干燥设备选型技术概述

    流化干燥是ZUI近年发展起来的又一干燥技术。经过生产实践证明它有很多优越性，能实现小设备大生产，由于热容系数较大和停留时间可任意调节，故对含表面水和需经过降速干燥阶段的物料均适用，特别适用于散粒物料的干燥。ZUI近发展起来并已工业化的有下列几种型式：单层圆筒型、多层圆管型、振动流化床、卧式多室流化床干燥器、搅拌流化床以及内藏热管流化床等，其中以后者发展得较迅速。目前已在制药、化肥、食品、塑料、石油化工等工业中广泛使用。经过几年的实践，国内流化干燥无论在操作、设备结构等方面均已发展到较成熟阶段。从使用情况看，卧式多室流化干燥器由于结构简单、操作方便而稳定、物料适应性广，既能获得含水均匀的产品，动力消耗又少，是流态化干燥散粒状物料较理想的设备，今后值得推广与发展。内藏热管是流化床对流传热和传导传热相结合的产物，具有较高的热效率，干燥效果也效好，是近年来很受推荐的新机型。

    国内锥形流化床按操作分有三种型式：一种是浓相溢流出料，近年来国内较多在流化造粒方面使用；另一种即喷动床干燥，是由床顶出料，产品在旋风分离器内收集或间歇操作床底出料。这种结构比流化床结构简单，设备小，产量大，干燥强度高、床层等温性强、不发生局部过热。过去仅适用于大颗粒物料（聚氯乙烯），近年来已发展至能应用于细粒物料的干燥。目前在塑料、谷物、制药等部门使用。但因动力消耗较大，使用受到一定限制。

    在溶液状或浆状物料的干燥方面也获得了较新的发展，除使用得较多的喷雾干燥有了新的发展外，近年来已成功地采用了锥形流化床进行喷雾造粒生产并已逐步在发展和完善中。喷雾流化造粒干燥器首先在化肥上采用，目前已在医药、食品等工业中采用。喷雾干燥在国内使用已有二十几年，在设计和操作等方面都已较成熟。近年来喷雾干燥有以下几方面的进展：

    (1)干燥室除向大型化发展外，喷头雾化器性能方面有关单位也作较多的实验研究工作，并取得了显著效果；

    (2)除热敏性溶液更加广泛采用喷雾干燥外，近年浆液也成功地采用了喷雾干燥；

    (3）喷雾干燥与其他干燥技术结合以达到干燥或干燥造粒同时进行的目的，这也是我国干燥技术水平进一步发展的体现；

    (4)目前正在进行低温喷雾干燥的实验，它是将含湿量极低而温度不高的空气作载体，空气经过预先脱水干燥，在干燥过程中产品温度不超过35’C，因此适用于热敏性物料的干燥，如医药、食品脱水等。

    干燥又是工业耗能相当大的一个单元操作，据资料记载，发达国家工业耗能的14％被用于干燥，有些行业的干燥耗能甚至占到生产总耗能的35%，而且这个数字在不断地增大。同时，运用矿物燃料作为热源进行干燥操作产生大量的二氧化碳等气体。干燥设备的尾气（这些气体中夹带一些粉尘）对大气环境有不良的影响，这对于日益引起全球关注的“环境保护”是一个极大的挑战。

    几乎所有的工业都离不开干燥操作，虽然正确地了解干燥及干燥设备的工作机理有助于成功地完成干燥过程，但是仍然需要我们不断地投人人力和物力去进一步进行干燥技术的研究和开发，以使其在生产高质量产品的同时，有效地利用能源，减少对环境的不利影响，并且更易于实现过程操作和控制。

    一、干燥技木的特点

    干燥技术有很宽的应用领域，面对众多的产业、理化性质各不相同的物料、产品质量及其他方面千差万别的要求，干燥技术是一门跨行业、跨学科、具有实验科学性质的技术。通常，在干燥技术的开发及应用中需要具备三个方面的知识和技术。**是需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点；第二是要熟悉传递工程的原理，即传质、传热、流体力学和空气动力学等能量传递的原理；第三要有实施的手段，即能够进行干燥流程、主要设备、电气仪表控制等方面的工程设计。显然，这三方面的知识和技术不属于一个学科领域。而在实践中，这三方面的知识和技术又缺一不可。所以干燥技术是一门跨行业、跨学科的技术。

    现代干燥技术虽已有一百多年的发展史，但至今还属于实验科学的范畴。大部分干燥技术目前还缺乏能够精准指导实践的科学理论和设计方法。实际应用中，依靠经验和小规模实验的数据来指导工业设计还是主要的方式，造成这一局面的原因有以下几方面：

    原因之一是干燥技术所依托的一些基础学科，（主要是隶属于传递工程范畴的学科）本身就具有实验科学的特点。例如，空气动力学的研究发展还要靠“风洞”实验来推动，就说明它还没有脱离实验科学的范畴，而这些基础学科自身的发展水平直接影响和决定了干燥技术的发展水平。

    原因之二是很多干燥过程是多种学科技术交汇进行的过程，牵涉面广、变化因素多、机理复杂。例如在喷雾干燥技术领域里，被雾化的液滴在干燥塔内的运行轨迹是工程设计的关键。液滴的轨迹与自身的体积、质量、初始速度和方向及周围其他液滴和热空气的流向、流速有关。但这些参数由于传质、传热过程的进行，无时无刻不在发生着变化、而且初始状态时，无论是液滴的大小还是热空气的分布都不可能是均匀的。显然，对于如此复杂、多变的过程只凭借理论计算来进行工程设计是不可靠的。

    原因之三是被干燥物料的种类是多种多样的，其理化性质也是各不相同。不同的物料即使在相同的干燥条件下，其传质、传热的速率也可能有较大的差异。如果不加以区别对待，就有可能造成不尽人意的后果。例如某些中草药的干燥，虽然同属一种药材，只因为药材产地或收获期存在区别就须改变干燥条件，否则产品质量就会受到影响。

    以上三方面的原因决定了干燥技术的开发与应用要以实验为基础。但干燥搜术的这些特点往往被人有意或无意地忽视。制造厂商由于实验装置缺乏或机型不全（这在我国是一个普遍存在的现象）经常回避应做的干燥实验，而用户由于不了解干燥技术的特点，也经常放弃进行必要实验的要求。其结局是装置使用效果不佳，甚至于造成方案设计失败。在我国，这样的事例屡见不鲜，曾有过一套价值2000万元人民币的工业干燥装置因达不到使用要求而被闲置的教训。因此，建设工业干燥装置尤其是较大的装置之前，一定要进行充分的、有说服力的实验，并以实验结果作为工业装置设计的依据。这是干燥技术应用的显著特点。