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同其他工業技術一樣,幹燥技(jì)術在應用過程中也得到長足的進步(bù)。目前(qián)已開發出(chū)的幹燥機的種類已達400多(duō)種,而且有約200多種幹燥機已應用於工業化生產,其中出現了(le)許多新型幹燥機,它(tā)們有(yǒu)的是對普通(tōng)幹燥機進行結構上的改進,有的借鑒(jiàn)吸收了(le)其他幹(gàn)燥機的優點,有的完(wán)全是一種新想法。
幹燥又是工業耗能相當大的一個單元操作,據(jù)資料記(jì)載,發達國家工(gōng)業耗能的14%被用於幹燥,有些行業的幹燥耗(hào)能甚(shèn)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(wéi)熱源進行幹燥操作產生大量的二氧化碳等氣體。幹燥設備的尾氣(這些氣體中夾帶一些粉塵)對大氣環境有不良的(de)影響,這對於日益引起全球(qiú)關注的“環境保護”是一個極大的挑戰。
幾乎所有(yǒu)的工業都離不開幹燥操作,雖然正確地了解幹燥及幹燥設備的工作機理有助於成功地完成幹燥過程,但是仍然需要硬汉视频APP官网下载免费不斷地投人人力和物力去進一步進行幹燥技(jì)術(shù)的研究和開發,以使其在生產高質量產(chǎn)品(pǐn)的同(tóng)時(shí),有效地利用能源,減(jiǎn)少對環境的不利影響,並且更易於實現過程操作和控製。
一、幹燥技木的特點
幹燥技術有很寬的(de)應用領域,麵對眾多的產業、理化性質各不相同的物料、產品質量及其(qí)他方麵千差萬別的要求,幹燥技術是一門跨行業、跨學科、具有實驗科學(xué)性質(zhì)的技術。通常,在幹燥技術的開發及應用中需要具備三個方麵的知識和技術(shù)。第一是需要了解被幹燥物料的理化性質和產(chǎn)品的使用特(tè)點;第二是要(yào)熟悉傳遞工程的原理(lǐ),即(jí)傳質、傳(chuán)熱、流體力(lì)學和空(kōng)氣動力學等(děng)能量傳遞的原理;第三要有實施的手段,即能夠(gòu)進行幹燥流程、主要設備、電氣儀表控製等(děng)方麵的工程(chéng)設計。顯然,這三方麵的知識和技術不(bú)屬於一個學科領域。而在實踐中,這(zhè)三方麵的知識和技術又(yòu)缺一不可。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年的發展史,但至今還(hái)屬於實驗科學的(de)範疇。大部分幹(gàn)燥技術(shù)目前還缺乏能(néng)夠精準指導實踐的科學理論和設計方(fāng)法。實際應用(yòng)中,依靠經驗和小規模實驗(yàn)的(de)數據來指(zhǐ)導工業設計還是主要的方式,造成這一局麵的原因有以下幾方麵:
原因之一是幹(gàn)燥技術所依托的一些基礎(chǔ)學科,(主要是隸屬於傳遞工程範疇的學科)本身就具(jù)有實驗科學的特點。例如,空氣動力(lì)學(xué)的研究發展還要靠“風(fēng)洞”實驗來推動,就說明它還(hái)沒有脫離實驗科學的範疇,而這些基礎學科自身的發(fā)展水(shuǐ)平直接影響和決定了幹(gàn)燥技術的發展水平。
原(yuán)因之二是很多幹燥過(guò)程是多種(zhǒng)學(xué)科(kē)技術交匯進行的(de)過程,牽涉麵廣、變化因素(sù)多、機理(lǐ)複雜。例如在噴霧幹燥技術(shù)領域裏,被霧化的液滴(dī)在幹燥塔內的運(yùn)行軌跡是工程設計的關鍵。液滴的軌(guǐ)跡與自身的體積、質量、初始速度和方(fāng)向及周圍其他(tā)液滴和熱空氣的流向、流速有關。但這些參(cān)數由於傳質、傳熱過(guò)程的進行(háng),無時無(wú)刻不在發生著變化、而且初始(shǐ)狀態(tài)時,無論是液滴的大小還是熱空氣的分布都不可能是均(jun1)勻的。顯然,對於如此複雜、多變的過程(chéng)隻憑借理論計算來進行(háng)工程設計是不可靠的。
原因之三(sān)是被幹燥物(wù)料的種(zhǒng)類是多種多樣的,其理化性質也是各(gè)不相同。不同的物料即使在相同的幹燥條件下,其傳質、傳熱的速(sù)率也可能有較大的差異。如(rú)果不(bú)加以區別(bié)對待,就有可(kě)能造成不(bú)盡人意的(de)後(hòu)果。例如某些中草藥的幹燥,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(fǒu)則產品質量就會受到(dào)影(yǐng)響。
以上三方麵的原因決定了幹燥技術的開(kāi)發與應(yīng)用要以(yǐ)實驗為基礎。但幹燥搜術的這(zhè)些特點往往被人有意或無意地忽視。製造(zào)廠商由於實(shí)驗裝置缺乏(fá)或(huò)機型不全(這在我國是一(yī)個普(pǔ)遍存在的現象)經常回(huí)避應做的幹燥實驗,而用戶由(yóu)於不了解幹燥技術的特點,也經常放棄進(jìn)行必要實驗的要求。其結局是裝置使用效果不佳,甚至(zhì)於造(zào)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(zhuāng)置因達不到使用要求而被閑置的教訓。因此,建(jiàn)設工業幹燥裝置尤其是較大的裝置之前,一(yī)定要進行充分的、有說服力的實驗,並以(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、各具用途也是幹燥技術的一個特點。每一種技術都有自己適宜應用的(de)領(lǐng)域。在工程實踐中(zhōng),要根據具(jù)體情況選擇適用(yòng)的幹燥技術種類。這對投資費用、操作成本、產品質量、環保要求等方都會產生重大的影響。例如某一企業,在(zài)白炭黑濾(lǜ)餅幹燥(zào)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型式。^終(zhōng)結(jié)果證明(míng)這三種技(jì)術各有所長(zhǎng)。箱式幹(gàn)燥(zào)生(shēng)產白(bái)炭黑雖然生產效(xiào)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(zào)設備緊湊、投資少、生產效率高,但所生成的(de)橡膠製品(pǐn)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(zhě)間(jiān)居中,但具有產(chǎn)品流動性(xìng)好、粉塵(chén)汙染小(xiǎo),深受用戶及(jí)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為先進的問題,曾在我國幹燥界引發過爭論。其實,三種設備各有(yǒu)特點,選用哪種機型要看用戶(hù)自身的條(tiáo)件和產品要求。不存在哪種技術更為(wéi)先(xiān)進的結論(lùn)。類(lèi)似的例子有很多,都表明(míng)了幹燥設備種類繁多、各具用途的特點。所以在應(yīng)用中要仔細(xì)比較、慎重選擇技術方案,而通過幹燥實驗來考核技術方案也是(shì)必不(bú)可(kě)少的步驟。
二、工業幹(gàn)燥裝置的發展現狀
幹燥在許多生產中(zhōng)是(shì)一個^重要的單元操作,因為(wéi)幹燥在這裏不僅(jǐn)是簡單的固液分離過程,更重要的常常是生產過程的^後一道工(gōng)序,產品的(de)質量、劑(jì)型在很(hěn)大程度上取決於幹燥技(jì)術(shù)和設備的綜(zōng)合運用情況。從經濟角度考慮,幹(gàn)燥器價格昂貴,工程(chéng)投資(zī)較大。另一方麵,幹燥又是高耗能過程,熱效率在15%一(yī)80%這樣大的範圍(wéi)內波動,而設備的運轉費用與幹燥器的設計選型(xíng)有非常密切的關係(xì),所以企(qǐ)業(yè)的決策者對此(cǐ)曆(lì)來都比較重視。被幹燥物(wù)料的品種有許多,它們的理化(huà)性質又有很大差異(yì)。甚(shèn)至同一品(pǐn)種不同的生產工藝、同一品種不同的產品要求,導致幹(gàn)燥條件可能都有區別,所以就(jiù)決(jué)定了幹燥工程的複雜性。由此可見,幹燥過程較其他的單元操作具有更高的技術性。
我國幹燥設備在解放前基本是空白,隻有烘房、烘箱和滾(gǔn)筒幹燥機,幹燥技術落後、生(shēng)產設備原始。到1957年才出現了真空耙式幹燥機,1964年以後幹燥技術有了較快的(de)發展(zhǎn)。縱觀(guān)我國(guó)幹燥技術及設備的發展史,在幾十年間經曆由簡到繁、由低級到高級的發展階段,現在常用於(yú)生產的(de)幹燥設備(bèi)有十餘類三十多(duō)個係列,加上組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計,合理地選(xuǎn)用這些幹(gàn)燥(zào)設備也不是一件易事,選(xuǎn)型的前(qián)提是了解這些設備的基本(běn)工作原理、結構特點以及適用物料範圍,這樣在選型時(shí)才避免(miǎn)走彎路。
近些年(nián)來,由於幹燥技術的發展,給篩選設備帶來了更(gèng)多的(de)複雜因素。即使是幹燥設備的設計(jì)、製造或使(shǐ)用者(zhě)也常常弄不清如何去選擇合適的設備。由於幹燥設備的推銷(xiāo)者在市場上隻(zhī)是對他們推銷的幹燥機種類感興趣,而對其他種類則並不介紹,這樣,用戶就隻得借(jiè)助於有關的現(xiàn)代幹(gàn)燥技術參考資料決(jué)定對設備的^後選擇。毫(háo)無疑問,用戶很需要由推銷者提供的實驗室,實驗範圍(wéi)及技術經濟方麵的資料。因此,就必須熟悉(xī)大多數(shù)幹燥設備(bèi),才(cái)有可(kě)能選出合理的(de)設備。應該強調的是(shì),在特(tè)定的生產運行狀(zhuàng)態(tài)中,很有可能有很多較適用的幹燥機,但也必須(xū)知道,在特定的工作(zuò)狀(zhuàng)態中,沒有一個嚴格的規則規定出極(jí)^的(de)^佳幹燥設備(bèi),每一種產(chǎn)品都有自己獨特的生(shēng)產方(fāng)式。影響^佳幹(gàn)燥裝置選擇的因素很多,如選擇間歇幹燥還是連續幹燥、礦物燃料的消耗、電耗、地方(fāng)環境法(fǎ)或噪音汙染限製等。產(chǎn)品產量對幹燥機的選擇更是一個主要因(yīn)素。
三、幹燥設備(bèi)使(shǐ)用概(gài)況
前麵提(tí)到,幹燥設備是在(zài)許多工業生產中大量應用。多年來已有多(duō)種機型用於工業化(huà)生產中,如氣流幹燥器、流化床幹燥器、噴霧幹燥器、滾筒幹燥機、耙(pá)式幹燥器、冷凍幹(gàn)燥機(jī)、紅外(wài)線(xiàn)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(xìng)質各不相同,處理的物料有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(gàn)燥技術和設備也得到了迅速發(fā)展。在散粒狀物料的幹(gàn)燥方麵,近(jìn)幾年來流態化技術獲得了更加廣泛的應用和(hé)新的發展。流(liú)態化幹燥充分改善了氣固相接觸條件(蒸發(fā)表麵(miàn)積增大),物料的劇(jù)烈攪動,大大(dà)減少了氣膜阻力,給傳熱介質(zhì)創造了極為有利(lì)的條件。除了國內在幹燥技術中使(shǐ)用較早的氣流幹燥獲(huò)得較(jiào)迅(xùn)速(sù)發展外(wài),近年來流化幹燥設備發展得^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(gàn)燥器,分述如下。
直管氣流幹燥器(qì)是國內使用較早的流(liú)化幹燥設(shè)備,經數年來的(de)生產實踐認(rèn)為氣流幹燥對散(sàn)粒狀物料,特別是熱敏(mǐn)性物料的幹燥(zào),還是比較理想的幹燥設備。它無論生產量,占地麵積等方麵均(jun1)比烘箱幹燥優(yōu)越,因此目(mù)前在製藥、塑料、食品、化肥等工業中使用的更加廣泛(fàn)。但氣流幹燥還存在熱利用率較低、設備高、氣固兩相相對速度(dù)較低等缺點。近年(nián)來創(chuàng)製了脈衝氣流(liú)幹燥器、旋風(fēng)氣流幹燥器、粉碎氣流幹(gàn)燥器等(děng)新型氣流設備,克服了直管氣流幹燥的(de)缺點(diǎn)。粉(fěn)碎氣流除降低高度外,還擴(kuò)大了氣流幹燥器的使用範圍,使易氧化的物料能用空氣作為幹燥介質,既降低了幹燥動力消耗,又提高(gāo)了產品(pǐn)的產(chǎn)量和質量,此外還采用了多級氣流幹(gàn)燥流程和組合氣流(liú)幹燥流(liú)程,在氣流幹燥器的應用上,許多工程采用了二級串(chuàn)聯方式,在有些物料的幹燥上更加合(hé)理,也提高了熱效率。直管氣流幹燥在生產操作方麵已(yǐ)很成熟。脈衝氣流、旋風氣流幹燥已工業化多年,操(cāo)作已較成熟,但(dàn)理論設計方麵還很缺少。在今後的實踐發展中(zhōng)還需進(jìn)一步完善。
大(dà)部分熱敏性較(jiào)強和易氧化的物料,均采用氣流幹燥。一般能將初(chū)濕為10%一25%的物(wù)料幹燥(zào)至1%-0.05%,被幹燥的物料粒(lì)度一般在60-100目,產量一般在100 - 200kg/h。目前(qián)國內在製藥、食品、塑料等(děng)工業中廣泛使用。隨著我國生產(chǎn)技術的飛速發展,氣流幹燥在今(jīn)後的工業生產中必定應(yīng)用得(dé)更加廣泛。
流化幹燥是^近年發展起(qǐ)來的又一幹燥技(jì)術。經過生產實踐證明它有很多(duō)優越性,能實現(xiàn)小設備大生產,由於熱容係數較大和(hé)停留時間可任意調節,故對含表麵水和需經過降速幹燥階段的(de)物料均適用,特別適用於散粒物料(liào)的幹(gàn)燥。^近發展起來(lái)並已工業化的有下列幾種(zhǒng)型(xíng)式:單層圓筒型、多層圓管型(xíng)、振(zhèn)動流化(huà)床、臥式多(duō)室流(liú)化床幹燥器、攪拌流化床以及(jí)內藏熱管流化床等,其(qí)中以後者(zhě)發展得(dé)較迅(xùn)速(sù)。目前已在製藥、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,國內流化幹燥無論在操作、設備結構等方麵均已發展到(dào)較成熟階段(duàn)。從使用情(qíng)況看,臥式多室流(liú)化幹燥(zào)器由(yóu)於結構簡單、操作方便而穩定、物料適應性廣,既能獲得含水(shuǐ)均勻的產品(pǐn),動力消耗又少,是流態化幹燥散粒狀物料較理想的設備,今後值得推廣與發展。內藏熱管是流化床對流傳熱(rè)和傳導傳熱相結合的產物,具有較高的熱效率,幹燥效果也效好,是近年來(lái)很受推(tuī)薦的新機型。
國內(nèi)錐形流(liú)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(liú)化造粒方麵使(shǐ)用;另(lìng)一種即(jí)噴動床幹燥,是由(yóu)床頂出料,產品在旋風分(fèn)離器內收集或間歇操作床底出料(liào)。這種(zhǒng)結構(gòu)比流化床結構簡單,設備(bèi)小,產量大,幹燥強度高、床層等溫性強、不發生局部過熱。過去僅適用(yòng)於大顆粒物料(聚氯乙烯),近年來已發展至能應用(yòng)於(yú)細粒物料的幹燥。目前在塑(sù)料、穀物、製藥等部門使用。但因動力(lì)消耗較大,使用受到一定限製。
在溶液狀或漿狀物料的幹(gàn)燥方麵也獲得了較新的發展,除使用得較多的(de)噴霧幹燥有了(le)新的發展外,近年來已成功地采用(yòng)了錐(zhuī)形流化床進行噴霧(wù)造粒(lì)生產並已逐步在(zài)發展和完善中。噴霧流化造粒幹燥(zào)器首先在(zài)化肥上采(cǎi)用,目(mù)前已在醫藥、食品等工業中采用。噴霧幹(gàn)燥在國內使用已有(yǒu)二十幾年,在設計和(hé)操作等方麵都已較成熟。近年來噴霧(wù)幹燥有(yǒu)以下幾方麵的進(jìn)展:
(1)幹燥(zào)室(shì)除向(xiàng)大型化發展外,噴頭霧化器(qì)性能方麵有關單位也作較(jiào)多(duō)的(de)實(shí)驗研究工作,並(bìng)取得了顯著效(xiào)果;
(2)除熱敏性溶液(yè)更(gèng)加廣泛采用噴霧幹燥(zào)外,近年漿液也成功地采用了噴霧幹燥;
(3)噴霧(wù)幹燥設備與其(qí)他幹燥技術結合以達到幹(gàn)燥或幹燥造粒同時進(jìn)行的目的,這也是我國幹燥技術水平(píng)進一步發展(zhǎn)的體(tǐ)現;
(4)目前正在(zài)進行低溫噴霧幹燥的(de)實驗,它是將含濕量極(jí)低而溫度不高的空氣作(zuò)載(zǎi)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、食品脫水等。
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