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中国干燥机干燥设备及除湿机

传导式干燥机

一、真空耙式干燥机
真空耙式干燥机是一种传导传热干燥器。物料不直接与加热介质接触,适用于干燥少量的、不耐高温和易于氧化的泥状、膏状物料,含水率为15%~90%。干燥器内水平耙式搅拌器的叶片是由铸铁或钢制成,安装在方形轴上,一半叶片方向向左,另一半向右。轴的转速为7~8r/min,它是由带减速箱的电机带动。同时采用自动转向装置,使轴的转动方向、在每隔5~8min改变一次搅拌器的转动方向。
操作时,先开动搅拌器,加入被干燥的物料,并将加料口关闭。同时通入蒸汽加热,加热蒸汽的压力一般为0.2~0.4Mpa (表压)。用真空泵抽出水蒸汽和不凝气体,一般物料干燥时,真空度约为700mmHg。这种干燥器的水分蒸发强度,随物料性质、湿度、加热蒸汽压力及真空度等的不同而异。例如,在真空度为700mmHg,加热蒸汽压力为0.2Mpa (表压)时,将马铃薯淀粉从初水分为40%干到20%,干燥机的水分蒸发强度为5~7 kg/m2?h。
真空耙式干燥机的操作比箱式干燥器的劳动强度低,能回收物料中的有用湿分,操作条件好,管理比较方便。其缺点是生产能力低,设备结构比较复杂,搅拌器叶片易损坏等。这种干燥器在染料和医药工业中应用较多。例如,干燥还原染料中间体、蒽醌磺酸、还原橄榄绿R、水杨酸中间体、卡普龙聚合体、二氨基蒽醌等物料的干燥。真空耙式干燥机设备结构见图2-28。

图2-28真空耙式干燥机设备结构简图
1—外壳 ;2—蒸汽夹套 ;3—水平搅拌器 ;4—传动装置
二、板式干燥机
(一)前言
板式干燥机也称盘式干燥机,早年在日本出版的干燥专著中有过介绍。近年来,我国的上海、石家庄等地已先后开发成功。是在间歇搅拌传导干燥器的基础上,综合了一系列先进技术,经过不断改进而研制开发的一种多层固定空心加热圆盘(亦称载料盘)、转耙搅拌、立式连续以传导为主的干燥装置。
这种干燥过程,就是将载热体通入各层空心圆盘内,藉助于热传导方式间接加热盘面上所接触的湿物料,在回转耙叶的机械作用下,使不断移动的物料内的湿分在操作温度下蒸发,其蒸汽随设备尾气排出,从而在设备底部连续地获取合格的干燥成品。
板式干燥机发展至今已有几十年历史。近年来,许多国家将其广泛应用于化工、染料、农药、塑料、医药及食品等领域,在使用中不断改进提高。它与传统干燥设备相比,具有热效率高、能耗省、干燥均匀、产品质量好、占地小、附属设备少、污染少、生产连续、操作方便和适用范围广等优点。因而在干燥技术中有其广阔的发展前景,引起越来越多人的重视和研究。设备型式和规格均已系列化、工业化和大型化,业已发展成一种工业干燥装置。
(二)设备结构和操作机理
现仅以其中的一种型式为例,说明其结构及操作原理。该设备主要由筒体和框架、大小空心加热盘、主轴、十字臂及耙叶、圆盘加料器、下料盘及成品出口、尾气出口、热载体进出口管、检视门、蜗轮减速器、无级变速器及电机等所组成。设备主要构件是空心加热盘,中空部焊有折流隔板加强,既增加刚度和强度,又提高传热效果,发挥了传导干燥热能利用率高的优点。各层加热盘上均有热载体进出口管,一般上部几层采用低压饱和蒸汽或热水、热油串联、并联或串并联输入加热,控制各层温度;而底部二层通入冷却水,以降低产品温度,回收热量,确保质量。加热盘按一定的间距固定在筒体框架上,呈水平置放,其间每层均装有十字臂架,上下两层错位45°交错固定在中心主轴上,并由蜗轮减速器、无级变速器及电机等驱动,以0.6~3.7(r/min)缓慢地转动。每根臂架上装有多支可拆式铧犁形耙叶或者平刮板,呈等距排列。耙叶采用铰接及簧片摆动结构,使其底刃在盘面上随偶浮动,并可根据物料性状任意调节耙叶角度,以确保物料在盘面上不断向前推进。
被干燥物料从顶部圆盘加料器连续地加到设备内最上面第一层小加热盘的内圈盘面上,在回转耙叶的机械作用下,一边翻滚搅拌,一边从内向外不断向前移动,呈锯齿形布满整个盘面上,得到接触加热干燥;然后物料从外缘跌落到下面第二层大加热盘外圈盘面下,在反向安装的耙叶作用下,又从外向内循序移到内缘,落到第三层小加热盘的内圈盘面上。以此类推,这样物料一层一层地自上而下地逐层移动,连续得到加热干燥。被蒸发的湿分与设备内尾气混合从上部出口自然排出,最终干料落到下盘上,由耙叶刮到底部卸料口连续排出,获得合格的干燥成品。
根据产品性能、干燥要求和处理量大小,板式干燥机采用了主轴无级调速、手动调节圆盘加料器调节套高度,控制各层加热盘温度分布,末期冷却降温等一系列措施,发挥了板式干燥机的优越性能。
板式干燥机设备结构简图见2-29。

图2-29板式干燥机设备结构简图
1—加料器 ;2—排气口 ;3—主轴及耙叶 ;4—加热盘 ;5—筒体 ;6—出料口 ;7—蒸汽进口 ;8—冷凝水出口 ;9—无级变速传动装置
三、桨叶式干燥机
(一)桨叶式干燥机概述
早在七十年代国内就有单位进行了桨式干燥机的开发,限于当时技术条件和所设计的热轴结构过分复杂,因此中途停止。随着我国的改革开放,国外设备不断引进,国内这方面资料的不断增多,于是国内又有单位对其进行了开发,目前已形成系列化机型。
桨叶式干燥机是一种以热传导为主的卧式搅拌型干燥机。因搅拌叶片形似船桨,固人称桨叶式干燥机,国外也称槽形干燥机或搅拌干燥机。桨叶式干燥机国外已经开发多年,目前这种机型以日本株式会社奈良机械制作所为代表,现已开发出双轴和四轴两种结构、10多个规格的系列产品。
桨叶式干燥机是一种双轴(或四轴)卧式搅拌干燥设备。最早由由前联邦德国开发成功,之后日本引进了该项技术,并进行了改进,开发了双轴和四轴两种结构、十多种规格的系列产品。该设备干燥所需热量依靠热传导间接加热,因此干燥过程不需或只需少量气体以带走湿分。这就极大地减少了被气体带走的这部分热量损失,提高了热量利用率,是一种节能型干燥设备。它适合颗粒状及粉末物料的干燥,对膏状物料也能进行干燥。
(二)设备结构
双轴桨叶式干燥机的结构如图2-30所示,它由带夹套的端面呈W型壳体、上盖、两根有叶片的中空轴、两端的端盖、通有热介质的旋转接头、金属软管以及包括齿轮、链轮的传动机构等部件组成。
此设备的核心是两根空心轴和焊在轴上的空心搅拌桨叶。桨叶形状为楔形的空心半圆形,可以通加热介质。除了起搅拌作用外,也是设备的传热体,桨叶的两主要传热侧面成斜面,因此当物料与斜面接触时,随着叶片的旋转,颗粒很快就从斜面滑开,使传热表面不断更新,强化了传热。在桨叶的三角形底部设有刮板,以将沉积于壳底的物料刮起,防止产生死角。
桨叶的布排和各部位尺寸均有一定要求,而且在进料区、干燥区、排料区除桨叶外,另设有辅助机构,以保证整机操作稳定,干燥均匀。此外,停留时间亦可调。
本设备加热介质既可以用蒸汽,也可用热油或热水,但热载体相态不同,其中空轴结构也不同。当用蒸汽加热,热轴结构简单;当用热水加热,轴结构比较复杂,尤其当需要考虑管内液体流速时,更是如此。
大型的桨式干燥设备,其轴径大约500mm,因此密封是一大问题。七十年代和八十年代引进设备,其轴的密封问题也没有很好解决,运转中常有固体粉料泄漏到两个端盖处的现象。因此,通常在端盖底部设置排料口,定期把物料从端盖处清除出。这除了给操作带来不便,还因粉尘的泄漏,增加轴的磨损,影响设备寿命。另外,对易燃易爆气体常需在密封处设有反吹风,以防止易燃易爆气体外漏。对于大型轴的密封问题,国外近几年才得到较好的解决,端盖处基本不积料,不需定期清理和反吹气。
(三)设备性能及特点
1.由设备结构可知,干燥所需热量是依靠夹套及叶片壁面间接加热,因此,干燥过程可不用或仅用少量气体以携带物料蒸发的湿分,热量利用率可达80%~90%。
2.本设备传热面有叶片和壁面两部分组成,其中叶片传热面占大部分,所以设备结构紧凑,单位容积的传热面大,占地面积小,可节省投资费。
3.干燥过程用气量少、流速低,被气体带走的粉尘少,因此干燥后气体粉尘回收方便,而且回收设备简单,节省设备投资。对于有溶剂回收的干燥过程,可提高气体中溶剂浓度,使溶剂回收设备减小或流程缩短。
4.由于桨叶结构特殊,物料在干燥过程中交替受到挤压和松驰,强化了干燥。另外,当两叶片反向交错旋转时,具有自清洁作用,因此对粘性和膏状物料也能应用。
5.干燥器内物料存留率很高,停留时间通过加料速率、转速、存料量等调节,在几分种到几小时之间任意选定,因此对易干燥和不易干燥的物料均能适合。另外,干燥机内虽有许多搅拌桨叶,但物料在干燥机内基本上从加料口向出料口呈活塞流流动,停留时间分布很窄,因而产品干燥均匀。
另外,搅拌、混合使物料剧烈翻动,从而获得很高的传热系数,一般可以达到120~350W/m2 ? K,因此占地面积和空间都很小,节省了厂房基建费用。干燥过程气体用量少,流速低,被气体带走的粉尘量少,所以干燥后气体粉尘回收方便,回收设备体积小,可以节省设备投资。对于需要回收溶剂的干燥过程,可以大大提高溶剂浓度。
桨叶式干燥机的缺点是结构复杂,加工难度高,大型干燥机的设计有一定难度。
(四)桨叶干燥机已干燥的物料
酒精渣、土霉素渣、红霉素渣、粉煤灰、皮粉、陶土、高岭土、氧化铁黄、三硅酸镁、氧化铝、H酸、菌丝体、硝基苯胺、氰化钠、杀螟丹、靛蓝、ASN树脂、1010抗氧剂、DM促进剂等。

图2-30桨叶式干燥机
1—传动装置 ;2—主机 ;3—加热器 ;4—旋风分离器 ;5—引风机
四、耙 式 干 燥 机
耙式干燥机在化工生产中应用已有80多年的历史,耙式干燥机适合在真空条件下干燥热敏性、或含有机溶剂的物料。它的特点是能耗小,热效率高,可以达到80%以上。操作方便,适应范围广。虽然耙式干燥机是一种比较古老的机型,但耙式干燥机的结构和功能不断开发,至今仍是主要干燥设备之一。在国外,许多大化工厂仍有大量的耙式干燥机在使用。
(一)耙式干燥机的主要结构及流程
耙式干燥机主要有壳体、夹套、搅拌器和传动装置组成。湿物料由耙式干燥机加料口加入,利用耙齿与轴线的夹角使物料翻动,同时还作轴向往复移动,并充满干燥器(主要是下部)。热载体通入夹套,通过器壁向物料传导热量。汽化的水蒸汽(或溶剂)与物料经过滤器进行分离,干燥后产品由耙齿推向放料口放出,属于间歇操作。
(二)真空耙式干燥机的性能
真空耙式干燥机用蒸汽夹套和中空轴耙齿间接加热物料,并在高真空度下排气,因此特别适应于热敏性、在高温下易于氧化的物料或干燥时易产生粉末的物料(如各种染料),以及干燥过程中排除的蒸汽必须回收的物料干燥作业。真空耙式干燥机被干燥物料进口含水率最高达到90%,而最低只有15%。被干燥物料有浆状、膏状、粒状、粉状,也可以是纤维状。这些物料干燥后的含水率一般可达到0.1%,甚至更低。
被干燥物料从壳体上方加入,在不断转动的耙齿的搅拌下,物料与壳体壁及耙齿接触时,表面不断更新,被干燥物受到蒸汽(或是热水等)间接加热,使物料水分气化,气化的水分由真空泵及时抽走。由于操作真空度较高,一般在400~700mmHg范围内,被干燥物料表面水蒸汽压力远大于干燥壳体内蒸发空间的水蒸汽压力,有利于被干燥物料的水分子的热泪盈眶运动,从而有利于被干燥物料内部水分和表面水分的排出,达到干燥目的。
采用蒸汽夹套及空心轴加热物料,因此增加了传热面积。滑动轴承座直接装在两端拱盖上。拱盖与筒体法兰联接并与主轴采用填料密封,整机较为紧凑。中空轴耙叶与筒体内壁间隙不大于2mm;另外,中空轴管上分段挂有链条圈,清除积料,因而提高了传热系数。进料口接管上有温度计插管,主轴轴管上焊有橄榄形耙管,上焊耙叶。主轴转动时,物料由筒体上部中间加料口进入,耙叶将物料推向两端。反转时,物料从两端耙向中间,反复循环,水分从加料口真空泵接口处带走,水分中夹带的粉尘(溶液)由冷凝器、捕集器收集,下部出料口出料。

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