天華化工機械及自動化研究設計院干燥所甘肅蘭州 摘要：本文敘述了新型微粉干燥機在工作原理和設備結構方面與旋轉閃蒸干燥機的異同，說明了攪拌器和分級器的一般設計方法，介紹了微粉干燥機在散狀物料和納米物料中的應用，指出了其發展前景。 1工作原理 微粉干燥機的工作原理與旋轉閃蒸干燥機基本相同，都是利用旋轉氣流與物料顆粒間產生很大的相對運動，從而強化傳熱傳質的原理來完成物料的干燥。所不同的是：微粉干燥機具有更強的破碎和分散能力，非常適合于超細物料的干燥；微粉干燥機具有可調式分級器，可以方便地控制產品的粒徑；微粉干燥機的結構更加先進，檢修維護更加方便。微粉干燥機是集干燥、破碎和分級為一體的多功能干燥機。 2設備結構微粉干燥機主要由喂料機、攪拌器、分級器、傳動裝置和干燥室等組成，如圖1。具體介紹如下。 2.1喂料機 微粉干燥機的進料一般采用螺旋輸送機。對于膏狀粘性物料，需對輸送機進行特殊設計以防止物料堵塞和架橋。對于漿狀物料，進料可以采用容積泵進行加料。 2.2攪拌器 攪拌器的作用是將團狀的物料打散，在熱風的共同作用下將物料流化。針對如膏狀、粘性和散狀等不同物料，可以設計不同形式的攪拌器。與旋轉閃蒸干燥機不同的是，微粉干燥機的攪拌器可以設計成立式或臥式結構，分別適用于不同的場合。采用臥式結構可以大大降低設備高度，且便于維護和檢修。 2.3分級器 旋轉閃蒸干燥機一般用于對于產品粒度沒有嚴格要求的物料，其分級結構為干燥機頂部的固定式淘析環。微粉干燥機的頂部設有分級輪，其轉速可調，適用于超細和納米級等粒徑有嚴格要求的物料。對于粒徑范圍要求非常嚴格的物料(如d90≥2μm)，必要時可以采用多個分級輪。 2.4傳動裝置 旋轉閃蒸干燥機一般采用皮帶立式傳動，電機一般固定在筒體底部的機架上以增加設備的穩定性。微粉干燥機的傳動裝置固定在整體型的機架上，幾乎沒有振動。相應于立式和臥式攪拌器，傳動裝置也有立式和臥式兩種形式。 傳動裝置的設計對設備的穩定性影響很大。蘭化公司采用的國內某廠家生產的10型旋轉閃蒸干燥機，由于傳動裝置設計不合理，設備運轉時振動非常大。 2.5干燥室 微粉干燥機和旋轉閃蒸干燥機的干燥室基本相同。不同點在于由于進風方式不同，所以筒體的進風段不同。微粉干燥機不需要復雜的進風蝸殼和分配器。 3設計計算 微粉干燥機的工藝流程與旋轉閃蒸干燥機相似。筒體直徑一般參照旋轉閃蒸干燥機的計算方法來確定。這里主要介紹攪拌器和分級器的設計方法。 3.1攪拌器的設計 攪拌器的形式和結構以及轉動速度對干燥過程的影響很大。 旋轉閃蒸干燥機的攪拌器都采用立式結構如錨式、槳式和旋轉葉片式等)，其結構為多層形式以保證對物料的分散度。 微粉干燥機的攪拌器已由最初的立式結構發展到臥式。其轉子多參照粉碎機結構進行設計，破碎和分散能力很強。攪拌器的轉速可以在1000~4500rpm之間，具體數值根據干燥室的直徑和物性確定。干燥室直徑大時取小值，直徑大時取小值。攪拌器外緣的圓周速度約在50~80m/s之間。由于微粉干燥機的攪拌器轉速很高，加工后必須進行動平衡試驗。轉子的受力情況比較復雜，目前其所需功率主要憑經驗選取。 3.2分級器的設計 微粉干燥機的分級器為離心式氣流分級器，它依靠葉輪高速旋轉而產生的離心力和氣流的向心力之間的作用把細粉與粗粉分開。分級器的轉速可以在1000~2000rpm之間，葉輪外緣的圓周速度約在20~30m/s之間。 進行分級器設計時，根據干燥所需的風量，確定筒體直徑對應的葉輪直徑和最大允許的葉輪轉速，以保證最大分級能力。在生產過程中，可以對葉輪轉速和風量進行調節以滿足成品粉塵的粒徑要求。 4應用情況 天華化工機械及自動化研究設計院經過多年的研制，于2000年開發成功φ350型和立式φ1100型立式微粉干燥機。2003年開發成功φ800型臥式和φ1100型臥式微粉干燥機。該干燥機已獲專利并成功應用于工業裝置。 微粉干燥機非常適合于膏狀粘性物料的干燥。在用于干燥高濕含量的粘性物料時，若最終產品的濕含量要求很低，則單獨采用微粉干燥機時產量小且能耗很大，這時采用兩級干燥很有優勢。微粉干燥機的應用情況見表1。 對于散狀或粘性不大的物料，凡是可以用旋轉閃蒸干燥機的物料都可以采用微粉干燥機干燥。而且微粉干燥機應用于這些物料時效果更好。通過對轉子結構的改造，微粉干燥機可以應用于有機物如丁腈橡膠等的干燥。 納米物料在潮濕狀態下，由于強大的表面結合力使得物料具有極大的粘性，導致物料結團，流動性差，輸送困難，給干燥帶來困難。在干燥過程中，這種結合力引起物料團聚，影響產品性能。因此干燥過程中應防止物料架橋，對團聚物料有效打散。另外，納米物料中一般都含有改性劑，無論是有機的還是無機的，受熱都易分解。因此，納米物料干燥時需考慮物料的熱敏性。 微粉干燥機的攪拌器具有很強的破碎能力和分散能力，可以將團聚的物料打散，再經分級器分級，完全能夠滿足粒度要求。同時，物料在微粉干燥機中的停留時間很短，物料不會變質。天華院開發的微粉干燥機已經成功應用于納米碳酸鈣、納米氫氧化鋁、微粉級氫氧化鋁和納米氫氧化鎂等物料的干燥，見表1。 內蒙古某廠的納米碳酸鈣生產線由于使用了旋轉閃蒸干燥機，導致產品中有超標大顆粒，無法滿足要求。2002年1月，該廠家與我院聯系進行改造。后來，該廠家采用了我院研制的微粉干燥機，產品性能大大改善，完全滿足了廠家的要求。這充分說明微粉干燥機的優越性。 另外，微粉干燥機還可以直接干燥對漿狀物料如分子篩等進行干燥。 5結束語 微粉干燥機是在旋轉閃蒸干燥機的基礎上開發出來的一種新型干燥機。但微粉干燥機的結構型式更加先進，性能更優越，尤其適合于超細物料的干燥。微粉干燥機的制造費用與旋轉閃蒸干燥機相比增加不多。在納米技術蓬勃發展的今天，微粉干燥機的應用范圍將會越來越廣闊。 參考文獻 [1]OVEB.CHRISTIANSENandMARYSUTERASARDO.FindtheOptimum flashdryertoremovesurfacemoisture.ChemicalEngineerProgress. August,2001. [2]潘永康，王喜忠等.現代干燥技術.北京：化學工業出版社，1998 [3]李連成等.我國納米碳酸鈣市場.無機鹽工業 作者：李盈海 孫中心 張毅 趙旭 來源：慧聰 |
