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流态化干燥

普通流化床也存在下列较严重的缺点:(1)气泡现象使流化不均匀,相间接触效率不高,且工程放大较困难;(2)物料停留时间分布极不均匀,难以获得湿含量均一的产品,甚至可能有部分产品因过度干燥而变质;(3)动力和热能消耗大;(4)只能处理松散的粉状或粒状物料。为解决这些问题,在流态化基本构思的基础上进行了一系列改进和发展。

卧式流化床干燥机可能是最早的改进,并在60年代就已较广泛地应用。它使物料从一端加入,另一端卸出,相当于多个方形截面流化床串联系统(对物料而言;气体则多半是并联)。其主要特点是改善了物料停留时间分布,从而可制得均匀干燥的产品。为此目的,有的还在相邻室间安装挡板困。另一优点是很容易使物料的冷却和干燥结合在同一设备中进行,即在尾部增设一冷却室,出料直接包装,简化流程和设备。这类干燥机目前在工业上应用还相当普遍,成功应用的例子有农药固体草甘麟、柠檬酸、草酸、氯化橡胶、以及PVC、PE、PP树脂等。

在普通流化床底部设置搅拌器,是流态化干燥的另一类改进。它扩大了流态化干燥适用的物料范围,使之可用于进料或在干燥脱水过程中可能结块的粉状或粒状物料,而这是很常见的一类物料。例如大多数离心机分离出来的物料都有部分结团;含结晶水的物料则在干燥过程中很容易结块。这一改进带来的另一好处是可获得均匀的流化,提高了热质传递强度。日本Okawara公司的FB型“旋涡”流化床干燥机就是典型的例子,它特别适用于操作条件控制要求严格的细粉状物料如高级电、磁材料及生物制品等的间歇干燥;我国杭州钱江食品机械厂等也生产类似的干燥机,并已用于碳酸钾等产品的生产。与此相类似的改进是在卧式流化床干燥机的进料端增设带搅拌器的预流化室以打碎进料中的团、块、提供均匀的流化。日本同上公司的FBA型干燥机和Kurimoto公司、Kansorn公司的相似产品均属此类。

离心流化床干燥机,也是流态化干燥的重大改进之一。其原理是在机械转动造成的离心力场作用下使粒状物料分布在丝网覆盖的卧式圆筒形多孔壁上;热气流穿过多壁使之流化干燥。它们适用于处理大颗粒、小密度物料如方便米饭等一这类物料因起流速度与吹出速度非常接近,在重力场流化床中无法操作。

流态化干燥最重大的改进和革新,当推振动流化床的开发和应用。目前应用最广的卧式振动流化床干燥机,形状和基本结构与普通卧式流化床干燥机很相似。区别在于前者整个机体通过弹簧支撑在底座上,多孔板稍向出料端倾斜;机体一侧或两侧装有振动电机。物料依靠机械振动和穿孔气流双重作用流化,并在振动作用下向前运动。它具有非常突出的优点:(1)在很低的气速下即可获得均匀的流化,从而大大降低了能耗、颗粒间的磨损和粉尘夹带;(2)物料停留时间分布均匀,几乎可以认为是“柱塞式流动”,且停留时间易于调节控制,因此可获得干燥非常均匀且质量符合要求的产品;(3)可以处理形状不规则的物料。由于具有这些优点,它一问世就受到极大的关注。我国自1985年引进以来,迄今用于生产的已有上千台,广泛用于化工、医药、轻工、食品、饲料、矿冶、林产等行业中粉状、粒状、条状和片状等物料的干燥。这类干燥机最新的开发是辐射和对流组合加热,但工业应用前景尚待考察。日本Tokuju公司80年代初推出的GYRO干燥机是另一类多级振动流化床干燥机。它的每级干燥室为一圆形筒体,底部是幅向有许多折流片的多孔板,其上有一扇形下料口,下料口后是加料挡板。若干级干燥室重叠,并使每级下料口对准下一级的加料挡板下游侧,就构成了多级干燥系统。整个机体由电机驱动的偏心轮带动,驱使每级多孔板上的物料作陀螺状运动,从进料挡板处沿圆环绕行一周至下料口,进入下一级;热气体由机顶中心管进入,经最底层气室后向上,依次穿过每层多孔板流化和干燥物料,然后从顶部引出。与卧式振动流化床相比,GYRO干燥机最突出的特点是设备紧凑、节省时间;其次,机械能耗也有所降低。应该说,构思是比较巧妙的,但目前应用还不普遍。

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