干燥設備選型技術概述

    流化干燥是ZUI近年發展起來的又一干燥技術。經過生產實踐證明它有很多優越性，能實現小設備大生產，由于熱容系數較大和停留時間可任意調節，故對含表面水和需經過降速干燥階段的物料均適用，特別適用于散粒物料的干燥。ZUI近發展起來并已工業化的有下列幾種型式：單層圓筒型、多層圓管型、振動流化床、臥式多室流化床干燥器、攪拌流化床以及內藏熱管流化床等，其中以后者發展得較迅速。目前已在制藥、化肥、食品、塑料、石油化工等工業中廣泛使用。經過幾年的實踐，國內流化干燥無論在操作、設備結構等方面均已發展到較成熟階段。從使用情況看，臥式多室流化干燥器由于結構簡單、操作方便而穩定、物料適應性廣，既能獲得含水均勻的產品，動力消耗又少，是流態化干燥散粒狀物料較理想的設備，今后值得推廣與發展。內藏熱管是流化床對流傳熱和傳導傳熱相結合的產物，具有較高的熱效率，干燥效果也效好，是近年來很受推薦的新機型。

    國內錐形流化床按操作分有三種型式：一種是濃相溢流出料，近年來國內較多在流化造粒方面使用；另一種即噴動床干燥，是由床頂出料，產品在旋風分離器內收集或間歇操作床底出料。這種結構比流化床結構簡單，設備小，產量大，干燥強度高、床層等溫性強、不發生局部過熱。過去僅適用于大顆粒物料（聚氯乙烯），近年來已發展至能應用于細粒物料的干燥。目前在塑料、谷物、制藥等部門使用。但因動力消耗較大，使用受到一定限制。

    在溶液狀或漿狀物料的干燥方面也獲得了較新的發展，除使用得較多的噴霧干燥有了新的發展外，近年來已成功地采用了錐形流化床進行噴霧造粒生產并已逐步在發展和完善中。噴霧流化造粒干燥器首先在化肥上采用，目前已在醫藥、食品等工業中采用。噴霧干燥在國內使用已有二十幾年，在設計和操作等方面都已較成熟。近年來噴霧干燥有以下幾方面的進展：

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

    (2)除熱敏性溶液更加廣泛采用噴霧干燥外，近年漿液也成功地采用了噴霧干燥；

    (3）噴霧干燥與其他干燥技術結合以達到干燥或干燥造粒同時進行的目的，這也是我國干燥技術水平進一步發展的體現；

    (4)目前正在進行低溫噴霧干燥的實驗，它是將含濕量極低而溫度不高的空氣作載體，空氣經過預先脫水干燥，在干燥過程中產品溫度不超過35’C，因此適用于熱敏性物料的干燥，如醫藥、食品脫水等。

    干燥又是工業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％被用于干燥，有些行業的干燥耗能甚至占到生產總耗能的35%，而且這個數字在不斷地增大。同時，運用礦物燃料作為熱源進行干燥操作產生大量的二氧化碳等氣體。干燥設備的尾氣（這些氣體中夾帶一些粉塵）對大氣環境有不良的影響，這對于日益引起全球關注的“環境保護”是一個極大的挑戰。

    幾乎所有的工業都離不開干燥操作，雖然正確地了解干燥及干燥設備的工作機理有助于成功地完成干燥過程，但是仍然需要我們不斷地投人人力和物力去進一步進行干燥技術的研究和開發，以使其在生產高質量產品的同時，有效地利用能源，減少對環境的不利影響，并且更易于實現過程操作和控制。

    一、干燥技木的特點

    干燥技術有很寬的應用領域，面對眾多的產業、理化性質各不相同的物料、產品質量及其他方面千差萬別的要求，干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，在干燥技術的開發及應用中需要具備三個方面的知識和技術。**是需要了解被干燥物料的理化性質和產品的使用特點；第二是要熟悉傳遞工程的原理，即傳質、傳熱、流體力學和空氣動力學等能量傳遞的原理；第三要有實施的手段，即能夠進行干燥流程、主要設備、電氣儀表控制等方面的工程設計。顯然，這三方面的知識和技術不屬于一個學科領域。而在實踐中，這三方面的知識和技術又缺一不可。所以干燥技術是一門跨行業、跨學科的技術。

    現代干燥技術雖已有一百多年的發展史，但至今還屬于實驗科學的范疇。大部分干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。實際應用中，依靠經驗和小規模實驗的數據來指導工業設計還是主要的方式，造成這一局面的原因有以下幾方面：

    原因之一是干燥技術所依托的一些基礎學科，（主要是隸屬于傳遞工程范疇的學科）本身就具有實驗科學的特點。例如，空氣動力學的研究發展還要靠“風洞”實驗來推動，就說明它還沒有脫離實驗科學的范疇，而這些基礎學科自身的發展水平直接影響和決定了干燥技術的發展水平。

    原因之二是很多干燥過程是多種學科技術交匯進行的過程，牽涉面廣、變化因素多、機理復雜。例如在噴霧干燥技術領域里，被霧化的液滴在干燥塔內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、初始速度和方向及周圍其他液滴和熱空氣的流向、流速有關。但這些參數由于傳質、傳熱過程的進行，無時無刻不在發生著變化、而且初始狀態時，無論是液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均勻的。顯然，對于如此復雜、多變的過程只憑借理論計算來進行工程設計是不可靠的。

    原因之三是被干燥物料的種類是多種多樣的，其理化性質也是各不相同。不同的物料即使在相同的干燥條件下，其傳質、傳熱的速率也可能有較大的差異。如果不加以區別對待，就有可能造成不盡人意的后果。例如某些中草藥的干燥，雖然同屬一種藥材，只因為藥材產地或收獲期存在區別就須改變干燥條件，否則產品質量就會受到影響。

    以上三方面的原因決定了干燥技術的開發與應用要以實驗為基礎。但干燥搜術的這些特點往往被人有意或無意地忽視。制造廠商由于實驗裝置缺乏或機型不全（這在我國是一個普遍存在的現象）經?；乇軕龅母稍飳嶒灒脩粲捎诓涣私飧稍锛夹g的特點，也經常放棄進行必要實驗的要求。其結局是裝置使用效果不佳，甚至于造成方案設計失敗。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干燥裝置因達不到使用要求而被閑置的教訓。因此，建設工業干燥裝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，并以實驗結果作為工業裝置設計的依據。這是干燥技術應用的顯著特點。