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中国干燥机干燥设备及除湿机

组合干燥的特点和优越性

近年来,人们把开发干燥器的重点向开发组合干燥器的方向发展,力图把现有的干燥器进行优化组合,发挥每种干燥器的优点。组合多级干燥器与单级干燥器相比有如下优势:
(1)组合干燥器更容易节约能源;
(2)组合干燥器更容易保证产品质量,干燥过程可以同时进行分级、粉碎等操作,对热敏性物料干燥后可进行及时冷却;
(3)操作更加灵活,可以根据物料干燥的特定规律对多种干燥器进行科学组合。
干燥器的组合大致有如下几个方面:
(1)组合各种干燥方法的组合式干燥器,如喷雾-流化干燥器等;
(2)结合各种传热过程的组合式干燥器,如薄膜 ─ 流化床干燥器等;
(3)多级同类型干燥器的组合,如多级气流干燥器等。
在下列情况下常采用组合干燥系统:
①采用单一干燥设备不能达到水分要求时;
②采用单一干燥器不能达到成形要求时;
③采用单一干燥器能耗高时;
④采用单一干燥器不能控制物料停留时间时,
⑤干燥过程中物料有特殊要求时。
大多数物料的干燥大体都可以分为恒速干燥和降速干燥两个阶段,大量的水分都在恒速干燥阶段除掉,恒速干燥速率取决于物料表面水的气化速率。用高风速、大风量把干燥汽化的水蒸汽从物料表面带走是提高干燥速率的基本措施。而降速干燥速率则取决于物料的性质、传质速率和热推动力,受物料内部水分向外迁移速率的限制。提高热空气温度是提高降速阶段干燥速率的重要途径,这样就出现了两种结果。第一阶段尾气是低温高湿气体,接近饱和状态,已无纳湿能力,无干燥推动力,不能再起干燥作用。而降速干燥阶段尾气是高温低湿气体,如果把这部分气体回收,用来进行第一阶段干燥,仍可起到干燥作用。两级干燥利用这一规律,把物料的两个干燥阶段分别在两个设备中进行。将第一阶段干燥尾气排掉,第二阶段尾气回收,使系统排出的气体接近饱和状态,从而达到节约能源目的。
在干燥工程中,由于各种物料的性质不同,有时用单一型式的干燥器干燥物料,常常不能达到干燥目的。如果采用两种或两种以上的干燥器,将它们串联起来,或者在机械方面增加特殊装置,使新的干燥系统在干燥过程中兼有不同型式干燥器的性能,达到用单一的干燥器所不能达到的目的,这种干燥器系统称为组合式干燥器。组合干燥统可能是同类型设备串联,也可能是不同类设备串联,但物料是按串联顺序先后经过不同干燥器,干燥介质可能串联通过,也可能并联通过干燥器。
采用组合式干燥器,物料先通过第一个干燥器,使物料湿含量降到某一值。然后,再经过第二步干燥,使物料的含水率达到标准要求。第一个干燥器,称为预干燥器,以恒速干燥为主,起预干燥的作用。第二个干燥器称为终干燥器,达到最终干燥的目的。如薄膜流通式干燥器,是一套气流干燥器装有较高转速的刮板,将加入的料浆甩至气流管壁,气流管壁外侧套有保温夹套,将甩至管壁的物料烘干。薄膜耙式干燥机则在薄膜流通式干燥器后面再加接一只耙式干燥机,并有热空气通入耙式干燥机作进一步干燥,使成品达到干燥要求。由于刮板与管壁的间距很小,管壁上已干燥物料受气流冲击震动而被刮下,随气流带出管道,成为所需的干燥物料。又如螺旋气流干燥器则物料进气流干燥器前先经过螺旋预干燥段,然后送入鼓风机叶轮进入气流干燥。这种组合干燥器有利于降低物料的含水率。进入鼓风机叶轮时,容易甩成细粉,因此,有利于干燥过程的进行。还有一种干燥器,是在气流干燥底部装有一组粉碎设备。在操作过程中,粉碎设备上部可在一定风量风压下形成流化层。
组合干燥器可以充分发挥出两种或两种以上干燥器的特点,来完成某一个干燥任务,这个干燥系统常常是一套最合理的组合干燥装置。例如要把离心脱水后的聚氯乙烯树脂,由含水率7.6%,干燥到含水率0.3%以下,用气流干燥器只能干燥到含水率0.82%。若再用一卧式流化床干燥器,除去物料中的结合水分,可使产品含水率达到0.2%,获得较好的效果。这就是气流-卧式流化床组合干燥装置。又如喷雾干燥与卧式流化床组合成干燥装置,也是组合干燥的典型应用范例。这种组合干燥器,物料在喷雾干燥器中干燥到恒速干燥阶段结束,降速干燥阶段和物料冷却在流化床中进行。因为,物料进入降速干燥阶段时,热空气温度已迅速降低,物料温度上升,热空气与物料之间的传热温差已迅速减小,热交换量减少。若再在喷雾干燥器中除去物料中的水分,势必大大增加喷雾干燥器的体积,降低了喷雾干燥器的生产强度。
可见,合理的组合干燥器,可以获得质量高的产品,提高设备的生产能力,获得较好的经济效果。目前,我国应用组合干燥的物料较多,如触媒、聚氯乙烯树脂、颜料及染料等。
虽然在各厂家说明书中不多见到串联干燥设备,但在许多文献中经常有这方面的报道。而且组合形式也多种多样,在这里介绍组合干燥器旨在为干燥设备选型人员提供一些新思路。
一、桨叶式干燥机串联系统
桨叶式干燥机目前国内有几家干燥设备厂制造,但采用串联工艺的并不多见,根椐物料干燥的特点,日本最近推出了桨叶式干燥机串联系统。我们知道,桨叶式干燥机是在耙式干燥机的基础上开发而成,但桨叶式干燥机与耙式干燥机相比,在桨叶、搅拌轴等结构中通入载热体,从而增加了传热面积。采取对流和传导两种传热方式,所以它比耙式干燥机有更高生产能力,用两个干燥机串联使用,使干燥过程更合理。第一级是恒速干燥阶段,物料中大量水分在这一阶段脱掉,等到进入降速干燥阶段时进入下一级降速干燥机。串联干燥系统使操作过程更灵活,特别适用于水分蒸发较慢物料的干燥。
桨叶式干燥机串联系统工艺流程见图2-50。

图2-50桨叶式干燥机串联系统
1—进料装置 ;2—一级传热型干燥器 ;3—溶剂回收装置 ;4、 6—星型阀 ;5—二级搅拌干燥器 ;7—加热器 ;8—布袋除尘器 ;9—引风机
二、桨叶闪蒸串联系统

桨叶式干燥机是近年来新开发的一种高效传导型干燥设备,而闪蒸干燥机是高效对流传热干燥设备。这两种设备的串联可以达到单台设备不能实现的目的。
许多物料在一定含水范围内会有粘滞区,如果物料在干燥前含水恰好处于这一区域内表现很粘稠,如直接进入闪蒸干燥机会有粘壁的现象,严重时使设备无法连续工作。桨叶干燥机靠干燥机的器壁和空心桨叶向物料传热,干燥室内没有或很少有空气存在,所以气固分离设备很小或不需要安装气固分离设备。传导传热具有很高的热效率,可以达到85%~90%。桨叶的旋转在不断更新加热面,提高了干燥速率,带有一定倾角的桨叶将物料从进料端在干燥的同时强行输送到出料端,因此干燥器属于连续工作式。但对于干燥后产品有粒度要求时,桨叶式干燥机不具备粉碎功能。而闪蒸干燥机在具备干燥作用的同时,兼有粉碎作用,闪蒸干燥机也是连续式干燥设备。所以对于有一定粒度要求的物料,第一级采用桨叶干机,以求得较高的热效率,经第一级干燥后的物料已不具有粘性。或已形成了半干粉体,一般半干粉体进入闪蒸干燥机不会粘壁。第二级采用闪蒸干燥机,以获得一定粒度的产品,而系统可连续工作,能满足一些物料干燥的要求。工艺流程见图2-51。

图2-51桨叶闪蒸串联系统
1—鼓风机 ;2—空气过滤器 ;3—加热器 ;4—桨叶干燥机 ;5—加料器 ;6—闪蒸干燥机 ;7—旋风分离器;8—螺旋出料器;9—布袋除尘器;10—引风机
三、喷雾带式干燥机
喷雾带式干燥机是尼罗公司(Niro)开发成功的新型组合干燥器,它综合了喷雾干燥和带式干燥器的优点,适用于可流动液体的干燥,
喷雾带式干燥机见图2-52,主要有雾化器、喷雾干燥室、传送带、传送机构、带式干燥(冷却)室组成。液体在进料泵的作用下进入高压雾化器雾化,鼓风机吹入的空气经加热后进入干燥室,与雾滴并流向下进行传热、传质。雾滴表面水迅速蒸发并形成微粒半干产品(含水率约20%)落到传送带上,至此第一级干燥结束并开始第二级干燥。传送带的运动带动落在其上的微粒水平运动,进入二级干燥室。一般经几分钟的时间残余水分在二级干燥器中被除去,如产品有特殊需要,在出干燥器前可进行冷却处理。尾气穿过传送带经除尘器分离后排空,产品经分级后包装或进入下一道工序。传送带的速度可调,它的速度可根据产品最终含水率的要求控制。
带式干燥机的特点是体积小,结构紧凑。可以在低温下干燥,防止物料过热,调节传送带的速度可以满足产品任意含水率的要求。
另有一种与之相近的结构,称为喷雾式连续真空干燥装置。液体原料在加热管中预热后喷入真空干燥器,在干燥器内瞬间即形成多孔质成品。出料一般用螺旋推进式输送器,同时接冷凝器进行溶剂回收。这类干燥器原形发展成了定形干燥装置,是由美国发明,后经改进而成。主要是为了避免在喷雾干燥中,为了达到瞬时蒸发目的,必须提高进风温度,尾气温度为80~90℃。工作原理如图2-52所示,它实际上是喷雾干燥器和通气式带式筛网干燥器结合而成。一次干燥器为高温热空气喷雾干燥,干燥过程为恒速干燥阶段。第二级干燥为减速干燥。第一次干燥后产生多孔物料堆积在移动式筛网上,接受二次干燥。操作要点是控制水分,以调整其粘度,如堆积过紧,通气不好,二次干燥不易收到好的效果。它的特点是降低了喷雾干燥器的高度,热效率高,对热敏性、难干燥的物料比较合适。
这种干燥器主要适用于下列物料的干燥:糖蜜、玉米糖浆、60%麦芽糖、100%麦芽汁、结晶乳糖、酸性干酪乳清、结晶葡萄糖、奶油、稀奶油、人造奶油、50%椰子油、咖啡用乳粉、发酵乳高蛋白食品粉体、苹果、水果汁、黄油、奶酪、冰淇淋、糕点填料、西红柿、酸味乳清、甜味乳清、加糖奶粉等。

图2-52喷雾带式干燥机
1—加料器 ;2—高压泵 ;3—干燥室 ;4—加热器 ;5—冷却器 ;6—鼓风机 ;7—带式干燥机 ;8—出料螺旋 ;9—料筛 ;10—旋风分离器 ;11—引风机

四、喷雾多层耙式圆盘干燥装置
干燥技术发展到现在,常有在干燥过中又伴有加热反应、成形等工艺要求。喷雾多层圆盘耙式(以下简称圆盘)干燥器适用于干燥造粒后再进行热处理的情况,例用喷雾干燥造粒的特点,例用多层圆盘干燥器可以调节停留时间的特点,使干燥过程更加合理。
根据物料的特殊要求,采用压力式喷雾干燥器与多层耙式聚合器串组合的联合干燥装置,热源采用煤气直燃的烟道气(如低温工作也可以采用其它热源)。
(一)流程说明
流程见图2-53。料液由料槽经过滤后被引入到高压泵内,经高压泵加压后,经稳压器进入干燥器经压力式喷嘴雾化。
冷空气经过滤后由鼓风机吹入煤气燃烧炉,与烟道气混合调温后进入喷雾干燥器与雾滴进行传热传质,在干燥造粒的同时已有80%的物料完成聚合反应,到达干燥器底部与气体分离。尾气经旋风分离器后由引风机引入到湿式除尘器洗涤后排空。
干料进入聚合器后受来自烟道气而升温继续进行聚合反应。主轴带动耙齿将物料自上至下逐层移动,最后从下部出料口出料。
干燥器和聚合器用两个独立的热源,聚合器出口气体是高温低湿气体,有很高的利用价值,引入到干燥器热空气管中作为补充热源。利用阀门控制,干燥器可以实现并逆流两种操作方式。
此流程的特点是干燥和聚合反应连续工作,而且最大限度地节约能源。利用风管通过阀门切换,可进行并流、逆流操作,适应多种磷酸盐的加工。

图2-53喷雾多层耙式圆盘干燥装置流程图
1—空气过滤器;2—风机;3—煤气燃烧炉;4—料槽;5—料液过滤器;6—高压泵;7—稳压器;8—干燥器;9—聚合器;10—旋风分离器;11—湿式除尘器;12—蝶阀;13—星形阀
A—冷空气;F—原料;G—煤气;C—尾气;D—产品;M—细粉
(二)主要设备
主要设备有喷雾干燥器和聚合器两部分。
1.喷雾干燥器
此干燥器为高塔型压力式喷雾干燥器,但与常用的低温型有如下区别,由于工艺需要,采用并流、逆流两种进风方式,上部用孔式整流板整流,下部采取切向百叶窗式多通道进风,切换热空气流向时进出风管可以共用。逆流时热空气温度很高,下部为高温区,因此下部采用耐高温不锈钢。为防止风管产生热应力,在风管的应力集中处安装多个膨胀节。
2.聚合器
聚合器由多层中空的环状板组成,每层板有一个下料口,板的中空腔中通入高温气体,以对物料进行传导加热,料层中通入少量气体带出湿分以强化反应效果。壳体为立式筒形结构,安装在喷雾干燥器的下方。板间隔为150mm,每层板上有一料耙,由主轴带动。主轴由齿轮及蜗轮蜗杆减速机两级减速,再接调速电机,可根据工艺需要进行无级调速。
此干燥系统为物料的干燥和聚合反应设计的,类似的物料也可借鉴,目前已用于多种磷酸盐的干燥聚合反应。
五、喷雾流化干燥器
喷雾流化干燥器是一种新机型,在我国使用大约有十几年的时间,目前只有少数设备厂掌握这项技术。喷雾流化干燥器实际是喷雾干燥器和流化干燥器器的有机结合,因此在性能上也就具有两种干燥器的特点。
把喷雾装置组合在气-固流化床中,将溶液或熔融物加工为固体颗粒的方法称为喷雾流化干燥。由于在流化床中固体粒子有良好的混合与较高的传热效能,这种设备无论作为干燥或煅烧器,它的生产强度都比较高。例如处理苯甲酸钠溶液时,其容积蒸发强度达550~670kg水/m3?h。
我国在葡萄糖和某些医药、轻工产品使用了这种干燥器,由于它把蒸发、结晶、干燥、造粒、煅烧等过程融合在一个设备中进行。因此,简化了流程,并相应地降低了设备及投资费用,它对溶解度大的溶液干燥以及煅烧造粒是非常合适的。
喷雾流化干燥中,浆液物料经过喷雾器分散成极细的液滴涂布于流化床层的粒子表面,接受床层热量和流化介质热量以气化水分。粒子尺寸则因其表面上固体物料的析出而长大,这种粒子的涂层长大有的称为“正常长大”。在床层中除了正常长大以外,还可能发生另外的情况:粒子涂层后,由于来不及干燥而相互粘合,这种粒子尺寸的增加称为“粘结长大”。除此以外,还有液滴喷入后未与固体颗粒结合即已干燥,这种小粒子或被带出,或存留在床层中成为新粒子长大的“晶种”。
在床层中,由于雾化器的气流机械作用与流化介质的通过,流化床内的粒子发生相互撞击和冷液喷入热床层后粒子内部产生的热应力,使固体粒子在长大的同时又被破碎而减小粒子尺寸。当床层内粒子长大的速度与破碎速度相等时,粒子的平均尺寸不再变化而达到一稳定值,这时的操作趋于稳定而可连续。即料液不断喷入,床层粒子在某一稳定尺寸范围连续卸出。
以上条件决定于下列各因素:喷雾器的型式和工作条件、干燥条件和流化本身的流体力学条件。其中,喷雾器的条件更为重要。如果喷雾器操作不好,或者床层粘结成饼而无法流化,或者粒子长大不能控制,最后可导致流化状态不佳。
在使用气流式喷嘴的喷雾流化干燥装置中,目前比较多的是采用将卸料中一部分尺寸较小的颗粒反回床层作为涂层长大“晶种”的办法来平衡床层中粒子长大,使操作得以连续。返回床层的小粒子量称为返料量,返料量与产品量之比称为返料比。在喷雾流化干燥器操作中,返料比大说明操作效果不佳。因为这时除要增加筛析、返料提升等的电耗外,还会使设备的生产强度降低。
喷雾流化干燥器在干燥的同时进行造粒,经组合后的干燥器有以下特点:
?喷雾流化干燥器设备容积小,蒸发强度高,真正实现了小设备大生产(一台直径为500mm的喷雾流化干燥器的生产能力可与一台直径为2000mm,高为10000mm的喷雾干燥器相当);
?喷雾流化干燥器与喷雾干燥造粒和流化造粒相比,所得产品颗粒均匀,粒径较大,控制操作条件能生产出直径为0.3~0.5mm的颗粒,如果增加回粉装置,成粒率大约在90%左右;
?喷雾流化干燥器热效率高,一般在60%以上;
?流化床床层温度比较低,而且温度相对稳定,适用热敏性物料的干燥;
?所得颗粒状产品的润湿性、溶解性都很好,粉尘少、无污染 ;
?产品的密度达到0.66g/cm3,具有良好的流动性,节约包装材料。
喷雾流化干燥器流程见图2-54。

图2-54喷雾流化干燥器流程图
1—料槽 ;2—鼓风机 ;3—加热器 ;4—雾化器 ;5—喷雾流化干燥器 ;6—旋风分离器 ;7—布袋除尘器 ;8—出料阀 ;9—返料管
六、喷雾气流干燥器
喷雾气流干燥器是通过给雾化器一定的压力使物料成为液滴分散在热空气中,并使热空气和物料以并流、逆流或混流的方式互相接触的干燥方法。它使物料从微小粒子悬浮液、溶液或淤浆状态一举而获得干燥制品。免去了过滤、分离、浓缩等操作过程。
此前,已利用喷雾气流组合干燥器成功地对乳酸钙进行干燥。将经过活性炭过滤脱色的乳酸钙制成含水为40%的水溶液,加热至95~98℃,然后用高压泵以1~10Mpa的压力通过喷头形成雾伞送入干燥室内。经过过滤的空气,加热至40~45℃和湿物料一起并流进入干燥室内,尾气细粉在旋风分离器和袋式除尘器中捕集,这时半干成品的含水率约为15%~20%,用螺旋出料器排出。由喷雾干燥器出来的半成品,通过星形加料器进入气流干燥器,进入气流干燥器的热空气温度在120~130℃,成品在旋风分离器中收集。干燥后的乳酸钙含水在3%左右。尾气经袋式除尘器过滤后放空。
七、气流-流化床干燥器
气流-流化床组合干燥器,主要有三种形式:气流-卧式多室流化床干燥器、气流-锥形流化床干燥器和气流-圆形流化床干燥系统。
(一)气流-卧式多室流化床干燥器
对于一些热敏性、粘性小的、多孔性的粉末状物料,其干燥过程可看作是一种非结合水分的干燥,即经历表面气化及内部扩散的不同控制阶段,为此在干燥过程中采用二级装置。第一级作为表面水分气化,可利用气流的瞬时干燥即采用快速干燥设备-气流干燥器,这时干燥强度取决于引入的热量,通过加大风量和温度,使较高的湿含量能瞬间地降到临界湿含量附近。第二级作为内部水分扩散,以降低风速和延长停留时间为宜,即采用流化床干燥器,使湿含量达到最终干燥的要求。
被干燥的湿料经圆盘加料器或螺旋加料器送至第一级脉冲式气流干燥器。经一级干燥后的物料(未达到产品要求水分)随热空气吹上,进旋风分离器捕集。再通过物料控制阀加入流化床干燥器,物料由第一室向最后一室逐渐推移,流化床内的物料被热空气吹起,形成流化状态。干燥后从溢流口流出,经旋风分离器捕集至滚筒筛或振动筛过筛,进行成品包装。
(1)气流干燥采用脉冲式气流干燥器。由于粒子与热空气间的传热、传质是热空气与粒子间相对速度的函数,采用脉冲式气流干燥器,有利于相对速度的增加,从而提高热容量系数值,即可提高干燥强度;
(2)流化床干燥采用卧式矩形多室连续流化干燥器。该干燥器的优点是易使物料产生活塞式运动,物料停留时间分布窄,产品含水均匀;
(3)脉冲式气流干燥器,优于直管式气流干燥器,采用连续流化床优于间歇床,干燥强度高。
气流-卧式多室流化床干燥器工艺流程见图2-55。

图2-55气流-卧式多室流化床干燥器工艺流程简图
1—加热器 ;2—加料器 ;3—气流干燥器 ;4—流化床干燥器 ;5—旋风分离器 ;6—引风机 ;7—加热器;8—空气过滤器
(二)气流-锥形流化床干燥器
采用气流-锥形流化床干燥器干燥含水率为5%~6%的物料,加入内设搅拌的螺旋加料器,然后定量加入气流干燥器。由于是正压操作,在螺旋加料器末端有一段空螺旋段作为料封。
空气预热后,送入气流干燥器,把湿物料进行预干燥。在螺旋加料器末端,装有物料分散装置。能使物料松散地进入气流干燥器,并在气流干燥器内将物料分级。粗料落入干燥器底,细料则被吹入锥形流化床干燥器。
为了避免物料与器壁碰撞而增加摩擦,在流化床顶部悬挂一组内置布袋过滤器,使从气流干燥器输送来的物料,在布袋处滤下后落入床层中间,而气体逸出。物料在流化床内由送入的热空气形成流化状态,干燥后成品由溢流口放出直接装袋。
为了使气体分布均匀,在气流干燥器和流化床底部堆有玻璃珠,干燥物料由于湍动相互摩擦使成品外形及光泽都有所改变。由于物料干燥后最终含水率甚低,产品终温较高(50~60℃),有时物料还需冷却过程以防过热或回潮。
气流-锥形流化床干燥器工艺流程见图2-56。

图2-56气流-锥形流化床干燥器工艺流程见图
1—加热器 ;2—加料器 ;3—气流干燥器 ;4—锥形流化床干燥器 ;5—旋风分离器 ;6—引风机 ;7—鼓风机;8—空气过滤器

1— ;2— ;3— ;4— ;5— ;6— ;7— ;8— ;9— ;10— ;11— ;12— ;13— ;14— ;
八、正负压两级气流干燥器
两级气流干燥器的实质是利用尾气的余热降低尾气的排出温度,增加湿度后排出。克服了传统的单、双级干燥器排出高温低湿尾气浪费热量的缺点。
物料干燥过程中,恒速干燥阶段物料表面水分气化后很容易补给给,表面始终被水分所润湿,干燥速率取决于物料表面水分气化速率,用高风速大风量将水分气化的蒸汽从物料表面吹走以提高干燥速率。物料表面大体保持为空气的湿球湿度。降速干燥阶段干燥速率取决物料的性质,受物料内部水分向外迁移速率的制约。因此,提高热空气温度对水分外移,提高干燥速率起到重要作用。一般情况下,产品水分要求低,降速干燥的温度要求高,难去水的胶质物料则要求温度更高,尾气温度偏高者达100℃以上。两级气流干燥器就是将两个相同的干燥器串联,使第二级干燥器(降速干燥器)排出的高温低湿气体返回到第一级干燥器中,尾气中的热量全部回收,再补充部分热空气作为第一级恒速干燥的热源,通过调节,保持系统流畅,达到连续工作目的。
两级气流干燥器的开发成功,其贡献不仅限于此干燥器本身,它的工作原理可以应用到许多对流型两级干燥器中。
目前,正负压气流干燥已对淀粉、葡萄糖、鱼粉、酸糖、食糖、酒精、饲料、面筋、塑料树脂、煤粉、染料进行干燥,均取得满意效果。正负压两级气流干燥器工艺流程见图2-57。

图2-57正负压两级气流干燥器工艺流程简图
1— 换热器;2—风机 ;3—加料器 ;4—一级干燥器 ;5— 一级旋风分离器 ;6—二级干燥器 ;7—二级旋风分离器 ;8—星型阀 ;9—除尘器
九、喷雾干燥多级组合型式及应用

(一)喷雾薄膜气流干燥器
第一段主要是利用喷雾薄膜干燥器进行浓缩,蒸发掉大量的水分,然后物料用气力输送到另一个强化气流干燥器进一步干燥。
来自板框压滤机的含水率为75%左右的料液,经螺旋加料器被定量加入干燥器。干燥器顶部安装有离心式雾化器,料液落到雾化器上被迅速分散。雾滴在水平方向向器壁抛出时首先接受从下方进入干燥器的热空气的对流传热,水分被蒸发掉一部分。这部分气体夹带少量已干燥的细粉排出干燥器,经旋风分离器扑集。雾滴接触设有蒸汽夹套的高温器壁时又进行传导传热使水分进一步蒸发,使其在很短的时间里干燥至水分含量为15%左右,然后由旋转刮刀刮下后降落到干燥器底部。利用热空气通过收缩管产生的负压,将物料输送到强化气流干燥器。在干燥器底部设有一个粉碎装置,在粉碎团块状物料的同时也强化了干燥,当水分达到要求后与尾气排出干燥器进行扑集。
喷雾薄膜-气流干燥器与单级干燥器相比有许多优点:
⑴在相同产量下,设备的占地面积和占用空间都相对减小。
⑵喷雾薄膜干燥器以传导传热为主,热效率可达70%~85%,节能效果十分明显;
⑶强化气流干燥器有粉碎作用并有强化干燥的效果,干燥强度高,投资少;
⑷可适应初始状态较粘稠物料的干燥。

(二)喷雾薄膜耙式干燥机
喷雾干燥器与其它干燥器形成组合型干燥器,主要是利用喷雾干燥雾化的功能,使料液瞬间增大表面积,大量水分在短时间内蒸发,使料液状物料失去绝大部分水分后成为半固体或固体状态的湿物料,再进入下一级另一种型式的干燥器中脱掉剩余的水分。所以与其它干燥器进行组合,喷雾干燥器一定是作为第一级干燥。它的作用是将料液水分浓缩,使物料脱水后能够用其它干燥器进行干燥。比较理想的设计是恒速干燥阶段在喷雾干燥器中进行,当物料进入降速干燥时再转移到其它干燥器中,这样可以做到优势互补,更能发挥不同型式干燥器的长处,满足更多物料干燥的需要。
多年来,人们经过大量的研究与应用,不仅比较清楚地认识了喷雾干燥的优点,对它的缺点也有较为深刻的了解。采用喷雾干燥与其它类型的干燥器组合成新型干燥器,把几种不同型式干燥器的优点发挥出来,使之更有经济意义和技术优势。经过组合后的干燥器有如下优点:
(1)组合干燥器更容易节约能量,在能源日益匮乏的今天其意义十分重大;
(2)减少基建投资费用和占地面积,喷雾干燥设备庞大是人所共知的,之所以设备规模大,主要是因为水分蒸发是雾滴在热空气中飘浮运动中完成,而降速干燥阶段所需的时间较长,只能通过增大设备规模完成水分的蒸发,采用组合干燥器将有效解决这个问题;
(3)组合干燥的操作更加灵活,经过组合后的干燥器可以控制物料在干燥器内的停留时间。还可以完成除干燥外的冷却、溶剂回收等操作,增加了喷雾干燥器的使用功能,对一些特殊物料有更强的适应能力。
喷雾薄膜耙式干燥机工艺流程如图2-58所示,料液也在料槽中受齿轮压料器作用,经螺旋加料器进入喷雾薄膜干燥器。旋转雾化器把料液分散后与热空气对流接触开始蒸发水分,料液与高温器壁接触后经传导传热蒸发掉大量水分。当含水率降至10%~15%后,被旋转刮刀刮落至耙式干燥机中。耙式干燥机是传导型干燥器,依靠桨叶的翻动不断更换接触面,并使物料向出料口运动,最后由耙式干燥机的出料口出料。此工艺与喷雾薄膜干燥系统有相同效果。

图2-58喷雾薄膜耙式干燥机工艺流程如图
1— 排气管;2—布料器 ;3—加料螺旋 ;4—旋风分离器 ;5—薄膜干燥器 ;6—传动装置 ;7—耙式干燥机
(三)喷雾振动流化干燥
喷雾振动流化床干燥器属于二级组合式干燥器,第一级为喷雾干燥器。第二级为振动流化床干燥器,自1980年第一台整体喷雾流化床干燥器出现以来,很快在乳粉生产上得到应用,生产各种乳粉(包括脱脂、全脂、高脂乳粉、乳清粉、干酪素钠、蛋白浓缩乳、麦芽糖糊精等)。
喷雾振动流化床干燥技术之所以迅速得到推广和应用,从干燥动力学的角度分析,它比单级的喷雾干燥更具有合理性。在这里作为第一级干燥的喷雾干燥器主要除去雾滴中大量的表面水,完成恒速干燥的操作,而且将物料干燥成颗粒状半干固体。在降速干燥阶段,物料中的含水率较低,但所需要的干燥时间较长,则可以在热效率较高,容积传热蒸发系数较大的振动流化床内完成。另外,振动流化床是在物料水平输送的过程中进行干燥,物料在干燥器内的停留时间可以自由控制。对于特殊热敏性物料,干燥后期还可以进行冷却降温,这样就更增加了设备的操作灵活性和对物料的适应性。
虽然使设备的整体费用增加10%左右(需增加振动流化床),但干燥系统的生产能力将提高25%~30%,热损耗降低15%~20%。以一套日产奶粉5吨的装置为例,在二次干燥的情况下,所节约的燃料费用大约在18个月内可以全部回收投资。
作为二级干燥器的振动流化床干燥器,在保证物料能干燥的同时,还要保证其顺利输送才能达到连续工作之目的,振动输送的驱动型式,主要有以下两种:
  ①偏心电机驱动,支承弹簧设计要使系统远离共振状态。床身两侧各有一台异步电机。电机是两端出轴,轴端各有一只偏心轮。两电机反向转动,而且由于机械力的原因而自动同步,于是偏心轮的推力沿着推力线往复作用。推力线安排成通过流化床的重心,并与水平面成20~30°角度(振动角)。这样,床面就成为一种标准的振动输送设备,物料在床面上均作抛掷运动而被输送向前。
②两水平轴带一对偏心轮驱动,两个偏心轮只能产生沿驱动方向作用的往复推力,在其他方向两偏心力互相抵消。这种方案的推力方向同偏心电机方案完全相同,故输送原理和性能也相类似。采用本方案时,电机通过皮带轮带动其中一根轴。如更换皮带轮,可以很容易调整轴的转速,亦即调整驱动频率和推力,改变设备的输送能力。在设计上与单级喷雾干燥器并无大异,只是在取得实验数据的情况下,干燥器的高度可以降低一些。
喷雾振动流化干燥器工艺流程见图2-59。

图2-59喷雾振动流化干燥器工艺流程图
1—空气过滤器 ;2—加热器 ;3—冷却器 ;4—喷雾干燥器 ;5—旋风分离器 ;6—引风机 ;7—振动流化床干燥器 ;8—返料系统
(五)三级干燥技术
三级干燥系统是以喷雾干燥器为第一级干燥,在喷雾干燥器的底部设有内置流化床,此流化床为二级干燥设备。在干燥器的外部,再串联一个外置流化床,这个流化床可能是普通式,也可能是振动式。三级干燥设备的特点是能够生产高质量的产品,能量消耗低,能够生产单级喷雾干燥设备难以干燥的物料,比单级喷雾干燥占用空间小,生产周期短,被干燥物料只在低温下受热。
三级干燥是在二级干燥的基础上发展起来的,第一级是喷雾干燥器,第二级是流化床干燥器,它装在喷雾干燥室圆锥体的内部,使在第一级干燥尾气有较高湿度,从喷雾干燥器来的空气有较低的出口温度。
料液经预热后进入雾化器中在干燥室内被雾化,与热空气充分接触,脱水后雾滴形成颗粒落入塔底的内置流化床中,并以流化状态继续干燥。粉状物料导向外部流化床,进行最后的干燥或冷却。然后,产品送至料槽中,尾气经过旋风分离器和袋式除尘器将极细的粉料与空气分开,送至外部流化床与那里的流化粉末混合。也可以把细粉送回到干燥室,以使粘结成较大的颗粒。三级干燥技术工艺流程见图2-60。

图2-60三级干燥工艺流程图
1—进料箱 ;2—预热器 ;3—雾化器 ;4—干燥室 ;5—内置流化床 ;6—外置流化床 ;7—旋风分离器 ;8—布袋除尘器 ;9—热回收装置

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