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中国干燥机干燥设备及除湿机

回转干燥

一、回转圆筒干燥机
(一)回转圆筒干燥机基本情况
回转圆筒干燥机由稍作倾斜而转动的长筒所构成。湿物料在筒内前移过程中,直接或间接得到了干燥介质的给热而达到干燥目的。此类干燥器广泛应用在各种散粒物料的干燥,现已发展到应用于溶液及膏状物料的干燥上。
由于回转圆筒干燥机产量大,流体阻力小,操作上允许波动范围大,操作方便,成本低,故目前化工、食品、粮食、矿物等行业的干燥应用较多。
目前国内现有干燥器直径从600mm到2600mm,长度1000mm~27000 mm 。一般材料为碳钢,或钢体内衬铝、衬钢、衬环氧树脂、不锈钢等。目前国内筒体结构的两种,一种是圆筒和圆筒内抄板组成,目前抄板的形式有几十种之多。一种是三层不同直径的圆筒套装而成。前一种结构相对筒单,用的比较广泛。后一种在碳酸钙、苜蓿草等干燥中使用。干燥器安装在与水平倾斜度为2°~10°的机架上,转速为1~10r/min可调,一般进出料用带式输送或斗式提升机完成,机械化程度较高,被干燥物料进出口含水率分别为50%~0.1%,一般为0.5%左右。
对于耐高温及清洁度没要求的矿产品,如粘土及耐火材料等,可用烟道气为干燥介质;对于产品清洁度要求高的物料,则可采用热空气作干燥介质。干燥介质的温度可在100~1400℃范围内。如果气体进口温度为200℃,湿物料的含水率较高,回转圆筒干燥机的容积气化强度为10~15kg水/h?m3,热效率为30~50%左右;若气体进口温度为500℃,容积气化强度在35 kg水/h?m3左右,热效率约为60%左右。回转圆筒干燥机的抄板如设计合理,可使物料粒子的90%处于悬浮状态。操作气速与粒子的物性和形状大小有关,一般粒子直径约1mm时,气速可取0.3~1m/s。若粒子直径在5mm左右,气速可取3~4m/s,回转圆筒干燥机的容积传热系数约为100~200 kcal/m3?h?℃。
回转圆筒干燥机在化学工业中,广泛地用于各种粒状物料和小块状物料的干燥,如硫铵、石灰石、黄铁矿、磷酸盐等。若在转筒中的内部结构设计恰当(如在转筒的物料进口端挂上链条等),还可用于膏状物料的干燥。由于转筒的转数可在1~10rpm和倾角可在2°~10°范围内调节,因此,可以调节物料在干燥过程中的停留时间,所以被干燥湿物料的含水率范围较广。如硫酸铵含水率为3.5%左右,而酸式磷酸钙的含水率为55%~57%。
回转圆筒干燥机根据允许的干燥温度、被干燥物料允许的污染情况决定采用热空气或烟道气做干燥介质。决定物料和干燥介质的给热情况。目前国内回转圆筒干燥机干燥介质与物料之间的给热方式有三种:直接传热、间接传热和复式传热。干燥介质与湿物料之间有三种流向:并流、逆流、并流和逆流联合的。如:矿石、PVC、复合肥料、粘土、煤等。间接加热型主要适用于降速干燥阶段较长的物料和热敏性物料的干燥,如硫铵、有机晶粒、沥青土等。复合加热型主要适用于粉状及较轻物料的干燥如:磷肥、调和粘土、磷石膏等。
回转圆筒干燥机内物料与介质流向是根据物料性质和最终含水率而定。并流只适用于湿度较大时允许快速干燥,不致发生裂纹、焦化,干燥后不能耐高温,吸湿性小的物料的干燥。而逆流干燥热推动力差不大,适用于物料不允许快速干燥, 初湿较大的物料。一般情况下,逆流操作出口物料含水率比并流低一些。
回转圆筒干燥机有连续生产和间些生产两种,绝大多数是连续的。间歇生产往往处理量小、干燥过程中间有转晶、焙烧等要求时采用。目前回转圆筒干燥机有负压和正压两种操作。一般采用负压操作,负压操作粉尘飞扬少,特别适用于物料在干燥过程中产生有毒、有异味气体或粉尘时采用,负压操作有利于表面水的汽化,干燥效果好。
回转圆筒干燥机具有产量大、系统阻力小、操作上允许波动范围大,操作方便等优点。但缺点是设备占地面积大、结构复杂、设备笨重、钢材消耗较多、一次性投资也较大。
需干燥的物料经加料器输送到回转圆筒干燥机的进料箱,经加料管进入干燥机内。物料从较高一端加入,热载体由低端进入,与物料成逆流接触,也可以热载体与物料一起并流进入筒体内。随筒体转动,物料在重力作用下运行到较低的一端,湿物料在圆筒内向前移动过程中,直接或间接得到热载体的给热,使湿物料得以干燥,然后在出料端送出。在圆筒内装有各种形式的抄板(抄板形式依据所处理物料的不同而不同)其作用是把物料抄起来洒下,形成料幕,使物料与气流的接触表面增大,以提高干燥速率并促进物料前进。尾气经旋风分离器将气体内所带物料捕集下来。如需进一步减少尾气含尘量,应经过袋式除尘器或水浴除尘器除尘后排空。
(二)性能特点:
(1)生产能力大,可连续操作;
(2)结构简单,操作方便;
(3)故障少,设备维护费用低;
(4)适应范围广,可以用于处理颗粒状物料和附着性较强的物料;
(5)操作弹性大;
(6)清扫容易。
(三)主要特点及适用范围
主要适用于化工、医药、轻工、煤炭、建材、食品及冶金等行业中的颗粒状物料。如化工行业中的硫酸铵、氧化锰、碳酸钙、磷酸三钠等物料的干燥,
已用于尿素、焦亚硫酸钠、钙镁磷肥、轻质碳酸钙、磷矿、硫酸铵、硝酸铵、氮磷复合肥料、磷矿、硫精矿及碳酸钙、染料硫化蓝、淀粉、轻质碳酸钙、苯甲酸钠、三盐基硫酸铝、葡萄糖、草酸、酵母、煤粉、味精、硝酸钠、立德粉、增白剂、重碱、拉开粉、电玉粉、碳酸氢钠、盐基锌、硫酸铬、骨胶、活性炭、硫精矿、石棉矿等物料的干燥。
回转圆筒干燥机设备结构及工艺流程见图2-47。

图2-47回转圆筒干燥机设备结构及工艺流程图

1—鼓风机 ;2—燃烧室 ;3—排气管 ;4—进料管 ;5—加料器 ;6—回转圆筒干燥器 ;7—出料口 ;8—旋风分离器 ;9—引风机 ;10—洗涤器 ;11—运输机 ;12—循环水池 ;13—水泵
二、穿流回转干燥器
旋转通风式干燥机也称穿流回转干燥器,按其结构特点和工作原理,说它是卧式回转流化床也可,说是回转干燥机也可。它是回转干燥机和流化床干燥机相结合的产物。有些文献中将其归类于流化床干燥器中,也有按回转干燥器分类,在本书中也按后者分类。
(一)结构及特点
水平安装的长圆筒体壁上开有许多小孔,筒体内壁沿圆周等距离装有许多抄板(三角形),抄板端部从入口侧向出口侧倾斜。抄板上也开有许多小孔。筒体上装有2个滚轮,分别由2个支承托轮支承。电机通过减速后由小齿轮驱动大齿轮带动筒体回转,回转筒体与物料进口端及出口端均设置密封结构。在回转筒体外设有外壳,在外壳内沿着轴向设有隔板,它将干燥器隔成几个独立的加热室。每个室有热空气进、出口。并在转筒体与外壳间设有动密封,防止热空气未进筒体料层而短路。在外壳下安装有细粉接收斗及螺旋输送器。
由于热空气仅从滞留有物料层的部分抄板的下部吹入,故从入口直至出口的热空气全部由物料的侧下端四分之一处吹入筒体,装有动密封结构,热空气就不会短路。因干燥器内物料借转动向前移动,接近活塞流,故停留时间分布很窄。当干燥时间需要延长时,它在干燥器内的停留时间可由出口调节挡板调节,这时由连续出料变为间歇出料。尾风夹带的细粉颗粒由旋风分离器捕集后,由引风机排空。
回转筒体外壳沿长度方向被分成几个独立的箱形壳体,每个壳体内设置鼓风机、空气加热器、进气口及排气口。物体在第1室进行表面脱水以及部分内部水分的脱除,干燥后尾气的相对湿度较高,降温也较多,因此将尾气排弃。而第2室主要是脱除部分内部水分,进行第2阶段的干燥,水的蒸发量小。因此,尾风的温度较高,相对湿度也很低,将这部分尾气循环使用,以作为第1室的进气。这样,尾气排弃的热损失比一般对流式干燥器要少得多,热效率可达75%左右。
(二)干燥原理
加入的物料借筒体的回转运动和抄板的上下翻动,一面在床层内转动,一面向出口侧移动。热空气通过筒壁上的小孔及抄板上的小孔穿过物料层,物料在运动过程中与热空气成90°夹角充分直接接触,进行传热与传质,达到脱水干燥。
由于物料随抄板升举而又落下,使物料的暴露面积很大,与热空气接触面积又不断更新,热空气进口至出口穿越的距离仅为筒体直径,使颗粒内部迁移到表面的湿分迅速汽化及时排出。因而干燥速率高,干燥均匀。
(三)操作参数
1.操作压力
为了避免在回转筒体与固定部分密封处漏出热空气及粉尘而漏入空气,在筒体内控制为微负压。热空气自下而上穿过物料层,其阻力损失随颗粒密度、粒径及形状而异,一般为100~600Pa。对于压力的调节,通常使鼓风机的操作条件不变,而由引风机入口处调节蝶阀来完成。
2.物料粒径
物料为粒状、块状或片状,其粒径为2~30mm最为适宜。对于粒径小的粉状物料,由于空隙率小,不仅阻力大,通风不均匀,而且风速也不能取得较大。因此,较适合于不含大量粉尘的粗大颗粒。
3.物料进口含湿量
只要物料呈粒状,具有固体的流动性,如果湿物料含有的水分为内部水分,加入时不会出现粘附与堵塞,那么即使水分很高(如70%~75%湿基的聚丙烯酰胺)也能进行干燥。
4.物料出口含湿量
物料在干燥器内的停留时间可通过转速、抄板角度、设备长度及设备的水平安装角加以调节,干燥时间通常为10~40min。还可调节出口堰高度,变连续出料为间歇出料,或在中间一定位置设置溢流堰,延长干燥时间。如干燥4mm×4mm×4mm的塑料薄片,干燥时间为120min,干品含湿量可达到极低值。
5.干燥温度
穿流回转干燥器的使用温度一般为100~300℃。
6.容积传热系数
由于床层内物料不断地翻转使气固相间传热传质均匀,干燥效果极为有效。它的容积传热系数可达1252~6255 kJ/m3?h?k(回转式干燥器的容积传热系数最高为625.5~834 kJ/m3?h?k)。故对于相同物料和同等操作条件,穿流回转干燥器的容积比较小。
穿流回转干燥器外形结构见图2-48。

图2-48穿流回转干燥器外形结构图
1—筒体 ;2—外壳 ;3—端面密封 ;4—滚轮 ;5—出料口 ;6—托轮机构 ;7—螺旋输送机 ;8—传动机构 ;9—传动齿轮 ;10—进料口
三、管束旋转干燥机
管束旋转干燥机是在与旋转圆筒内部等长的同心圆内藏式排列1~5列的加热管。加热列管间进行传热干燥,这种干燥机称为传热加热干燥机,也可称为蒸汽管束干燥机,它是间接加热方式旋转干燥机的代表。
1950年起,随石油化学工业发展,本干燥机开始用于处理大批量的对苯二甲酸,聚氯乙烯,聚苯乙烯,聚丙烯等聚合物干燥。现在广泛应用于一般化学领域,包括冶金、制陶工业、水产、纸浆、非金属等部门。另外,用淀粉厂中自发电的多余蒸汽作热源,对副产物进行干燥。同样,利用多余蒸汽干燥污泥、一般垃圾等工厂废热作为干燥机的热源,还有啤酒工厂排放液的处理设备中产生的污泥进行干燥。
带水蒸汽管的旋转干燥机的特点:
(1)单位容积处理量大
干燥机为内部设置加热管片,因搅拌过程中直接接触,传热系数大,且传热面积也大。单位容积传热量与一般直接加热方式旋转干燥机相比,约大3倍。
大量连续处理含水率高的物质时,体积传热系数值约需60~130kcal/m3?h?℃。需要设计制造大容量干燥机,直径3.6~4.2m,长20~36m,传热面积为4000m2。处理能力以干燥机为例进行分析,处理量为260~600t/h时,需要热交换15~30×106kcal/h。
(2)热效率高
干燥时不需使用多余热空气,故排气所带走的热损失可忽略不计。含本体表面散热热损失,整体效率为80%~90%,这表明有非常高的传热效率。即使与直接加热的旋转干燥机热效率比较,可以说本干燥机具有高的经济性。特别是操作温度在150℃以下的场合,热效率最高。
(3)一定温度下,进行干燥
对间接加热方式,加热管的温度是根据蒸汽压力设定,一定温度下加热制品,即使处理量、含水率变动,蒸汽的冷凝量也可能对应增减。因此,可以在一定温度下干燥。据此,本干燥机也适宜于热敏性物料干燥,一般制品的温度应比蒸汽温度低15~50℃。
(4)停留时间长
通过调整,干燥机内部可以得到最适宜的停留时间,通常可取容积比为10%~30%时,停留时间为30~60min。这种调整可根据内部的停留和转速进行任意改变,对本干燥机也适宜于停留时间长的操作体系。
(5)排气中粉尘少
因能在80~95%高湿度下排气,排气量少,筒内风速小,粉尘量少,气固分离设备投资少。
(6)系统能在密闭条件下操作
用于特殊设计的工程时,系统能在密闭条件下操作。干燥机能回收蒸发的液体(溶剂);当需要密闭系统为必要条件时,能用氮气以防止制品氧化;
(7)操作容易
当干燥温度变化小时,即使处理量和含水率发生变化,也能保证充分的时间。故操作简单,不需复杂的操作管理。
(8)其他
作为特殊用途,蒸汽以外的介质,如导热油用于高温干燥,也可用热水低温干燥,以及用冷水冷却。缺点是作为热源,应使用蒸汽、导热油,需要提供这类物质的装置和加热装置。以热空气加热干燥机相比,设备费用高,特别在要求耐腐蚀材料的场合,装置本身价格非常高,还需要运转维护等。
本干燥机为管束接触式干燥机,可用于干燥粉状、颗粒状、纤维及片状类无粘性物料。如:玉米胚芽、玉米纤维(玉米渣)、薯类纤维、蛋白粉、饲料载体、发酵饲料、鱼粉、酒精槽、白酒槽、木片、木屑、油菜籽、发酵粉、啤酒槽、肉骨粉及石墨等。
管束旋转干燥机结构简图见图2-49。

图2-49管束旋转干燥机结构简图
1—进料口 ;2—传动装置 ;3—汽管接头 ;4—外壳体 ;5—排气口 ;6—底架 ;7—管束内件 ;8—出料口 ;9—出料端蒸汽接头

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