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流化床干燥设备在我国的发展及应用
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2011-9-22 9:19:45
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  流化床干燥设备是利用流态化技术对流体或固体颗粒进行物理或化学加工,如干燥、浸取、吸附和离子交换、颗粒混合等的机械设备。流化床干燥设备因具有较高的热质传递速率、结构紧凑、便于操作等优点而被广泛用于化工、食品、陶瓷、制药等行业。  
  流化技术起源于1921年,最早应用于干燥工业化大生产是1948年美国建立的多尔—奥列弗固体流化装置,而我国直到1958年后才开始发展此项技术。流化床干燥过程中散状物料被置于孔板上,下部输送气体,使物料颗粒呈悬浮状态,犹如液体沸腾一样,使得物料颗粒与气体充分接触,进行快速的热传递与水分传递。流化干燥由于具有传热效果良好、温度分布均匀、操作形式多样、物料停留时间可调、投资费用低廉和维修工作量较小等优点,得到了广泛的发展和应用。 
  改革开放前,我国基本上没有正规的工业化生产,个别生产企业、设计研究院(所)、大专院校等单位设计生产了一部分圆筒式或卧式多室流化床,并已开始接触振动流化床和惰性粒子流化床。据不完全的调查结果显示,到1971年,全国使用流化床的企业已有40多家,分布在化工、轻工、制药等行业,涉及到的物料有聚四氟乙烯、涤纶颗粒、氯化铵、水杨酸钠、无水亚硫酸钠、氨基匹林、土霉素、催化剂等数十种。但由于当时国内专业化生产水平有限,新技术的推广只能在行业内小范围进行,发展速度和规模均受到限制。  
  改革开放初期,国家提倡鼓励引进先进技术,国内的化工、医药、食品等行业,引进了一大批代表当代先进水平的流化床干燥机,如黑龙江安达乳品厂引进的喷雾 振动流化床双级干燥系统,辽阳石化、燕山石化、齐鲁石化等引进的多室流化床和气流 流化床双级干燥装置,湖北应城盐矿、天津碱厂引进的振动流化床,营口盐场引进的内热流化床,北京药厂等引进的流化床制粒干燥设备,吉林盘石农药厂引进的搅拌流化床等。这些先进设备的引进,极大地开阔了国内干燥行业的视野,促进了产品的革新换代。与此同时,国内干燥行业的一些企业也迅速采取引进、横向联合、消化吸收等手段,加大新产品开发力度。铁岭精工机器厂1982年与东北工学院(现东北大学)合作开发振动流化床干燥机,国内率先将这一先进技术商品化,深受用户欢迎,市场潜力巨大。改革开放初期,我国对干燥技术有兴趣的科研单位、大专院校不过十来家,专业生产厂几乎没有。  
  药品生产工艺技术的快速发展带动了制药机械的空前繁荣,药用流化床干燥设备的产品技术也随之“水涨船高”。由于流化床干燥方式所固有的优势及设备技术的不断完善和提高,其在制药工艺中得到了越来越多的推广和应用,但是,其应用有一定的限止性,如:对被干燥物料的颗粒度要求较为严格,粒度太小易被气流夹带,粒度太大不易流化;当几种物料混在一起干燥时,则要求几种物料的相对密度应接近;一般不适用含水量过高易结团的物料,否则易发生结壁或堵床的现象,等等。但瑕不掩瑜,流化床干燥设备以其优良的性能已经越来越多的得到了认可,其在制药生产中的广泛使用也就不奇怪了。  
  到了1990年前后,从事干燥技术的研究单位已遍布各大学的化工等专业,生产企业也已有20多家。近10多年来,随着国民经济的不断发展,干燥技术也得到了长足的进步。专业生产企业也增加10多倍,达到300多家,目前几乎所有常规流化床干燥机国内均能生产。

  振动流化床干燥机工作原理与结构  
  进入流化床内的湿物料与热空气在布风板上方接触,物料颗粒悬浮于气流之中,形成流化状态。呈流化状态的物料颗粒与热空气均匀、充分地混合,进行十分强烈的传热和传质,脱除水分,达到干燥。合格的产品由流化床的出料口排出,含尘气体经除尘装置净化后由引风机排入大气。  
  颗粒物料在普通流化床干燥机中进行干燥时,物料颗粒应均匀且有一定的规格,不然会形成沟状流和滞动区,颗粒粒度分布宽时,夹带严重,湿度大时易结块,以及由于颗粒返混,颗粒停留时间分布范围大,颗粒含湿量不均,因此限制了普通流化床干燥机的使用范围。为了克服其缺点,国外在改善流化床干燥机性能等方面做了大量研究。特别是在能源紧张的今天强化传质传热过程,节约能源、提高质量,使流化床干燥机具有广泛的适应性和经济上的合理性,振动流化床干燥机具有重大的意义。振动流化床干燥机设计先进、质量可靠、适用范围广、并具有显著的节能性和能干燥在其它干燥机上难以干燥的物料的优点,因此振动流化床干燥机得到各行业的普遍欢迎。  
  振动流化床干燥机是由振动电机产生激振力使机器振动,物料在这给定方向的激振力的作用下跳跃前进,同时振动流化床干燥机床底输入的热风使物料处于流化状态,物料颗粒与热风充分接触,从而达到理想的干燥效果。物料从振动流化床干燥机料口进入,振动流化床干燥机振槽上的物料与振槽下部通入的热风正交接触传热,湿空气由引风引出,干料由排料口排出。

  振动流化床干燥机主要特点  
  1、振动流化床干燥机采用振动电机驱动,运转平稳、噪音小、寿命长、维修方便。  
  2、振动流化床干燥机振动使物料易达流化状态,增大了有效传热系数,故热效率高。床层温度分布均匀,无局部过热现象。流化均匀,无死角及吹穿现象。振动起输送作用,也有利于节约能量。比一般干燥装置可节能30-60%。  
  3、料层厚度和机内移动速度及振幅均可无级调整,可调性好,速用面宽。  
  4、物料表面损伤小,可用于易碎物料的干燥,物料颗粒不规则时亦可使用,不影响效果。  
  5、振动流化床干燥机采用全封闭式结构,有效地防止了物料与外界的交叉污染,环境清洁,改善了劳动条件。  
  6、振动促进流态化,使空气需要量减少,颗粒夹带率降低。

  流化床干燥机的分类适用的物料  
  流化床干燥设备在不到100年的时间里,经过科研人员的不断改进和创新,得到了长足的发展和广泛的应用。其种类很多,根据待干燥物料性质的不同,所采用的流化床也不同,按其结构大致可分为:单层和多层圆筒型流化型、卧式多室流化型、搅拌流化型、振动流化型、离心式流化型、脉冲流化型等类型。随着流化床干燥设备应用技术的不断发展,其类型及适应的物料也越来越多,在化工、轻工、医药、食品等工业中已广泛应用。由于不同物料及产品对干燥的不同要求,也就出现了不同形式的流化床干燥机。现根据其类型,分述如下:
  1.单层流化床干燥机  
  单层流化床干燥机是最简单的一种机型,可分为连续、间歇两种操作方法。连续操作停留时间分布较广,因而多应用于比较容易干燥的产品或对干燥指标要求不是很严格的产品。间歇操作可用于含水率较高的物料的干燥对于一些颗粒度不均匀并有一定粘性的物料,多采用在床层内装有搅拌器的低床层操作。  
  该设备操作简单,检修方便,床层温度平稳,干燥效果好,但运转周期长。  
  本机适用于硫酸铵、氯化铵、无水亚硫酸钠、聚四氟乙烯、葡萄糖酸钙、碱性青莲染料、催化剂颗粒、酐酪素、椰蓉、食盐等物料的干燥。
  2.多层流化床干燥机  
  多层流化床干燥机由于停留时间分布均匀,所以实际需要的干燥时间比单层流化床短。可以改善干燥产品含水的均匀性,易于控制产品的干燥质量。但是,多层流化床干燥机因层数增加,各层之间又要保证形成稳定的流化状态增加了设备结构的年复杂性。对于除去结合水分的物料,采用多层流化床是恰当的。  
  多层流化床干燥机适用于涤纶切片、水杨酸钠、氨基匹林、土霉素、金霉素、四环素、片剂淀粉颗粒、糖粉、饲料、塑料、粮食等粉粒状物料的干燥。
  3.卧式多室流化床干燥机  
  卧式多室流化床干燥设备克服了多层流化床结构复杂、层床阻力等缺点湿料由加料机连续加入干燥器的第一室,由于物料处于流化状态,所以可自由地由前一室向后一室。干燥后的物料由最后干燥室卸料口卸出,可干燥各种难于干燥的粒状物料和热敏性物料,并逐渐推广到粉状物料。  
  这类干燥机适用于聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙1010、邻氯苯甲酸、四环素、土霉素、氯霉素、肝粉、糖粉、柠檬酸、草酸、氯化橡胶等物料的干燥。
  流化床干燥设备目前已经被广泛适用于化工、轻工、医药、食品、塑料、粮油、矿渣、制盐、烟糖等行业的颗粒状物料、粉状物料、块状物料、纤维状物料、特殊形状物料的干燥、冷却、增湿等作业,同时还用于干燥冷却、冷却增湿作业。

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