幹燥設備選型技術總（zǒng）結

同其他（tā）工業技術一樣，幹燥技（jì）術在應用過程中（zhōng）也得到長足（zú）的進（jìn）步。目前已開發出的幹燥機的種類已達400多種，而且有約（yuē）200多種幹燥機已應用於工業（yè）化生（shēng）產，其中出現了許多新型幹燥機，它們有的是對普（pǔ）通幹燥機進行結構（gòu）上的改進，有的借鑒（jiàn）吸（xī）收了其他（tā）幹燥機的優點，有的完全是一種新想法。

    幹燥又是工（gōng）業（yè）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14％被用於（yú）幹燥，有些行業的（de）幹燥耗能甚至占到生產總耗能的35%，而且這個（gè）數字在不斷地增大。同時，運用礦物燃料作為熱源進行幹燥操作產生大（dà）量的二氧化碳等氣體。幹燥設（shè）備的尾氣（這些氣體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有（yǒu）不良的（de）影響，這對於（yú）日益引（yǐn）起全球關注的“環境保護（hù）”是一個極大的挑戰。

    幾（jǐ）乎所有的工業都（dōu）離不開（kāi）幹燥操（cāo）作，雖然正確地了解幹燥及幹燥設備的工作機理（lǐ）有助於成功地完成幹燥過程，但是仍然需要我們不斷地投人人力和物力去進一步進行幹燥技（jì）術的研究和開發，以使其在生產高（gāo）質量產品的同時（shí），有（yǒu）效地利用能源，減少對環境的不利影響（xiǎng），並且更易於實現過程操作和（hé）控製。

    一（yī）、幹燥技木的特點

    幹燥技術有很寬的應用領域，麵對眾多的產業、理化性質各不相同（tóng）的物（wù）料、產品質量及其他方麵千差萬別的要求，幹燥技（jì）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（jì）術的（de）開發及應用中需要具備三個方麵的知識和技術。第一是需要了解被（bèi）幹（gàn）燥物料的理化性質和（hé）產品的使用特（tè）點；第二是（shì）要熟（shú）悉傳（chuán）遞工程的原理，即傳質、傳熱、流體力學和空氣（qì）動力學等能量傳遞的原理；第三要有實施的手段，即能夠進行幹燥流程、主要設備、電氣儀表控（kòng）製等方麵的工程設計。顯然，這三方麵的知識（shí）和技術不屬於一個學科（kē）領域（yù）。而在實踐中，這三方麵的知識和（hé）技術又缺一不可。所以幹燥技術是一門跨行（háng）業、跨學科的技術。

    現代幹燥技術雖已有一百（bǎi）多年的發（fā）展史，但（dàn）至（zhì）今還屬於實驗科學的（de）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（fǎ）。實際應用（yòng）中，依靠經驗和小規模實驗的數據來指導工業設計（jì）還是主要的方式，造成這一局麵的原因有以下幾方麵（miàn）：

    原因（yīn）之一是（shì）幹燥技術所依托的一些基礎學科，（主要是隸屬於傳（chuán）遞工程範疇的（de）學科）本身就具（jù）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（dòng），就說明它還沒有脫離實（shí）驗科學（xué）的（de）範疇，而這些基礎學科自身的發展水平直接影響和決定了幹燥技術的發展水平。

    原因之（zhī）二是很多幹燥過程是多（duō）種學科技術交匯進行的過程，牽涉（shè）麵廣、變化因素多、機理複雜。例如（rú）在噴霧（wù）幹燥技術領域裏，被霧化的液滴在幹燥塔內的（de）運行軌跡是工程設計的關鍵。液滴的軌跡（jì）與自身的（de）體積、質量、初始速度和方向及周圍其他液滴和熱（rè）空氣的流向、流（liú）速有（yǒu）關（guān）。但這些參數由（yóu）於傳質、傳熱過程的進行，無時無刻不在發（fā）生著變（biàn）化、而且初始狀態時，無論是液滴的（de）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、多（duō）變的過程（chéng）隻憑借（jiè）理論計算來進行工（gōng）程設計是不可靠的。

    原因之三是被幹燥物料的種類是多種多樣的，其理化性（xìng）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、傳熱的（de）速率也可能有較大的差異。如果不加以區別對待，就有可（kě）能造成不盡人意的後果。例如某些中草藥的（de）幹燥，雖然同屬一種藥材，隻因為藥材產地或收獲期存在區別就須改變幹燥條件，否則產品質量就會受到影響。

    以上三方麵的（de）原（yuán）因決定（dìng）了幹燥（zào）技術的開發與應用要以實驗為基礎。但幹（gàn）燥搜術的這些特點往往被人有意或無（wú）意地忽視。製造廠商由於實驗裝置缺乏或機型（xíng）不全（這在我國是一個普遍存在的現象）經常回避應做的幹燥實驗，而用戶由於不了解（jiě）幹燥（zào）技術的特點，也經常放棄進行必要實（shí）驗的（de）要求。其結（jié）局是裝置使用效（xiào）果不佳，甚至於造成方案設計失（shī）敗。在我國，這（zhè）樣的事例（lì）屢見不鮮，曾（céng）有過（guò）一套價值2000萬元人（rén）民幣的工業幹燥裝置因達不到使用要求而被閑置的教訓。因此，建設（shè）工業幹燥裝置尤其是（shì）較大的（de）裝置之前，一定要進行（háng）充分的、有說服（fú）力的實驗，並（bìng）以（yǐ）實驗結果作為工業裝置設計的依據。這是幹燥技術應用的顯著特點。

    此外，幹燥設備種類繁多、各具用途也是幹燥（zào）技術的一（yī）個特點。每一（yī）種技術都有自己適宜（yí）應用的領域。在工程實踐中，要根據具（jù）體情（qíng）況（kuàng）選擇適用的（de）幹燥技術種類。這對投資費用、操作成本、產品質量（liàng）、環保（bǎo）要求（qiú）等方都會產生（shēng）重大的影響。例如某一企業，在白炭黑濾餅幹燥上曾經分（fèn）別選用過箱式（shì）幹燥、噴霧幹燥、旋轉（zhuǎn）氣流（liú）快速幹燥三種型式。^終結果證明這三（sān）種（zhǒng）技術各（gè）有所長。箱式幹燥生產白炭黑雖然（rán）生產效率低、人員勞動強度大，但產品質量好。與橡膠混煉後所生成的製品扯斷強度值較高。旋轉氣流快速幹燥設備緊湊、投資少、生產（chǎn）效率高（gāo），但所生成的橡膠製品的強度指標卻是三者間^差的。噴霧幹燥生產白炭黑，產品各項指標在三者間（jiān）居中（zhōng），但具有產品流動性好、粉塵汙染小，深（shēn）受用戶及操作者歡迎的特點。在20世紀（jì）90年代，為白炭黑生（shēng）產中采（cǎi）用哪種幹燥方式（shì）更為先進（jìn）的問題，曾在我國幹燥界（jiè）引發過爭論。其實，三種設備各有特點，選用哪種機型要看用戶自身（shēn）的條件和產（chǎn）品要求。不存在哪種技術更為先進的結論。類（lèi）似的例子有很多，都（dōu）表（biǎo）明了幹燥設備種類繁多、各具用途的特（tè）點。所以在應用中要仔細比較、慎重選（xuǎn）擇技術方案，而通過幹燥實驗來考核（hé）技（jì）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

    幹燥在許多生產中是一個^重要的單元操作，因為幹燥在這裏不僅是簡（jiǎn）單的固液分離過程，更重（chóng）要的常常是生產（chǎn）過程的^後一道工序（xù），產品的質量、劑型在很大程度（dù）上取決於幹燥技術和設備的（de）綜合運用（yòng）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，幹燥又是高耗能（néng）過程，熱效率在15%一80%這樣大的（de）範（fàn）圍內波（bō）動，而（ér）設（shè）備的（de）運轉費用與幹燥器的設計選型有非常密切的關係，所（suǒ）以企業的（de）決策者對此（cǐ）曆來都比較重視。被幹燥物料的品種有許多，它們的理化性質又有很大差異。甚至同一品種（zhǒng）不同的生產工藝、同一品種不同的產品要求，導致幹燥條件（jiàn）可能都有（yǒu）區（qū）別，所以就決定（dìng）了幹燥工程的複雜性。由此可見（jiàn），幹燥過（guò）程較其他的單元操作具有更高的技術性。

    我（wǒ）國幹燥設備在解放前基（jī）本是空白，隻有烘房、烘箱和滾筒幹燥機，幹燥技術落後、生產設備原始。到1957年（nián）才出現了真空耙式幹燥機，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（jǐ）十年間經曆由簡到繁、由低級到高（gāo）級的發展（zhǎn）階段，現在常用於生產的幹燥設備有十餘類三十多（duō）個係列（liè），加（jiā）上組（zǔ）合幹燥設備約有五十幾種，再加上專用幹燥設備就更難於統（tǒng）計，合理地選用這些幹燥設備也（yě）不是一件易事，選型的前提是了解這些設（shè）備的基本工作原理、結構特點以及適用物料範圍（wéi），這樣在選型（xíng）時才（cái）避免走（zǒu）彎路。

    近些（xiē）年來，由於幹燥技術的發展，給篩選設備帶來了（le）更多的複雜因素。即使是幹燥設備的設計、製造或使用者也（yě）常常弄不清如何去選擇合適的設備。由於幹燥設備的推銷者在市場上隻（zhī）是對他們推銷的幹燥機種類感興趣，而對其他（tā）種類則並不介紹，這樣，用戶就隻得借助於有關的現代（dài）幹燥技術（shù）參考資料決定對設備的^後選擇。毫無疑問，用戶很需要（yào）由推銷者提（tí）供（gòng）的實驗室，實驗範圍及技術經濟（jì）方麵的資料。因此，就必須熟悉大多數幹燥設備，才（cái）有可能選出合理的設（shè）備。應該強調的是，在特定的生產（chǎn）運行狀態中，很有可（kě）能有很多較適（shì）用的幹燥機，但也必（bì）須知道（dào），在特（tè）定的工作狀態中，沒有一個嚴格的規則規定出（chū）極^的^佳幹燥設備（bèi），每一種產（chǎn）品都有自己獨特的（de）生產方式。影響^佳幹燥裝置選擇的因素很多，如選擇間歇幹燥還是連續幹燥、礦物燃料（liào）的（de）消（xiāo）耗、電耗、地方（fāng）環境法或噪（zào）音（yīn）汙染限製等。產品產量對幹（gàn）燥機的選擇更是一個主要因素。

    三、幹燥設備使用概（gài）況

    前麵提到，幹燥設（shè）備是在許多工業生產中大量應用。多年來已有多種機型用於工業（yè）化生產中，如氣流幹燥器、流化床幹燥（zào）器、噴霧幹燥器、滾（gǔn）筒幹（gàn）燥機、耙式幹燥器、冷凍幹燥機、紅外線幹燥及組合式幹燥等達幾十種之多。為什麽（me）幹燥設備類型很多呢？這主要是由於幹燥物（wù）料型態、性質各不相同，處（chù）理的物料有（yǒu）各種不同的具體要求所致。

    隨著我國各行業的生產技術的飛躍發展，國內幹燥技（jì）術和設備也得到了迅速發展（zhǎn）。在散粒（lì）狀物料的（de）幹燥方麵，近（jìn）幾年來流態化技術獲得了更（gèng）加廣泛的應（yīng）用和（hé）新的發展。流態化幹燥充分改善了氣固相接觸條件（蒸發表麵積增大（dà）），物料的劇烈攪動，大大減少了氣膜阻（zǔ）力，給傳熱介質創造了極為有利的條件。除了國內在幹燥技（jì）術中使用較早的氣（qì）流幹燥獲得（dé）較迅（xùn）速發展外，近年來流化幹燥（zào）設備發展得^快。主要表現在利用流態化技術結合各種被幹燥物料特性和要求創製了很多新型高效的流態化幹燥器，分述如下。

    直管氣流幹燥器是國內使用（yòng）較早的流化（huà）幹（gàn）燥（zào）設備，經數（shù）年來的（de）生產實踐認為氣流幹燥對散粒狀物料，特別是（shì）熱敏（mǐn）性物（wù）料（liào）的幹燥，還是比較理想的幹燥設（shè）備（bèi）。它無論生產量，占地麵積等方麵均比烘箱幹燥優越，因此目前（qián）在製藥、塑料、食（shí）品、化肥等工業中使用的更（gèng）加廣泛。但氣流幹燥還存在熱（rè）利用率較低、設備高、氣（qì）固兩相相對速度較低等缺點。近年來創製了脈衝氣流幹燥器（qì）、旋風氣流幹燥器、粉碎（suì）氣流幹（gàn）燥器等新型（xíng）氣流設備，克服了直管（guǎn）氣流幹燥（zào）的缺點。粉碎氣流除降低高度外，還擴大（dà）了氣流幹燥器的使用範圍，使易氧化的（de）物料（liào）能用空氣作為幹燥介（jiè）質，既降低（dī）了幹燥動力消耗（hào），又提高了產品的（de）產量和（hé）質量，此外還采用了多級氣流幹燥流程和組合氣流幹燥流程，在氣流幹燥器的應（yīng）用（yòng）上，許多工程采用（yòng）了二級串（chuàn）聯方式，在有些物料（liào）的幹燥上更加合理，也提高了熱（rè）效率。直管氣流幹燥在生產（chǎn）操作方麵已很成熟。脈衝（chōng）氣（qì）流、旋風氣流幹燥已（yǐ）工業化多年，操作已較成熟，但理（lǐ）論設計方麵還很缺少。在今後（hòu）的實踐發展中（zhōng）還需進一步完善。

    大部分熱敏性較強和易氧化的物料（liào），均采用氣流（liú）幹燥。一般（bān）能將初濕為10%一（yī）25％的物（wù）料幹燥至1%-0.05%，被幹燥的物料粒度一（yī）般在60-100目，產量一般（bān）在100 - 200kg/h。目前國內（nèi）在（zài）製藥、食品、塑料等（děng）工業中廣泛使（shǐ）用。隨著我國生產技術的（de）飛速發（fā）展，氣流（liú）幹燥在（zài）今後的（de）工業生產中必定應用得（dé）更加廣（guǎng）泛。

    流化幹燥是^近年發展起來的又一幹燥技術。經過生產（chǎn）實踐證明它有很多優越性，能實現小設備大生產（chǎn），由於熱容係數較（jiào）大和停留時間可（kě）任意調節，故對含表麵水和需經過降速幹燥階段的物料均適用，特別適用於散粒物（wù）料的幹燥。^近發展起來並已工業（yè）化的有下列（liè）幾種型式：單層圓筒型、多（duō）層圓管（guǎn）型、振動流化床、臥式多（duō）室流化床幹燥（zào）器、攪拌流化床以及內藏熱管流化床等，其中以（yǐ）後者發展得較迅速。目前已在製藥、化肥、食品、塑料、石油化（huà）工等工業中廣（guǎng）泛使用。經過（guò）幾（jǐ）年的實踐，國內流化幹燥（zào）無論在操作、設備結構等方麵均已發展到較成熟階段（duàn）。從使用（yòng）情況看，臥式多室流（liú）化幹燥器由於結構簡單、操作方便而穩定、物料適應性廣，既能獲（huò）得含（hán）水均勻（yún）的產品，動力消耗又少，是（shì）流態化幹燥散粒狀（zhuàng）物料（liào）較（jiào）理想的設備，今後值得推廣與發（fā）展。內藏熱管是流化床對流傳熱（rè）和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（jiàn）的新機型。

    國內錐形（xíng）流化床按（àn）操作分有三種型式：一種是濃相溢（yì）流出料（liào），近年（nián）來國內較多在流化造粒方麵（miàn）使用；另（lìng）一種（zhǒng）即噴動床幹燥，是由床頂（dǐng）出料，產（chǎn）品（pǐn）在旋（xuán）風分離器內收集（jí）或間歇操作床底出料。這種結構比（bǐ）流化床結構簡單，設備小，產量（liàng）大，幹燥強度高、床層等溫性強、不發生（shēng）局部過熱。過去僅適用於大顆粒物（wù）料（聚氯乙烯），近年來已發展至能應用於細粒物料的幹燥。目前（qián）在塑（sù）料、穀物、製藥等（děng）部門使用。但因動（dòng）力消耗較大，使（shǐ）用受（shòu）到一定限（xiàn）製。

    在溶液狀（zhuàng）或漿狀物料的幹燥方麵也獲得了較新的發展，除使用得較多的噴霧幹燥（zào）有了新的發展外，近（jìn）年來已成功地（dì）采用了錐形流化床進行噴（pēn）霧造粒生產並已逐步在發（fā）展（zhǎn）和完善中。噴霧流（liú）化造粒（lì）幹燥器首先在化肥上采用，目前已在醫藥、食品等工業中采用。噴霧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。近年來噴霧幹燥有以下幾方麵的進展：

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

    (2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴霧（wù）幹燥外，近年漿液也成功地采用了（le）噴霧幹（gàn）燥；

    (3）噴霧幹燥設備與其（qí）他幹燥技術結合以（yǐ）達（dá）到幹燥或幹燥造粒同時進行的目的，這也是我國（guó）幹燥（zào）技術水平（píng）進一步發（fā）展（zhǎn）的體現；

    (4)目前正在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，在幹燥過程中產品溫（wēn）度不超過35’C，因此適用於熱敏性物料的幹燥，如醫藥、食品脫（tuō）水等。