冶金設(shè)備基礎(chǔ)第5章-干燥課件

FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒體教學(xué)課程：冶金設(shè)備基礎(chǔ)任課教師：徐瑞東第5章干燥

學(xué)習(xí)目的與要求了解冶金工廠濕物料的類型、特點(diǎn)和描述濕物料的參數(shù)；掌握濕物料的性質(zhì)，干燥曲線的特性；掌握氣流干燥、噴霧干燥、沸騰干燥、遠(yuǎn)紅外干燥、微波干燥原理和特點(diǎn);學(xué)會(huì)選擇濕物料的干燥設(shè)備和給料設(shè)備。物料去濕的方法及干燥過程的應(yīng)用：機(jī)械去濕—離心過濾等機(jī)械分離。吸附去濕—某種干燥劑(如氯化鈣、硅膠)與濕物料共存，將濕物料中水分轉(zhuǎn)入到干燥劑中。供熱干燥—向物料中供熱以汽化其中的水分。物料去濕的方法需要干燥的物料原料——精礦、熔劑煉前脫水；氫氣、氧氣脫水半產(chǎn)品——濕式收塵的脫水，冷冰銅煉前脫水產(chǎn)品——?dú)溲趸X→氧化鋁，五水硫酸銅→硫酸銅干燥概念--借助于機(jī)械方法、吸附方法以及供熱方法，去除固體物料中的水分過程。干燥分類：干燥過程按操作工藝分為間歇和連續(xù)干燥兩種；按除水分所使用的物理?xiàng)l件可分為常壓干燥、真空干燥和冷凍干燥按加熱方式則可分為傳導(dǎo)干燥、對(duì)流干燥、輻射干燥和介電加熱干燥對(duì)流干燥：即熱能以對(duì)流的方式由熱氣體(干燥介質(zhì),既是載熱體又是載濕體)傳給與其直接接觸的濕物料。對(duì)流干燥方法包括氣流干燥、沸騰干燥、噴霧干燥、轉(zhuǎn)筒干燥等。3.溫度絕熱飽和溫度ts---絕熱情況下，氣體和液體長時(shí)間接觸兩相達(dá)到平衡后，氣液兩相所同時(shí)達(dá)到的溫度。5.濕空氣的比容v---1kg干空氣和其所帶有的水蒸汽占有的容積。濕空氣的性質(zhì)干球溫度t---用一般溫度計(jì)測得濕空氣的溫度。露點(diǎn)tD---保持濕空氣濕度不變使其冷卻，達(dá)到飽和狀態(tài)而凝結(jié)成露水時(shí)的溫度。濕球溫度tw---當(dāng)未飽和的氣體在液體表面迅速流過時(shí)，由于存在溫度差，兩相發(fā)生熱交換。當(dāng)兩相達(dá)到平衡時(shí)，氣體所供應(yīng)的熱足以供液體汽化。液體最后所達(dá)到的溫度。4.絕熱飽和熱焓量Is---近似等于對(duì)應(yīng)情況下濕空氣的熱焓量I。5.1.2濕空氣的H-t圖及H-I圖

利用濕度圖可以確定濕空氣的性質(zhì)、如溫度、濕度、相對(duì)濕度和熱焓量等。濕空氣的溫度-濕度圖濕空氣的熱焓量-濕度圖等濕度線等干球溫度線等熱焓量線等相對(duì)濕度線等濕球溫度線5.2干燥過程的物料和熱量衡算物料衡算物料中液體的含量w空氣消耗量m并流接觸的干燥器圖加熱熱量衡算空氣物料濕物料預(yù)熱器干燥器廢氣預(yù)熱器熱量衡算干燥器熱量衡算對(duì)流干燥器的流程m：含有1kg干物料的濕物料所需要消耗的干空氣的質(zhì)量(kg)數(shù)w1、w2：進(jìn)入和離開干燥器時(shí)物料中含有液體量，kg/kgH1、H2：進(jìn)入和離開干燥器時(shí)空氣的濕度，kg/kg5.3.2干燥特性干燥過程中，水分在濕物料表面的汽化與物體內(nèi)部水分的遷移同時(shí)進(jìn)行。干燥速率：單位時(shí)間、單位面積(氣固接觸界面)被汽化的水分質(zhì)量。干燥曲線：自由含水量X與時(shí)間τ的關(guān)系曲線。干燥速率曲線：干燥速率與自由含水量X的關(guān)系曲線。影響干燥速率的因素：

物料自身性質(zhì)、物料的含水特性、干燥條件、干燥的操作水平、臨界濕度。物料中的水分自由水分平衡水分非結(jié)合水分能除去的結(jié)合水分不能除去的結(jié)合水分物料中幾種水分的關(guān)系:間歇干燥干燥過程和方法操作工藝物理?xiàng)l件加熱方式連續(xù)干燥常壓干燥真空干燥冷凍干燥傳導(dǎo)干燥對(duì)流干燥輻射干燥介電加熱干燥氣流干燥沸騰干燥噴霧干燥轉(zhuǎn)筒干燥5.4干燥方法及干燥設(shè)備基本要求對(duì)被干燥物料的適應(yīng)性設(shè)備的生產(chǎn)能力要高能耗的經(jīng)濟(jì)性要好干燥設(shè)備箱式干燥器噴霧干燥器氣流干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器流化床干燥器沸騰干燥器對(duì)流式干燥器非對(duì)流式干燥器換熱干燥器真空干燥器紅外線干燥器冷凍干燥器固體加料器(2)氣流干燥器

(1)物料在氣流中呈懸浮狀態(tài)，氣固兩相接觸面積大，有利于熱交換。(2)并流操作，可采用高溫氣體。(3)干燥時(shí)間短，處理量大。(4)設(shè)備簡單，占地面積小。(5)適用性廣，可用于各種粉粒狀物料。(6)氣流速度高，顆粒對(duì)設(shè)備有一定的磨損，不適于處理對(duì)管粘附性很強(qiáng)的物料和對(duì)晶形有一定要求的物料。A直管氣流干燥器四川宜賓磷銨公司四川溫江糧油食品廠四川華陽蛋白總公司一、干燥速度快：物料被加料機(jī)送入干燥管道后被高速運(yùn)動(dòng)的熱空氣所破碎，物料與熱空氣接觸的比表面積大大增加，瞬間蒸發(fā)大部分水份，從而使整個(gè)干燥時(shí)間僅需0.5-2秒。由于時(shí)間極短，被干燥的物料溫度一般都小于60℃，故特別適用于熱敏性物料的干燥。二、干燥強(qiáng)度大，設(shè)備投資?。簹饬鞲稍锲鞯乃菡舭l(fā)能力從40kg/h-1500kg/h或更大，而設(shè)備容積極小，投資也省，是其他干燥設(shè)備比不上的。葛洲壩葛豐化工廠4萬噸/年飼料磷酸氫鈣氣流干燥器，其水份蒸發(fā)量高達(dá)2000kg/h。三、自動(dòng)化程度高，產(chǎn)成品質(zhì)量好：氣流干燥操作全在管道中進(jìn)行，且多為負(fù)壓操作，因此可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，產(chǎn)成品不與外界接觸，無粉塵、污染小、質(zhì)量好，勞動(dòng)強(qiáng)度底。四、設(shè)備成套供應(yīng)，材質(zhì)、熱源根據(jù)物料特性和用戶條件自由選擇，適應(yīng)性廣。應(yīng)用范圍：*化工類：磷酸氫鈣、塑料樹脂、硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸鋅、氟硅酸鈉、對(duì)氨基苯酚、元明粉。*食品類：土豆淀粉、玉米淀粉、紅薯淀粉、木薯淀粉、元宵粉、味精、魔芋精粉、變性淀粉。*飼料類：米糠、白酒糟、啤酒遭、糖泥、菜籽粕、活性酵母、酒精糟、飼料微元（硫酸鹽）。*其它類：口服葡萄糖、酶制劑、煤粉、鋸木渣、木屑、曲藥、膨化谷殼。B.渦旋流氣流干燥器工作原理：濕物料經(jīng)定量螺旋加料器，由螺旋片的推力，進(jìn)入干燥器內(nèi)，與由下而上的熱空氣相遇，水份即蒸發(fā)，加上干燥量的放大、縮小，產(chǎn)生脈沖氣流，使載熱空氣和濕物料快速、慢速運(yùn)動(dòng)，將濕物料懸浮在熱空氣中，物料不斷翻滾，加大了傳熱面積，傳熱系數(shù)高，水份蒸發(fā)快，干燥時(shí)間短。干燥的粉粒隨氣流上升，進(jìn)入旋風(fēng)分離器收集，尾氣經(jīng)袋式除塵器過濾后放空。適用于制藥、化工、食品、飼料、糧食、建材行業(yè)等的疏松結(jié)晶粉粒狀物料的干燥除濕，如淀粉、飼料、魚粉、煤粉、食鹽、糧食、塑料樹脂等多種物料的干燥作業(yè)。C.脈沖氣流干燥機(jī)一、工作原理濕物料通過噴咀產(chǎn)生霧化，使霧滴與熱空氣充分接觸，水份即蒸發(fā)，因被霧化的液滴與原料液相比表面積大，完成干燥時(shí)間極短。干燥的粉粒隨熱氣流上升繼續(xù)進(jìn)行恒速干燥，達(dá)到產(chǎn)品含水率的要求，然后進(jìn)入旋風(fēng)分離器收集，尾氣經(jīng)袋式除塵器過濾后放空?？捎糜跓崦粜晕锪系母稍?。二、應(yīng)用領(lǐng)域

適用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、顏料、食品、化工原料、輕工產(chǎn)品等細(xì)粉的噴霧干燥。(3)噴霧氣流干燥器離心式噴霧干燥器噴霧干燥流程2.干燥特點(diǎn)干燥速度快，可采用高溫氣體，而不致降低產(chǎn)品質(zhì)量，因?yàn)楫?dāng)液滴仍有大量水分存在時(shí)，它的溫度不超過熱空氣的濕球溫度，而且生產(chǎn)過程簡單，操作控制方便。能處理水含量高達(dá)90%的料液，不經(jīng)濃縮，同樣能一次獲得均勻的干燥產(chǎn)品。大部分產(chǎn)品干燥后不需粉碎和篩選，簡化了生產(chǎn)工藝流程，可連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，操作穩(wěn)定，干燥過程無粉塵飛揚(yáng)，勞動(dòng)條件好缺點(diǎn)是：熱效率低、能量消耗大。噴霧器的類型常用的噴霧器將物料注于5000~2000r/min的旋轉(zhuǎn)圓盤上，借離心力使料液向四周拋出、分散成滴，對(duì)懸浮液或粘稠液均適用。傳動(dòng)裝置制造及維修費(fèi)用高。使0.1~0.5MPa的壓縮空氣與料液同時(shí)通過噴嘴，在出口處壓縮空氣將料液分散成霧滴。適用于溶液和乳滯液的噴灑及含固體顆粒的漿料。消耗壓縮空氣，動(dòng)力費(fèi)用高。用高壓泵使液體首先在3~20MPa的壓強(qiáng)下通過孔徑為0.25~0.5mm的噴嘴后形成一圓錐形薄膜進(jìn)而分散成滴。氣流與液滴的流向空氣螺旋狀料液高速離心霧化器霧狀液滴干燥室高速離心噴霧干燥器預(yù)熱過的空氣空氣分配器霧化噴頭氣流式噴霧干燥機(jī)系氣液兩相并流式干燥設(shè)備。采用二流體（或三流體等）噴嘴式霧化器，利用壓縮空氣（或蒸汽等）與料液間亞音速或超音速的速度差，將常規(guī)和有一定粘性的物料霧化成微細(xì)霧滴，與干燥熱介質(zhì)迅速進(jìn)行熱交換，在極短的時(shí)間內(nèi)干燥成粉。C氣流噴霧干燥器空氣壓縮機(jī)

穩(wěn)壓器料槽料泵鼓風(fēng)機(jī)熱源干燥塔旋風(fēng)分離器布袋除塵器系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)布袋除塵器旋風(fēng)分離器干燥塔料泵料槽熱源鼓風(fēng)機(jī)D.低壓混流式噴霧干燥機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域：1.化學(xué)工業(yè)：磺化酚醛樹脂、褐煤樹脂、腐植酸鈉、腐值酸鉀、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、萘系減水劑，木鈣減水劑、糖鈣減水劑、二氧化硅、氟化鉀、碳化鎢

。2.制藥工業(yè)：中藥浸膏、蛋白胨、血粉、酵母抽提物、肝血漿

3.食品工業(yè)：雞味素、焦糖色素、大豆分離蛋白、植物水解蛋白

4.環(huán)保治理：胱氨酸母液、造紙黑液、賴氨酸母液

(4)沸騰干燥器常溫空氣經(jīng)過加熱器加熱后，通過多孔板把熱空氣均布在沸騰干燥段。物料在干燥床內(nèi)呈沸騰流化狀態(tài)，提高了傳熱面積，從而節(jié)約時(shí)間與能耗，尾氣由布袋過濾后，由引風(fēng)機(jī)吸出排放。沸騰干燥器適于6~30μm顆粒物料干燥，同時(shí)要求被干燥物料不易結(jié)團(tuán)。強(qiáng)化沸騰干燥機(jī)濕物料經(jīng)定量螺旋加料器，由螺旋片的推力，擠壓成片式條狀，與來自強(qiáng)化器的熱風(fēng)相遇，部分水份即蒸發(fā)，粘性下降，結(jié)塊落入強(qiáng)化器，經(jīng)解碎機(jī)粉碎再干燥，濕物料懸浮在熱空氣，物料不斷翻滾，加大了傳熱面積，傳熱系數(shù)高，干燥時(shí)間短。干燥后的粉粒隨氣流繼續(xù)上升，進(jìn)入旋風(fēng)分離器收集，尾氣經(jīng)袋式除塵器過濾后放空。

物料由頂部加料口加入，在振動(dòng)電機(jī)的激振力作用下使物料沿水平環(huán)狀孔板由上層向下層聯(lián)系運(yùn)動(dòng)，在設(shè)備中間由風(fēng)道入的熱風(fēng)從下向沙鍋內(nèi)依次穿透各層孔板與物料混合，呈流化狀態(tài)的物料與熱空氣進(jìn)行充分熱交換，從而達(dá)到干燥的目的。干燥過程中物料逐漸行至底部，由出料口排出，尾氣回收處理后廢氣由風(fēng)機(jī)排出。B.GDZ型多層振動(dòng)流化干燥器將造粒原料通過特制的霧化裝置噴入流化床裝置中呈流化狀態(tài)的物料顆粒上，通過不同的系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)顆粒造粒。造粒后的物料經(jīng)床內(nèi)干燥、冷卻后可直接包裝。C.GLWP噴霧流化床干燥器大型連續(xù)式噴霧流化床干燥機(jī)，一次實(shí)現(xiàn)液體物料的涂層、凝集、蒸發(fā)、干燥、結(jié)晶、造粒等多個(gè)操作過程，是大顆粒尿素制備、涂層控釋肥料、球狀無水氯化鈣和食品速溶化等生產(chǎn)過程的首選工藝裝備。(6)轉(zhuǎn)筒干燥器轉(zhuǎn)筒干燥器經(jīng)真空過濾后得到的濾渣，團(tuán)塊物料以及顆粒較大而難以流化的物料，可在轉(zhuǎn)筒干燥器內(nèi)獲得一定程度的分散、使干燥產(chǎn)品的含水量進(jìn)一部降低。具有處理量大，適應(yīng)性強(qiáng)特點(diǎn)。1.與熱風(fēng)爐和旋風(fēng)分離器配套，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的加熱－干燥－分離－收集”系統(tǒng)。2.微觀上：物料呈劇烈沸騰干燥狀態(tài)；宏觀上：物料被筒壁上的抄板抄起、灑落，所有熱風(fēng)均有效穿過物料，完成干燥過程后排出。3.廣泛應(yīng)用于化工、化肥、農(nóng)藥、飼料、顏料、中藥材、糧食、蔬菜、紙漿、海產(chǎn)品、礦物質(zhì)、冶金等行業(yè)的干燥環(huán)節(jié)。特別適用于對(duì)溫度的高低和干燥介質(zhì)的清潔度均有要求的生物肥料、有機(jī)肥料、菌類肥料以及漁粉、肉骨粉、氨基酸、蛋白類飼料原料的干燥處理。

山東省青州市九陽干燥設(shè)備廠ZGQ系列新型轉(zhuǎn)筒干燥器2.其它常見的干燥器熱載體把熱量傳給導(dǎo)熱板導(dǎo)熱板把熱量傳給物料換熱干燥器(1)傳導(dǎo)供熱干燥器(2)真空干燥器

真空干燥：將被干燥物料處于真空條件下，進(jìn)行加熱干燥。是利用真空泵進(jìn)行抽氣抽濕，使工作室內(nèi)形成真空狀態(tài)，加快了干燥速率。1、真空下物料溶液的沸點(diǎn)降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動(dòng)力增大，因此對(duì)一定的傳熱量，可以節(jié)省蒸發(fā)器的傳熱面積；2、蒸發(fā)操作的熱源可以采用低壓蒸汽或廢熱蒸汽；3、蒸發(fā)器的熱損失可減少。4、適用于在高溫下易分解，聚合和變質(zhì)的熱敏性物料的干燥。5、在干燥前可進(jìn)行消毒處理，干燥過種中任何不純物均無混入；6、屬于靜態(tài)式真空干燥器，故干燥物料的形體不會(huì)損壞。A.耙式真空干燥器通過間壁傳導(dǎo)供熱，操作封閉，不須空氣作干燥介質(zhì)，適用于在空氣中易氧化的有機(jī)物的干燥，同時(shí)對(duì)糊狀物料適用性強(qiáng)，但生產(chǎn)能力低。特點(diǎn)：采用夾層與內(nèi)攪拌同時(shí)加熱方式，傳熱面大，熱效率高；

設(shè)置攪拌，使物料在筒內(nèi)形成連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，進(jìn)一步提高了物料受熱的均勻度；

設(shè)置攪拌，可順利進(jìn)行漿狀、膏狀、糊狀物料干燥。

B雙錐回轉(zhuǎn)真空干燥器

機(jī)體為雙錐形回轉(zhuǎn)體。內(nèi)腔采用不銹鋼或炭鋼搪玻璃（工業(yè)搪瓷）制成。夾套內(nèi)通入蒸汽，熱水或?qū)嵊蛯?duì)內(nèi)膽加熱，通過器壁的熱傳導(dǎo)使腔內(nèi)的濕物料中的水份汽化，水汽由真空系統(tǒng)排出，保持器內(nèi)處于真空狀態(tài)，以加快物料干燥速率。機(jī)體在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，低速回轉(zhuǎn)，物料在器內(nèi)不斷翻動(dòng)，與壁面不斷更新接觸，受熱均勻，達(dá)到干燥目的。在本真空狀態(tài)下，在夾套內(nèi)由蒸汽熱水或?qū)嵊瓦M(jìn)行加熱，是直接通過筒身內(nèi)壁的熱量與濕物料接觸，靠筒身的振動(dòng)，不斷翻滾物料，物料吸熱后蒸發(fā)的水蒸汽，通過真空泵連續(xù)抽出筒外，從而加快物料的干燥速度，隨著物料的不斷翻滾，達(dá)到物料均勻干燥的目的。C.振動(dòng)真空干燥器

物料由加料器均勻地鋪在網(wǎng)帶上，網(wǎng)帶一般采用12~16目的不銹鋼絲網(wǎng)（也可根據(jù)物料不同選擇不同的網(wǎng)帶鋼帶），由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置拖動(dòng)在干燥機(jī)內(nèi)移動(dòng)。干燥機(jī)由若干單元組成，每一單元熱風(fēng)獨(dú)立循環(huán)，部分尾氣由專門的排濕風(fēng)機(jī)排出，廢氣排出量由調(diào)節(jié)閥控制。熱氣由下向上穿過鋪滿物料的網(wǎng)帶，完成熱量與質(zhì)量的傳遞過程，帶走物料水分，從而實(shí)現(xiàn)干燥過程。網(wǎng)帶允許的速度可根據(jù)物料溫度要求自由調(diào)節(jié)，單元數(shù)量可根據(jù)需要選取。(3)帶式穿流干燥器

加料器網(wǎng)帶分風(fēng)器換熱器循環(huán)風(fēng)機(jī)排濕風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)閥換熱器循環(huán)風(fēng)機(jī)應(yīng)用范圍：魔芋、蘿卜絲、花椒、生姜、大蒜、辣椒、黃花、木耳等脫水蔬菜；雞精；中藥飲片；飼料、稀土、鈦白粉、輕質(zhì)碳酸鎂；小木制品；金屬表面處理件；電子元器件等。熱空氣切線進(jìn)入干燥器底部，在攪拌器帶動(dòng)下形成強(qiáng)有力的旋轉(zhuǎn)風(fēng)場。物料由螺旋加料器進(jìn)入干燥器內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)攪拌漿的強(qiáng)烈作用下，物料受撞擊、摩擦及剪切力的作用下，物料迅速粉碎，與熱空氣充分接觸、受熱、干燥。脫水后的干物料隨熱氣上升，分級(jí)環(huán)將大顆料截留，小顆粒從環(huán)中心排出干燥器外，由旋風(fēng)分離和除塵器回收，未干透或大塊物料受離心力作用甩向器壁，重新落到底部被粉碎干燥。

鼓風(fēng)機(jī)加熱器空氣分配器攪拌機(jī)螺旋加料器干燥器分機(jī)器旋風(fēng)分離器星形卸料器除塵器引風(fēng)器旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器單面鏈板式遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)

采用遠(yuǎn)紅外干燥技術(shù)和鏈板單面輸送方法，適用于食品、化工、冶金、制藥、及建材等行業(yè)干燥粉狀物料，若做成單層還可用于干燥板狀制品。雙面鏈板式遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)

用于食品、化工、冶金、制藥、建材、石油等行業(yè)的粉、粒狀物料的烘干或烘干兼冷卻和輸送。

慣性振動(dòng)式遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)

用于冶金、制藥、食品、化工、糧食、礦山、建材等行業(yè)