传统干燥设备学习手册(终版)

1、1 干燥设备概述11.1 干燥设备介绍11.2干燥设备工作原理12 干燥设备分类22.1 根据操作压力22.2 根据操作方法22.3 根据干燥介质22.4 根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式22.4.1 并流干燥22.4.2 逆流干燥32.4.3 错流干燥32.5 根据加热方式32.5.1 对流式干燥器32.5.2 传导式干燥器32.5.3 辐射式干燥器32.5.4 介电式干燥器42.6 根据湿物料的运动方式42.7 根据结构42.7.1 箱式干燥器42.7.2 隧道式干燥器42.7.3 流化床干燥器52.7.4 蒸汽回转干燥器62.7.5 转筒干燥器62.7.6 闪蒸干燥器72.7.7

2、气流干燥器82.7.8 桨叶干燥器92.7.9 喷雾干燥器102.7.10 远红外干燥器112.7.11 真空靶式干燥器112.7.12 冷冻干燥器113 干燥设备应用领域134 干燥设备发展趋势14赵战胜 138383628741 干燥设备概述1.1 干燥设备介绍干燥设备又称干燥器和干燥机，英文翻译为drying equipment；dryer；drying machinary ，用于进行干燥操作的设备，通过加热使物料中的湿分（一般指水分或其他可挥发性液体成分）汽化逸出，以获得规定湿含量的固体物料。干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形，陶

3、瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存，如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下，以防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要，各种机械化干燥器越来越广泛地得到应用。1.2干燥设备工作原理干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在干燥器内干燥，以得到干的固体。在干燥过程中需要同时完成热量和湿分的传递，保证物料表面湿分蒸汽分压（浓度）高于外部空间中的湿分蒸汽分压，保证热源温度高于物料温度。热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内部出现湿含量的

4、差别。内部湿分向表面扩散并汽化，使物料湿含量不断降低，逐步完成物料整体的干燥。物料的干燥速率取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒速干燥阶段；当物料湿含量降低到某一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶段称为降速干燥阶段。此外，技术进步还将扭转目前国内干燥设备的出口局面。目前中国干燥设备尚未形成出口规模，出口量还不及总量的5%，且主要销往东南亚。但据权威预测，随着技术发展，未来几年内中

5、国出口干燥设备占总产量的比例将由5%提升至10%，外销市场也将由东南亚拓展到欧美。国内大型干燥设备制造与国际水平存在较大差距的局面由此可望改善。第13页，共14页2 干燥设备分类用于进行干燥操作的设备，类型很多。2.1 根据操作压力可分为常压干燥器和真空干燥器两类。真空干燥器：真空干燥是将被干燥物料置于真空条件下进行加热干燥。它利用真空泵进行抽气抽湿，使工作室处于真空状态，物料的干燥速率大大加快，同时也节省了能源。在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程，且可降低湿分沸点和物料干燥温度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥器适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合。

6、真空干燥设备分为静态干燥器和动态干燥机。YZG圆筒形、ZG方形真空干燥机属于静态式真空干燥器，SZG双锥回转真空干燥机属于动态干燥机。物料在静态干燥器内干燥时，物体处于静止状态。形体不会损坏。真空状态下物料溶剂的沸点降低，所以适用于干燥不稳定或热敏性物料，真空干燥机有良好的密封性，所以又适合于干燥需回收溶剂和含强烈刺激、有毒气的物料。真空干燥设备已广泛应用于制药、化工食品、染料等行业，空气符合药品管理规范GMP要求。2.2 根据操作方法可分为间歇式和连续式。2.3 根据干燥介质可分为空气、烟道气或其他干燥介质。2.4 根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式可分为并流，逆流和错流。2.4.1 并

7、流干燥物料移动方向与干燥介质流动方向相同的一类干燥设备。入口端湿度大的物料与温度最高而湿度小的干燥介质相接触，干燥推动力大；出口端湿度小的物料与湿度最大的干燥介质相接触，干燥推动力小。特点是推动力沿物料移动方向逐渐减小。适用于下列场合：(1)物料在湿度较大时允许快速干燥而不会发生裂纹或焦化现象；(2)干燥后的物料不能耐高温，即产物会发生分解、氧化等物理或化学变化；(3)干燥后的物料具有很小的吸湿性，不易从干燥介质中吸回水分而使产品质量降低。缺点是：在干燥最后阶段，干燥推动力变得很小，干燥速度变得很慢，热效率较低，影响生产能力。2.4.2 逆流干燥 物料移动方向与干燥介质流动方向相反的一类干燥设

8、备。入口端湿度大的物料与湿度大而温度低的干燥介质相接触；出口端湿度小的物料与湿度小而温度高的干燥介质相接触。器内各部分的干燥推动力相差不大，分布比较均匀。适用于下列场合：（1）物料在湿度较大时不允许快速干燥，以免发生裂纹等现象；（2）干燥后的物料能耐高温，不会发生化学分解、氧化等变化；（3）干燥后的物料具有较大的吸湿性；（4）要求物料的干燥速度大，同时又要求干燥程度大。缺点是：物料和干燥介质在入口端接触时，介质中的水蒸气会冷凝在物料上，使物料湿度增大，即使干燥时间延长，也影响生产能力。2.4.3 错流干燥物料移动方向与干燥介质流动方向垂直的一类干燥设备。物料的表面各部分都与湿度小而温度高的干燥

9、介质相接触，干燥推动力在表面各部分都很大。适用于下列场合：（1）物料在湿度大和小时都允许快速干燥，并耐高温；（2）要求干燥速度高，并允许干燥介质和能量消耗大一些。2.5 根据加热方式干燥器分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。2.5.1 对流式干燥器又称直接干燥器，是利用热的干燥介质与湿物料直接接触，以对流方式传递热量，并将生成的蒸汽带走；2.5.2 传导式干燥器又称间接式干燥器，它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量，生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类干燥器不使用干燥介质，热效率较高，产品不受污染，但干燥能力受金属壁传热面

10、积的限制，结构也较复杂，常在真空下操作；2.5.3 辐射式干燥器利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波，被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥；2.5.4 介电式干燥器利用高频电场作用，使湿物料内部发生热效应进行干燥。2.6 根据湿物料的运动方式干燥器可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式。2.7 根据结构干燥器可分为箱式干燥器、隧道式干燥器、滚筒式干燥器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、回转式干燥器、流化床式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器、喷雾式干燥器以及组合式干燥器等多种。2.7.1 箱式干燥器这里主要介绍窑炉和电烘箱。窑炉干燥的工作原理是通过燃烧煤产生热量，使窑炉内部升温，再通

11、过热传递，从而达到物料从外向里干燥的效果。电烘箱干燥的工作原理是电流通过电热丝，电热丝将电流转化成热量，由电阻的阻值的大小来控制功率的高低，由温控器控制开关来实现温度控制，从而达到物料从外向里干燥的效果。窑炉干燥和电烘箱干燥的缺点是干燥时间长，能耗高，干燥不均匀。而且，煤窑干燥过程中产生大量废气，严重污染环境。2.7.2 隧道式干燥器隧道干燥器干燥，是大、中型耐火材料厂使用最普遍的一种干燥方法。它是属于连续式生产的干燥设备，如图所示。其热源（载热体）通常用热烟气或用预热器将空气预热后，由干燥器一端（出车端）用鼓风机送入，从另一端（进车端）用抽风机排出。载热体的温度规定视制品种类、形状、大小和坯

12、体内水分含量多少等因素而异。 隧道干燥器常用的规格为：高1.65米、宽0.95米，其长度波动较大，视各厂厂房具体条件而定，一般在2530 米左右。砖坯在隧道干燥器内的干燥时间一般以推车时间表示，其波动范围较大，通常推车间隔时间为1545分钟左右。对大型或特异型制品，在进入隧道干燥器以前，应在室温条件下先进行自然干燥2448小时，然后再进入隧道干燥器干燥，以防干燥时因收缩过快而开裂。干燥后砖坯的残余水分一般要求为：粘土制品21.0%；硅质制品小于10.5%；镁质制品小于1.0%。2.7.3 流化床干燥器又称沸腾干燥器，是用干燥介质使颗粒状物料呈流态化进行千燥的设备。具有热交换效率高、干燥均匀及自

13、动化水平高的特点，适宜于松散粒状物料，尤其是热敏性物料的干燥。被干燥物料的颗粒度有一定限制，一般以大于30m，小于6mm为宜，若干燥几种物料的混合料时，则要求其相对密度要接近。水分过高且易粘结的物料不宜采用。在中国耐火材料生产中，用于干燥A12O3-C质及A12O3-ZrO2-C质料粒。该设备为间歇操作，每周期包括加料、干燥及卸料，约需4050min。也能实现加料、干燥、卸料自动连续运转。 在流动干燥床中，具有一定速度的高温气体从箅板下穿过板孔，其流速略超临界流化速度，使床层物料颗粒产生剧烈的搅动相互位移，呈不规则运动而形成物料颗粒与气体的混合床层。气固两相良好接触，表面更新机会多，强化了两相

14、的传热与传质，床层内温度均匀，传热速度快，干操效率高。物料经干操后，再从箅板下通入更大速度的冷空气使物料冷却，并随气流卸出。干燥后的气体夹带的粉尘，经除尘器分离由风机排出。设备组成由圆筒形本体、搅拌装置、箅板、加出料装置、除尘装置及热交换器等组成。2.7.4 蒸汽回转干燥器其性能特点是：2.7.5 转筒干燥器转筒干燥器的主体是略带倾斜(也有水平的)并能回转的圆筒体，湿物料由其一端加入，经过圆筒内部时，与通过筒内的热风或加热壁面有效地接触而被干燥。转筒干燥器是一种既受高温加热又兼输送的设备，在食品、化工、冶金、建材等行业都有广泛的应用。实用干燥器的最小直径为0.5米左右，最大为3米以上。长度短的

15、为2米左右，长的可达50米。转筒干燥器对被干燥的物料的加热方式分为直接传热式、间接传热式和复合传热式3种。直接传热式按物料与干燥介质的流向又可分为顺流干燥和逆流干燥两类。顺流干燥适宜于水分较高以及与高温会发生质量变化的物料，如软质粘土等。逆流干燥使用于最终水分含量要求较低的物料，如熟料等。间接传热式的干燥效率低，仅应用于不宜和高温烟气直接接触的物料，如烟煤等。复合传热式是直接传热式和间接传热式两者的结合。转筒干燥与其他干燥设备相比，生产能力大，可连续操作；结构简单，操作方便；故障少，维修费用低；适用范围广，流体阻力小，可以用它干燥颗料状物料，对于那些附着性大的物料也很有利；操作弹性大，生产上允

16、许产品的流量有较大波动范围，不会影响产品的质量；清扫容易。缺点是：设备庞大，一次性投资多；安装、拆卸困难；热损失较大，热效率低(蒸汽管式转筒干燥器热效率高)；物料在干燥器内停留时间长，物料颗料之间的停留时间差异较大。2.7.6 闪蒸干燥器其性能特点是：2.7.7 气流干燥器其性能特点是：2.7.8 桨叶干燥器1、结构原理： 空心桨叶干燥机主要有带有夹套的W形壳体和两根空心桨叶轴及传动装置组成。轴端装有热介质导入的旋转接头。 加热介质为蒸汽，热水或导热油。加热介质通入壳体夹套内和两根空心桨叶轴中，以传导加热的方式对物料进行加热干燥，不同的物料空心桨叶轴结构有所不同。 物料由加料口加入，在两根空心

17、桨叶轴内的搅拌作用下，更新介面，同时推进物料至出料口，被干燥的物料由出料口排出。 空心桨叶干燥机的主要结构是由W形槽和装在槽中的俩根转动的空心轴组成，轴上排列着中空叶片。干燥水分所需的热量由带有夹套的W形槽的内壁和中空叶片壁传导给物料。物料在干燥过程中，带有中空叶片的空心轴在给物料加热的同时又对物料进行搅拌，从而进行加热面的更 新。是一种连续传导加热干燥机。 2、设备特点： （1）设备结构紧凑，装置占地面积小。由设备结构可知，干燥所需热量主要是由密集地排列于空心轴上的许多空心桨叶壁面提供，而夹套壁面的传热量只占少部分。所以单位体积设备的传热面大，可节省设备占地面积，减少基建投资。 （2）热量利

18、用率高。干燥所需热量不是靠热气体提供，减少了热气体带走的热损失。由于设备结构紧凑，且辅助装置少，散热损失也减少。热量利用率可达8090。 （3）楔形桨叶具有自净能力，可提高桨叶传热作用。旋转桨叶的倾斜面和颗粒或粉末层的联合运动所产生的分散力，使附着于加热斜面上的物料易于自动地清除，使桨叶保持着高效的传热功能。另外，由于两轴桨叶反向旋转，交替地分段压缩（在两轴桨叶斜面相距最近时）和膨胀（在两轴浆叶面相距离最远时）斜面上的物料，使传热面附近的物料被激烈搅动，提高了传热效果。楔型桨叶式搅拌干燥器传热系数较高，为85350W/（M2·K). （4）气体用量少，可相应的减少或省去部分辅助设备。

19、由于不需用气体来加热，因此极大地减少了干燥过程中气体用量。采用楔形桨叶式干燥器只需少量气体用于携带蒸发出湿分。气体用量很少，只须满足在干燥操作温度条件下，干燥系统不凝结露水。 由于气体用量少，干燥器内气体流速低，被气体挟带出的粉尘少，干燥后系统的气体粉尘回收方便，可以缩小旋风分离器尺寸，省去或缩小布袋除尘器。气体加热器，鼓风机等规模都可缩小，节省设备投资。 （5）物料适应性广，产品干燥均匀。干燥器内设溢流堰，可根据物料性质和干燥条件，调节干燥器内物料滞留量。可使干燥器内物料滞留量达筒体容积的70%80%，增加物料的停留时间，以适应难干燥物料和高水分物料的干燥要求。此外，还可调节加料速度、轴的转

20、速和热载体温度等，在几分种与几小时之间任意选定物料停留时间。因此对于易干燥和不易干燥物料均适用。湿含量只有0.1%，已有工业应用实例。另外，干燥器内虽有许多搅拌桨叶，物料混合均匀，但是，物料在干燥器内从加料口向出料口流动基本呈活塞流流动，停留时间分布窄，产品干燥均匀。 （6）适用于多种干燥操作。前已述及楔形桨叶式干燥可通过多种方法来调节干燥工艺条件，而且它的操作要比流化床干燥、气流干燥的操作容易控制，所以适用于多种操作。 适用范围： 该机适用于处理各种膏糊状、粒状、粉状等热稳定性较好的物料，在特殊条件下也可干燥热敏性物料及在干燥过程中回收溶剂。 典型干燥物料有：碳黑、 轻质碳酸钙、腈尿酸、石膏

21、、粘土、二氧化锰、尼龙和聚脂切片、聚乙烯、聚丙烯（回收溶剂）等。2.7.9 喷雾干燥器喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体干燥雾滴而获得产品的一种方法。按原料液雾化的方式喷舞干燥机可分为三种：1、气流式雾化器 采用压缩空气以很高的速度从喷嘴喷出（300 m/s），依靠气液两相间的速度差所产生的摩擦力，使料液分裂为雾滴。2、压力式雾化器 用高压泵使液体获得高压，高压液体通过喷嘴时，将压力能转变为动能而高速喷出时分散为雾滴。3、旋转离心式雾化器 料液在高速转盘（圆周速度90160 M/S）中受离心力作用从盘边缘甩出而雾化。2.7.10 远红外干燥器 红外线的波长范围为0.751000

22、m，它是一种介于可见光和微波之间的电磁波。材料能够吸收红外线并将之转化为热能，因此，利用红外线能对坯体进行干燥。实际的红外干燥一般选择波长为2.515mm的远红外线干燥较好。 远红外干燥器是以远红外线为热源的干燥设备，根据工艺需要可间歇或连续操作。通常用于干燥耐火纤维制品和其他的异性制品。具有不污染制品、干燥速度快及操作灵敏等优点。2.7.11 真空靶式干燥器其性能特点是：2.7.12 冷冻干燥器冷冻干燥（以下简称冻干）就是将含水物质，先冻结成固态，而后使其中的水分从固态升华成气态，以除去水分而保存物质的方法。冻干加工工艺对于某些生物制品、药品的制造起到关键性作用。如麻疹疫苗和卡介苗冻干前在保

23、冷情况下的有效期只有3个月，而卡介苗的安全试验就需耗时2个月才能完成。冻干工艺使卡介苗的活菌数经 45 年存放后仍保持在合格水平。目前冻干工艺生物制药中主要应用于生物、生化制品、中药注射剂制品和热不稳定的抗生素类制品的生产。其工作原理：冷冻干燥是利用升华的原理进行干燥的一种技术，是将被干燥的物质在低温下快速冻结，然后在适当的真空环境下，使冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出的过程。 冷冻干燥得到的产物称作冻干物（lyophilizer），该过程称作冻干（lyophilization）。 物质在干燥前始终处于低温(冻结状态)，同时冰晶均匀分布于物质中，升华过程不会因脱水而发生浓缩现象，避免了由水蒸

24、气产生泡沫、氧化等副作用。干燥物质呈干海绵多孔状，体积基本不变，极易溶于水而恢复原状。在最大程度上防止干燥物质的理化和生物学方面的变性。 冷冻干燥机系统由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。它的工作原理是将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。物料经前处理后，被送入速冻仓冻结，再送入干燥仓升华脱水，之后在后处理车间包装。真空系统为升华干燥仓建立低气压条件，加热系统向物料提供升华潜热，制冷系统向冷阱和干燥室提供所需的冷量。本设备采用高效

25、辐射加热，物料受热均匀；采用高效捕水冷阱，并可实现快速化霜；采用高效真空机组，并可实现油水分离；采用并联集中制冷系统，多路按需供冷，工况稳定，有利节能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。 对冻干制品的质量要求是：生物活性不变、外观色泽均匀、形态饱满、结构牢固、溶解速度快，残余水分低。要获得高质量的制品，对冻干的理论和工艺应有一个比较全面的了解。冻干工艺包括预冻、升华和再冻干三个分阶段。合理而有效地缩短冻干的周期在工业生产上具有明显的经济价值。冷冻干燥器的特点：1、液晶显示、中文界面，带样品干燥曲线；2、进口压缩机，另设有换热器后，增大了制冷量，提高了捕水能力；3、冷阱开口大，无内盘管，带样品预冻功能；4、预冷架，可作导流桶，加快干燥速度；5、冷阱和操作面为全不锈钢，耐腐蚀易光洁，透明钟罩。3 干燥设备应用领域粉体材料：碳化硅、硅微粉、白刚玉、棕刚玉等粉体干