组合干燥

组合干燥

（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，如喷雾一流化干燥器等；

（2）结合各种传热过程的组合式干燥器，如薄膜一流化床干燥器等；

（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。这就是气流一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，根据物料干燥的特点，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；2-一级传热干燥器；3-溶剂回收装置；4，6-星形阀；

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黏性。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，在千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，以调整其黏度，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。

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

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。

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他热源）。

（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。

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

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人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。

（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，板的中空腔中通人高温气体，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。