(xiàn)了連續(xù)的液態(tài)物料的流化干燥。粉碎室內(nèi)物料的混合作用較強，被干燥的液態(tài)物料可直接用管道加入粉碎流化床，而無需對其進行霧化。這樣加料方式簡單，也不易受其固體懸浮物的影響。
　　通常情況下，粉碎流化床僅在加料側的*室加裝內(nèi)粉碎機構。*室稱為粉碎流化室，其余為普通流化室。在粉碎流化室，液態(tài)物料經(jīng)過上述干燥和粉碎過程，形成了含有一定表面水的粉粒狀固體，然后在普通流化室中進行深度干燥。粉碎流化室與普通流化室之間，將布風板以一定的角度向粉碎流化室傾斜，或將整個普通流化室的布風板向粉碎流化室整體傾斜。進入普通流化室的較大顆粒的物料可以返回粉碎流化室被進一步粉碎成更小的顆粒，這樣可以避免大顆粒物料在流化床中沉積，使流態(tài)化干燥過程更為穩(wěn)定，并使干燥產(chǎn)品的含水率和粒徑更加均勻。
　　粉碎流化床具有流態(tài)化干燥的氣固接觸均勻、兩相相對速度較大、操作連續(xù)方便、干燥強度較大、設備簡單緊湊等優(yōu)點。除此之外，由于在粉碎機構的粉碎作用下，物料被粉碎成較小的顆粒，比表面積加大，這樣，便提高了干燥強度。另外，在攪拌的作用下，流化床中的氣泡被打碎，使粉碎流化床更接近于散式流態(tài)化，氣固接觸更加均勻、有效，提高了傳熱傳質性能。
　　目前粉碎流化床干燥機出現(xiàn)幾種結構，但都未實現(xiàn)系列化，用戶可根據(jù)物料情況與制造方。
　　在各種類型流化床中，氣體經(jīng)孔板進入料層，因此產(chǎn)品和氣體呈現(xiàn)錯流流動，氣體除了保持產(chǎn)品流動外，同時也是熱量和質量交換的介質。
　　流化床干燥機引入的熱空氣有兩個作用：一個作用是使物料流態(tài)化，在這個作用中空氣是作為動力源；另一個作用是給被干燥物料提供足夠的熱量，同時容納水蒸汽，此時空氣又作為載熱體和載濕體。為此所用空氣應滿足二者的zui大量，這就不可避免造成能源的無端浪費。在流化床中裝有可通入熱水或蒸汽的加熱管或加熱板，是一種節(jié)能型干燥設備。除由氣體帶入能量外，有部分熱量是浸沒式熱交換器提供的，因而大大減少了氣體流量。由于物料干燥所需大量熱量均由加熱管或加熱板提供，送入的氣體僅作為物料的流化動力和帶走水分的載濕體之用。據(jù)介紹，在相同產(chǎn)量的情況下，所需要的熱量僅為無內(nèi)藏熱管的20%，而相應的氣量也僅為后者的20%～30%左右。在內(nèi)置換熱器流化床中，氣體經(jīng)過孔板吹向料層，粉狀物料和氣體呈錯流，表現(xiàn)出“流態(tài)化”。氣體除了促進物料流動外，同時也是熱量交換的介質。此外，物料密相區(qū)（簡稱“床層”）內(nèi)的盤管與物料充分接觸，也進行熱量交換，經(jīng)干燥或冷卻后的物料溢流排出。
　　流化床的特征是氣體使固體顆粒移動，選擇的氣體速度要保持產(chǎn)品呈流化狀態(tài)，而不是將其風動輸送。移動的料層就像流體一樣，加入的產(chǎn)品連續(xù)向流化床的一端移動，在床層的zui低點保持穩(wěn)定的溢流，使產(chǎn)品排出。
　　所有顆粒如此穩(wěn)定地移動，它們整個表面處于交換過程。盡管顆粒劇烈移動，但產(chǎn)品處理溫和，無任何明顯的磨損。由于出口氣體溫度一般低于zui高的產(chǎn)品溫度，因此該設備具有很高的熱效率。本干燥機的特點是干燥和冷卻能在單臺的聯(lián)合流化床干燥裝置中有效地進行，因此節(jié)省費用。
　?。ㄒ唬﹥?nèi)置換熱器流化床的優(yōu)點
　　與傳統(tǒng)流化床干燥機相比，內(nèi)置流化床干燥機主要優(yōu)點如下：
　?。?）用氣量小，鼓風機能耗低，除塵負荷降低30%~40%左右；
　　（2）熱效率高，蒸汽消耗低。物料與干燥介質接觸面積大，傳熱效果好，熱效率達75%~80%；
　?。?）床內(nèi)溫度分布均勻，避免了局部過熱，較適合于熱敏性物料；
　?。?）操作靈活，而且彈性大，生產(chǎn)能力高；
　　（5）該床既可連續(xù)操作，也可間歇操作，根據(jù)生產(chǎn)需求，可在0%~100%之間調(diào)整生產(chǎn)負荷；
　?。?）停留時間可按實際需要進行調(diào)節(jié)，此外，低溫干燥不易產(chǎn)生靜電；
　?。?）由于其空床氣速為0.5~1.0m/s，因此，物料顆粒破碎率低，對設備磨損小；
　　⑻投資小。該干燥機本身機械運動部件少，裝置投資費用低廉，維修工作量小。