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同其他工業技術一樣,干燥技術在應用過程中也得到長足的進步。目前已開發出的干燥機的種類已達400多種,而且有約200多種干燥機已應用于工業化生產,其中出現了許多新型干燥機,它們有的是對普通干燥機進行結構上的改進,有的借鑒吸收了其他干燥機的優點,有的完全是一種新想法。
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。第一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?,而用戶由于不了解干燥技術的特點,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。
此外,干燥設備種類繁多、各具用途也是干燥技術的一個特點。每一種技術都有自己適宜應用的領域。在工程實踐中,要根據具體情況選擇適用的干燥技術種類。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,在白炭黑濾餅干燥上曾經分別選用過箱式干燥、噴霧干燥、旋轉氣流快速干燥三種型式。最終結果證明這三種技術各有所長。箱式干燥生產白炭黑雖然生產效率低、人員勞動強度大,但產品質量好。與橡膠混煉后所生成的制品扯斷強度值較高。旋轉氣流快速干燥設備緊湊、投資少、生產效率高,但所生成的橡膠制品的強度指標卻是三者間最差的。噴霧干燥生產白炭黑,產品各項指標在三者間居中,但具有產品流動性好、粉塵污染小,深受用戶及操作者歡迎的特點。在20世紀90年代,為白炭黑生產中采用哪種干燥方式更為先進的問題,曾在我國干燥界引發過爭論。其實,三種設備各有特點,選用哪種機型要看用戶自身的條件和產品要求。不存在哪種技術更為先進的結論。類似的例子有很多,都表明了干燥設備種類繁多、各具用途的特點。所以在應用中要仔細比較、慎重選擇技術方案,而通過干燥實驗來考核技術方案也是必不可少的步驟。
二、工業干燥裝置的發展現狀
干燥在許多生產中是一個十分重要的單元操作,因為干燥在這里不僅是簡單的固液分離過程,更重要的常常是生產過程的最后一道工序,產品的質量、劑型在很大程度上取決于干燥技術和設備的綜合運用情況。從經濟角度考慮,干燥器價格昂貴,工程投資較大。另一方面,干燥又是高耗能過程,熱效率在15%一80%這樣大的范圍內波動,而設備的運轉費用與干燥器的設計選型有非常密切的關系,所以企業的決策者對此歷來都比較重視。被干燥物料的品種有許多,它們的理化性質又有很大差異。甚至同一品種不同的生產工藝、同一品種不同的產品要求,導致干燥條件可能都有區別,所以就決定了干燥工程的復雜性。由此可見,干燥過程較其他的單元操作具有更高的技術性。
我國干燥設備在解放前基本是空白,只有烘房、烘箱和滾筒干燥機,干燥技術落后、生產設備原始。到1957年才出現了真空耙式干燥機,1964年以后干燥技術有了較快的發展??v觀我國干燥技術及設備的發展史,在幾十年間經歷由簡到繁、由低級到高級的發展階段,現在常用于生產的干燥設備有十余類三十多個系列,加上組合干燥設備約有五十幾種,再加上專用干燥設備就更難于統計,合理地選用這些干燥設備也不是一件易事,選型的前提是了解這些設備的基本工作原理、結構特點以及適用物料范圍,這樣在選型時才避免走彎路。
近些年來,由于干燥技術的發展,給篩選設備帶來了更多的復雜因素。即使是干燥設備的設計、制造或使用者也常常弄不清如何去選擇合適的設備。由于干燥設備的推銷者在市場上只是對他們推銷的干燥機種類感興趣,而對其他種類則并不介紹,這樣,用戶就只得借助于有關的現代干燥技術參考資料決定對設備的最后選擇。毫無疑問,用戶很需要由推銷者提供的實驗室,實驗范圍及技術經濟方面的資料。因此,就必須熟悉大多數干燥設備,才有可能選出合理的設備。應該強調的是,在特定的生產運行狀態中,很有可能有很多較適用的干燥機,但也必須知道,在特定的工作狀態中,沒有一個嚴格的規則規定出極精確的最佳干燥設備,每一種產品都有自己獨特的生產方式。影響最佳干燥裝置選擇的因素很多,如選擇間歇干燥還是連續干燥、礦物燃料的消耗、電耗、地方環境法或噪音污染限制等。產品產量對干燥機的選擇更是一個主要因素。
三、干燥設備使用概況
前面提到,干燥設備是在許多工業生產中大量應用。多年來已有多種機型用于工業化生產中,如氣流干燥器、流化床干燥器、噴霧干燥器、滾筒干燥機、耙式干燥器、冷凍干燥機、紅外線干燥及組合式干燥等達幾十種之多。為什么干燥設備類型很多呢?這主要是由于干燥物料型態、性質各不相同,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,國內干燥技術和設備也得到了迅速發展。在散粒狀物料的干燥方面,近幾年來流態化技術獲得了更加廣泛的應用和新的發展。流態化干燥充分改善了氣固相接觸條件(蒸發表面積增大),物料的劇烈攪動,大大減少了氣膜阻力,給傳熱介質創造了極為有利的條件。除了國內在干燥技術中使用較早的氣流干燥獲得較迅速發展外,近年來流化干燥設備發展得最快。主要表現在利用流態化技術結合各種被干燥物料特性和要求創制了很多新型高效的流態化干燥器,分述如下。
直管氣流干燥器是國內使用較早的流化干燥設備,經數年來的生產實踐認為氣流干燥對散粒狀物料,特別是熱敏性物料的干燥,還是比較理想的干燥設備。它無論生產量,占地面積等方面均比烘箱干燥優越,因此目前在制藥、塑料、食品、化肥等工業中使用的更加廣泛。但氣流干燥還存在熱利用率較低、設備高、氣固兩相相對速度較低等缺點。近年來創制了脈沖氣流干燥器、旋風氣流干燥器、粉碎氣流干燥器等新型氣流設備,克服了直管氣流干燥的缺點。粉碎氣流除降低高度外,還擴大了氣流干燥器的使用范圍,使易氧化的物料能用空氣作為干燥介質,既降低了干燥動力消耗,又提高了產品的產量和質量,此外還采用了多級氣流干燥流程和組合氣流干燥流程,在氣流干燥器的應用上,許多工程采用了二級串聯方式,在有些物料的干燥上更加合理,也提高了熱效率。直管氣流干燥在生產操作方面已很成熟。脈沖氣流、旋風氣流干燥已工業化多年,操作已較成熟,但理論設計方面還很缺少。在今后的實踐發展中還需進一步完善。
大部分熱敏性較強和易氧化的物料,均采用氣流干燥。一般能將初濕為10%一25%的物料干燥至1%-0.05%,被干燥的物料粒度一般在60-100目,產量一般在100 - 200kg/h。目前國內在制藥、食品、塑料等工業中廣泛使用。隨著我國生產技術的飛速發展,氣流干燥在今后的工業生產中必定應用得更加廣泛。
流化干燥是最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。最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。
目前已工業化的與噴霧技術綜合應用的有噴霧氣流干燥,噴霧流化造粒,噴霧轉筒造粒。隨著我國工農業的大發展,噴霧干燥技術必將越來越廣泛運用。
從現在工業應用情況來看,膏狀物料使用烘房干燥所占比例還很大,其中產量大的也很多,如染料、顏料、中間體、無機鹽等。烘房干燥膏狀物料的缺點是:物料是靜止的,物料與干燥介質接觸面積小,接觸狀況不良,干燥時間長;熱效率低,在干燥過程中需要人工翻動,否則產品質量不均勻;在高溫下裝卸、翻動物料,不可避免的產生粉塵飛揚,操作環境很惡劣,嚴重地影響工人身體健康。經箱式干燥后的許多物料還需要再粉碎而產生二次污染。物料產量越大,上述矛盾就越突出。現在許多設備可以代替箱式干燥,因此,膏狀物料的干燥目前主要以閃蒸干燥機和粉碎氣流干燥機、耙式干燥機、槳葉式干燥機為主。最近幾年來,國內膏狀物料干燥技術已大大前進了一步,其表現如下:
真空耙式干燥機對大多數膏狀物都能適用。近年來在膏狀物的干燥中起了很大作用,采用也較普遍,它無論在產量及勞動環境等方面都較烘房改善了,具有易操作,勞動強度等優點。但產量大時采用真空耙式干燥機則占地面積和造價大的矛盾較突出。為了解決大產量膏狀物料的干燥問題,國內近年來已成功地采用了流態化技術進行干燥生產。目前已工業化的有下列幾種設備:薄膜流化干燥機、螺旋氣流干燥器、流化氣流干燥器、閃蒸干燥機、粉碎氣流干燥器。這些設備具有產量大,設備結構緊湊,占地面積小,勞動強度低,易制造等優點。目前已在染料、顏料、無機鹽等工業中推廣使用。對膏狀物料的干燥作用較好,多數膏狀物料都能適應。但這些設備還遠不能完全滿足生產的要求,有些新設備目前還存在一些缺點,需進一步完善。
轉筒干燥器,由于它的處理量大,操作費用低,適應性好。如碳酸鈣、谷物、化肥等均普遍采用。雖然它存在耗金屬多,制造周期長等缺點,但對上述物料還是比較適用的。最近轉筒干燥有了新的發展,已成功地在溶液物料的造粒干燥中使用,通氣式轉筒干燥機的開發成功使這一設備又有了新的功能。
四、我國干燥設備發展趨勢
經過多年的發展,我國的干燥設備行業已形成了一定的企業數量和生產規模。直接從事各類干燥設備專業制造廠家約400家之多,與干燥設備配套的企業有100多家,還有部分各類機械廠也在制造干燥設備,主要分布在制藥機械、化工機械、食品機械、農產品加工機械、礦山冶金、林產品、輕工陶瓷等設備加工行業,這些行業的干燥設備生產企業占全行業總數的80%以上,行業總產值約20億元以上。行業中產值在1000萬元以上的企業占總數的48%左右;500萬元以上的企業占總數的70%。許多企業是在早期企業的基礎上逐漸派生出來的,地理位置相對集中,人員結構存在嚴重的不合理。到目前為止,企業主要分布在江、浙、滬、遼、黑,這幾個地區的企業幾乎占到全行業總數的50%,我國還有部分省沒有干燥設備生產企業。行業內競爭激烈,一些企業注重眼前利益,缺乏系統發展思路,整體素質提高緩慢,嚴重地阻礙了行業的正常發展。
我國干燥技術與世界發達國家的同行業相比還存在著一定的差距,市場中、低技術產品占主導地位。目前在華的外國干燥設備公司約有40一50家,今后將會有更多的國際同行進人國內市場,隨著國際競爭的不斷加劇,我國將面臨巨大的競爭壓力。日益激烈的競爭要求我們的企業必須通過技術進步、吸收國外先進技術、自主創新來提升產品技術含量和裝備水平。產品發展的思路要在設備的大型化、控制的自動化程度、設備表面處理質量、耐腐蝕材料的選用上下功夫,開發多功能組合干燥器,促進產品的生命周期不斷延長。要多組織企業參加國際間技術交流,吸收最新技術成果,加速提高全行業技術水平。
我國干燥行業特點是企業不大、不強、不專、不精,數量多而整體素質不高,多數企業管理落后,未達到規模經濟,應通過行業協會進行指導和協調,改變盲目發展的狀況。江、浙、滬三地相對集中的企業,可以考慮利用合資、合作、收購的方式向中西部地區遷移,尋找更廣闊的企業生存和發展空間。行業內企業間要走強強聯合的道路,在行業內培育一些技術實力雄厚、擁有著名品牌和自主知識產權的大公司、企業集團。企業應積極調整產品結構,培育核心竟爭能力,形成自己的特色產品和特色服務。
我國干燥設備生產企業中,有50%左右是家族式企業,在管理模式上多采取家族式管理,無法與國際同行相比,市場經濟體制下的企業管理必須遵循經濟規律和價值規律,管理水平跟不上是我國干燥設備企業不大、不強、不精的根源之一。市場經濟的發展要求我們的企業必須重新審視企業的組織結構和管理模式。建立現代企業制度是擺在面前的又一重大課題。按現代企業的要求,對現有企業進行改造,制定長遠的發展戰略,借助企業外的資金壯大企業實力,用先進的管理思想指導企業,使之在較短的時間內有較大的發展。
我國干燥設備生產企業的創新能力較低,能夠推出自主知識產權的新技術、新產品的企業寥寥無幾,這是我國干燥設備發展緩慢的重要原因。目前,我國有幾十所高校、科研單位從事干燥技術的開發研究,分布在我國各地,但大部分知識成果沒有有效地轉化為現實生產力。企業要成為技術創新的主體,應直接與這些高校和科研單位以多種形式聯合,使資源得到合理的配置與利用,有效地培育和發展企業的創新能力。對提高我國干燥設備的制造水平將起到重要作用。
縱觀行業的發展情況,在眾多的干燥設備制造成企業中,發展較好的有四種類型。首先是建廠時間較長的老廠,這些廠在用戶中有較廣一的影響面,機型齊全,適應用戶的能力較強,產值較高。其次是在某一行業知名度較高,同行業用戶口耳相傳,設備廠對被處理料的各種性質較熟悉,容易獲得用戶的信任,在某些行業中有壟斷能力。第三種企業是對某種機型有較深人的研究,一但物料必須采用這種機型,設備廠就有可能獲得該工程的制造機會。第四種企業是成套設備制造企業,將干燥設備納入到單元設備之中,這種企業往往大型企業,各類工程技術人員都有,技術能力較強,是以高技術含量、高附加值、成套化設備爭取市場。
從行業發展角度分析,隨著制藥廠設備改造的完成,制藥行業對干燥設備的需求量將要減少,干燥設備的競爭將更加激烈。我國的干燥設備如不能走出國門,很難有更大的發展。
五、干燥技木的進展
干燥設備不僅是石油化工、醫藥、染料、化肥、農藥、催化劑等行業中的重要生產裝置,而且在其他工業體系來說,如食品、紡織、冶金、機電、木材、造紙行業中也是必不可少的常用設備,充分說明了“干燥”這一工業技術在整個國民經濟中的作用。通過調研,也看到了我國在干燥技術方面還存在著一些問題。例如,很多使用比較廣泛的新型高效干燥設備,已經使用多年還沒有定型化(基本定型)、系列化、通用化。影響了發展速度,增加了基本建設和技術改造的投資費用。目前干燥技術的進展主要表現在以下幾個方面:
1.干燥設備研制向專業化方向發展
由前所述,干燥設備應用極廣,遍及國民經濟各部門,而且需要量也很大,因此為干燥設備向專業化方向發展,今后可能出現更多的專用干燥設備。
2.干燥設備的大型化、系列化和自動化
從干燥技術經濟的觀點來看,大型化的裝置,具有原材料消耗低(與相同產量相比)、能量消耗少、自動化水平高、生產成本低的特點。設備系列化,可對不同生產規模的工廠及時提供成套設備和部件,具有投產快和維修容易的特點。例如,噴霧干燥裝置,最大生產能力為200t/h;流化床干燥器干燥煤的生產能力可達到350t/h產品。
3.改進干燥設備,強極化干操過程
近年來,常用的干燥設備(噴霧、流態化、氣流干燥等),仍在原有的基礎上改進和發展。
(1)改善設備內物料的流動狀況(或干燥介質的流體力學狀況),強化和改善干燥過程。例如氣流干燥器,從直管氣流干燥,改成脈沖氣流干燥器,使被干燥粒子在脈沖氣流的作用下多次的加速,強化傳熱傳質過程。又如,改進噴霧干燥器的進風裝置,達到控制霧滴的運動狀況等目的。
(2)增添附屬裝置,改善干燥器的操作,擴大干燥設備的使用范圍。在氣流干燥器的裝置中增添分散器,使氣流干燥器用于分散性差的濕物料的干燥;增添破碎機,使氣流干燥器用于塊狀物料的干燥;增添混合器,使氣流干燥器用于含水率很高的物料;增添分級機,以解決產品粒度的均勻化等。
在噴霧干燥方面,研制了高黏度物料的霧化器;研制各種噴霧干燥器的進氣分布裝置,使干燥塔中心與塔壁的氣速基本一致,減少物料粘壁的機會;安裝電磁自動振動裝置,防止物料粘壁等。
在流化床干燥器中,增添附屬裝置,改善其操作性能。例如在單層圓筒形流化床中,添加旋轉分隔板,分隔板從流化床中部開始旋轉分隔直至出料口。濕物料從流化床中部加人,在旋轉隔板的控制下,物料從進口至出口一邊流化一邊運動,而不會“短路”,因此,物料在流化床中的停留時間均勻。在雙層流化床中的上層,增添擺動的物料松動器,當流化床操作時,松動器不停擺動,松動物料,避免形成死床層,以改善流化床的特性。在臥式多室流化床中的第一室,增添攪拌裝置,使凝聚的濕物料分散,同時排除不能流化的大顆粒。此外,在臥式多室流化床中,把固定隔板改成懸掛在回轉鏈上的運動隔板,在運動隔板的作用下,物料從加料端均勻地移到出料端,實現了物料的“活塞流”,可使被干燥物料停留時間均勻,產品含水率也均勻。
4.采用新的干燥方法及組合干燥方法
近年來高頻干燥、微波干燥、紅外線干燥以及組合干燥發展較快。另外,如利用彈性振動能強化固體物料的干燥。彈性振動能一聲波對固體物料表面作用,可使濕固體表面流體邊界層破壞,減小傳熱和傳質的阻力,故能強化干燥,但聲強不能低于143一145dB,這也是技術難題。
5.降低干燥過程中能量的消耗
干燥是消耗熱量很大的化工單元裝置。在干燥過程中,熱效率變化很大,如藥片包衣干燥時,熱效率為7%;食品添加劑的流態化干燥,熱效率為20%左右;一般化學工業中干燥熱效率為20%一50%。提高干燥過程熱效率的主要措施如下:
(1)對現有干燥設備,加強熱管理。如防止干燥介質的泄漏,使燃燒爐中的完全燃燒,對帶有熱空氣循環的干燥設備,盡可能保持最大的循環風量等。
(2)改善設備的保溫。一般干燥器損失熱量為3%一30%。在對干燥器散熱量進行測定的基礎上,采取措施,改善設備的保溫,減少熱損失。
(3)防止產品的過度干燥。干燥過程中,應嚴格地把產品控制在要求的含水率范圍內,避免造成產品的過度干燥而增加能量消耗。例如紙張干燥,是為了保證紙張的強度,要求其含水率為7%,
而多滾筒干燥機可能將紙過度干燥到含水率為4%。為了防止過度干燥,可以減少最后幾個滾筒,改為高頻加熱等。
(4)減少被干燥物料的初水分含量。如果被干燥的物料是溶液,可用薄膜蒸發器濃縮后,再進行噴霧干燥或其他方法干燥;如果被于燥的物料是懸浮液,可用過濾除去大部分水分后,再進行干燥。這樣可以降低單位產品的熱能消耗。例如,某廠把鉻黃干燥改成過濾后,把濾餅用往復泵輸送至噴嘴,再用氣流霧化,進行噴霧干燥,產品質量好,并降低了熱能消耗。
(5)回收尾氣帶走的熱量。對流干燥器在進口溫度不太高的情況下,尾氣帶走的熱量與總熱量之比值是很大的,有的可占總熱量的40%。采用熱交換器回收尾氣帶走的熱,已在工業上實施。例如,用1090的空氣,通過廢熱回收換熱器加熱到84.8 0C,尾氣可從15090降到7090,回收了尾氣中熱量的25%,節約燃料23%,在兩年內即可收回廢熱回收換熱器所用的投資。用“熱管”回收尾氣中的熱量也是很有前途的方法。
(6)提高干燥器的空氣進口溫度。被干燥的物料若是非熱敏性的,進入干燥器的空氣溫度,可以提高到650℃以上;對于熱敏性的物料,也可在保證產品質量的前提下,盡可能地采用較高的氣體進口溫度。因為,使用的氣體溫度越高,干燥器的熱效率越高。例如,把20℃絕對濕含量為0.01的空氣加熱到50090用于干燥,在干燥器中空氣放熱而降溫的極限是使之絕熱飽和到這種狀態空氣的濕球溫度65.890,其理論熱效率可達到90.5%。如果,這種空氣只加熱到12090,用同樣的方法計算,其理論熱效率為82%。可見,提高干燥器的進口空氣溫度,可以提高干燥器的理論熱效率,實際熱效率亦是如此。
(7)采用過熱蒸汽干燥。用過熱蒸汽作干燥介質,利用蒸汽顯熱下降的干燥方法,叫做過熱蒸汽干燥。干燥用的蒸汽,可以循環使用,以減少熱損失,提高干燥過程的熱效率。除外,蒸汽的定壓比熱比空氣約大一倍,在相同的干燥熱負荷下,水蒸汽的用量,僅為空氣用量一半,因此,提高了干燥裝置的生產能力。它適于干燥時發臭的物料、有爆炸危險的物料、含有機溶劑的物料以及放射性廢物的干燥等。
6.閉路循妹干操流程的開成和表用
例如用惰性氣體作干燥介質的閉路循環流程。主要用于易燃、易爆、易氧化物料的干燥。某石油化工廠用氮氣作干燥介質,干燥聚丙烯樹脂,生產能力可達5t/h,產品質量也高。
7.消除干操操作造成喃公害問題
在粉塵回收方面,用濕式除塵器洗滌尾氣,可使排放尾氣中含粉塵量降到15一35mg/襯,此值的大小還取決于洗水用量?,F代化的空氣噴吹自動清除粉塵的袋濾器,處理后氣體含塵量可以達到20mg/耐。還可采用尾氣洗滌和熱回收組合的方式來凈化尾氣,它既可減少粉塵又降低了熱耗。為了減少干燥中風機產生的噪聲,應選用加工精度高、動平衡好的風機。其次,在安裝上應采取隔振和減振等措施,務使風機噪聲控制在90dB以下。
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