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工业生产中常用干燥器优缺点分析及选用原则

 江西拟态王格 2023-12-03 发布于广东
工业生产中,由于被干燥物料的形态多样,有糊状、膏状、粉末、颗粒状、片状或纤维状和成型物料等,为满足不同形态物料达到不同的干燥要求,工业上需要有多种不同结构的干燥器,如箱式、托盘式、转鼓式、流化床式、喷雾式、红外式等。

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1、箱式干燥器

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箱式干燥器也叫盘式干燥器,其外形像箱子,外壁是绝热保温层,内部有支架,物料一般装盘放在支架上;若被干燥物料较多,干燥器内部可按情况改成带支架的小车,车架内放装物料的浅盘,干燥介质是新鲜空气(或者烟道气)和废气混合使用。

箱式干燥器的加热方式有多种,除了用空气、烟道气和蒸汽加热外还可用电和煤气加热。

优点:是适应性好,应用广泛,各种状态的物料都能干燥,尤其适合生产能力小、品种多以及干燥条件变动大的场合。而且其结构简单,设备投资费用少,维修方便。

缺点:是生产能力和热能利用率低、干燥时间长、干燥不均匀。

2、滚筒式干燥器

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滚筒式干燥器是通过转动的圆筒,以热传导的方式,将附在筒体外壁的液相物料或带状物料进行干燥的连续式干燥设备,有单滚筒、双滚筒和多滚筒几种类型。
滚筒式干燥器主要应用于浆状物料的干燥,比如干燥酵母、抗生素、乳糖、淀粉浆、亚硝酸钠、染料、碳酸钙及蒸馏废液等。
优点:①操作连续,能够得到均匀产品;②干燥时间短(一般为7~30s),适合于热敏性物料的干燥;③适用范围广,料浆黏度高或低都能干燥;④热效率高;⑤可干燥处理量小且干燥器内无残留的物料;⑥操作参数易于调整;⑦易于清理,改变用途容易;⑧废气不带走物料,不需要除尘设备。
缺点:生产能力受筒体尺寸限制,处理量小,刮刀易磨损,使用寿命短。
3、流化床干燥器

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流化床干燥器又叫沸腾床干燥器,种类较多,主要又分为单层圆筒式、多层圆筒式、喷雾式、振动式等。

优点:①传热、传质效率高。干燥过程中颗粒彼此剧烈碰撞与混合,气体和颗粒的接触面大,因此传热、传质效率高。②热效率高。既可干燥含非结合水分的物料也可干燥含结合水的物料,处理含非结合水的物料时,热效率可达30%~50%。③设备磨损小,除尘器负荷低。由于气速较小,所以阻力小,颗粒之间和对设备的磨损都比较小,并且废气夹带粉尘少,因此除尘器负荷小。④产品含水量低。颗粒在器内的停留时间可由出料口控制调节,因而可以控制产品含水量,能得到含水量较低的产品。⑤由于设备小,活动部件和结构简单,因此投资费用和维修费用低。⑥生产能力大、物料流动性好。

缺点:①控制要求严格,且颗粒在流化床层中混合剧烈,可能引起物料的返混和短路,使物料在干燥器中停留时间不均匀,导致干燥产品质量不均匀;②在降速干燥阶段,从流化床排出的气体温度较高,被干燥物料带走的热量较大,导致干燥器的热量利用率低。因此单层流化床干燥器适合用在处理量大、易干燥、对产品要求不高的场合。

4、气流干燥器

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气流干燥器是利用高速的热气流将湿润的粉粒状、块状物料分散而悬浮于气流中,与热气流并流流动进行干燥的设备,被广泛用于热敏性、含有较多非结合水的粉状或颗粒状物料的干燥过程中。

优点:①传热、传质速率高。由于湿物料以细小的颗粒悬浮于高速气流中,每个颗粒都被热空气所包围,气固两相间传热、传质面积大,并且由于气速较高,在空气涡流的高速搅动下,使气固边界层的气膜不断受冲刷,强化了传热传质过程。干燥器平均对流传热系数可达2.3~7.0kW/(m2·K),尤其在干燥器前段干燥效果更好。②干燥时间短。大多数物料在干燥器内停留时间只有0.5~2s,所以特别适用于热敏性、易氧化物料的干燥。③热效率高。干燥器散热面积小,故热损失较小,不超过5%。尤其干燥含非结合水分较多的物料,热效率在60%左右。允许使用高温气体,空气消耗量相对较小。④设备结构简单,易制造,易维修,成本低,且操作连续稳定,自动化程度高。

缺点:①动力消耗大。因为气流速度较高,气固混合物在干燥管内的流动阻力大。②物料及器壁的磨损较大,难以保持干燥前的结晶状态和光泽,不适用于易粉碎物料的干燥。③物料在器内的停留时间短,不适合用于含结合水较多的物料的干燥。④为了除去被气流夹带的细小颗粒,对除尘器的要求高。⑤干燥管较高,对厂房高度有一定的要求。

5、喷雾干燥器

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喷雾干燥器利用喷雾器将料液喷成雾状,使其呈细小微粒分散于热气流中,使水分迅速汽化而达到干燥的目的。

优点:①干燥速率高、时间短。由于料液被雾化成几十微米大小的液滴,故液滴比表面积很大,传热传质迅速,具有瞬时干燥的特点。②物料温度低,产品质量好。虽采用较高温度的干燥介质,但因雾滴有大量水分存在,其表面温度一般不超过热空气的湿球温度。故特别适合干燥热敏性物料。③生产流程短、连续化和自动化程度高。因喷雾干燥是由料浆或者溶液直接得到干燥产品,省去了干燥前要进行的蒸发、结晶、过滤以及干燥后的筛分等操作。④通过改变操作条件可控制调节产品指标。例如颗粒直径、粒度分布、产品含水量以及产品形状(粉状、空心球体等)。⑤喷雾干燥是在密闭的设备内进行的,能改善劳动环境。

缺点:①干燥中雾滴易黏附于器壁上,影响产品的质量;②体积给热系数小,对于不能用高温介质干燥的物料,所需设备庞大;③对气体的分离要求高,干燥辅助设备结构复杂,造价高;④能耗大,热效率低。

6、干燥器的选型原则
干燥器的种类较多,实际生产中应根据被干燥物料的性质生产能力产品质量等具体情况选择合适的干燥器。
1)操作方面
①小批量、多品种、干燥操作条件变化大、干燥时间长的物料干燥器采用间歇干燥器;
②品种单一、大批量、对干燥时间和产品质量有要求的使用连续干燥器。
2物料方面
①对热敏性、易氧化及含水量要求低的物料,选用真空干燥器;
②对生物制品等物料,选用冷冻干燥器;
③对液状或悬浮液状物料,选用喷雾干燥器;
④对形状有要求的物料,选用箱式、隧道式或微波干燥器;
⑤对糊状物料,选用箱式、气流和流化床干燥器。
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