冶金设备基础第5章-干燥课件

FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒体教学课程：冶金设备基础任课教师：徐瑞东第5章干燥

学习目的与要求了解冶金工厂湿物料的类型、特点和描述湿物料的参数；掌握湿物料的性质，干燥曲线的特性；掌握气流干燥、喷雾干燥、沸腾干燥、远红外干燥、微波干燥原理和特点;学会选择湿物料的干燥设备和给料设备。物料去湿的方法及干燥过程的应用：机械去湿—离心过滤等机械分离。吸附去湿—某种干燥剂(如氯化钙、硅胶)与湿物料共存，将湿物料中水分转入到干燥剂中。供热干燥—向物料中供热以汽化其中的水分。物料去湿的方法需要干燥的物料原料——精矿、熔剂炼前脱水；氢气、氧气脱水半产品——湿式收尘的脱水，冷冰铜炼前脱水产品——氢氧化铝→氧化铝，五水硫酸铜→硫酸铜干燥概念--借助于机械方法、吸附方法以及供热方法，去除固体物料中的水分过程。干燥分类：干燥过程按操作工艺分为间歇和连续干燥两种；按除水分所使用的物理条件可分为常压干燥、真空干燥和冷冻干燥按加热方式则可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥和介电加热干燥对流干燥：即热能以对流的方式由热气体(干燥介质,既是载热体又是载湿体)传给与其直接接触的湿物料。对流干燥方法包括气流干燥、沸腾干燥、喷雾干燥、转筒干燥等。3.温度绝热饱和温度ts---绝热情况下，气体和液体长时间接触两相达到平衡后，气液两相所同时达到的温度。5.湿空气的比容v---1kg干空气和其所带有的水蒸汽占有的容积。湿空气的性质干球温度t---用一般温度计测得湿空气的温度。露点tD---保持湿空气湿度不变使其冷却，达到饱和状态而凝结成露水时的温度。湿球温度tw---当未饱和的气体在液体表面迅速流过时，由于存在温度差，两相发生热交换。当两相达到平衡时，气体所供应的热足以供液体汽化。液体最后所达到的温度。4.绝热饱和热焓量Is---近似等于对应情况下湿空气的热焓量I。5.1.2湿空气的H-t图及H-I图

利用湿度图可以确定湿空气的性质、如温度、湿度、相对湿度和热焓量等。湿空气的温度-湿度图湿空气的热焓量-湿度图等湿度线等干球温度线等热焓量线等相对湿度线等湿球温度线5.2干燥过程的物料和热量衡算物料衡算物料中液体的含量w空气消耗量m并流接触的干燥器图加热热量衡算空气物料湿物料预热器干燥器废气预热器热量衡算干燥器热量衡算对流干燥器的流程m：含有1kg干物料的湿物料所需要消耗的干空气的质量(kg)数w1、w2：进入和离开干燥器时物料中含有液体量，kg/kgH1、H2：进入和离开干燥器时空气的湿度，kg/kg5.3.2干燥特性干燥过程中，水分在湿物料表面的汽化与物体内部水分的迁移同时进行。干燥速率：单位时间、单位面积(气固接触界面)被汽化的水分质量。干燥曲线：自由含水量X与时间τ的关系曲线。干燥速率曲线：干燥速率与自由含水量X的关系曲线。影响干燥速率的因素：

物料自身性质、物料的含水特性、干燥条件、干燥的操作水平、临界湿度。物料中的水分自由水分平衡水分非结合水分能除去的结合水分不能除去的结合水分物料中几种水分的关系:间歇干燥干燥过程和方法操作工艺物理条件加热方式连续干燥常压干燥真空干燥冷冻干燥传导干燥对流干燥辐射干燥介电加热干燥气流干燥沸腾干燥喷雾干燥转筒干燥5.4干燥方法及干燥设备基本要求对被干燥物料的适应性设备的生产能力要高能耗的经济性要好干燥设备箱式干燥器喷雾干燥器气流干燥器转筒干燥器流化床干燥器沸腾干燥器对流式干燥器非对流式干燥器换热干燥器真空干燥器红外线干燥器冷冻干燥器固体加料器(2)气流干燥器

(1)物料在气流中呈悬浮状态，气固两相接触面积大，有利于热交换。(2)并流操作，可采用高温气体。(3)干燥时间短，处理量大。(4)设备简单，占地面积小。(5)适用性广，可用于各种粉粒状物料。(6)气流速度高，颗粒对设备有一定的磨损，不适于处理对管粘附性很强的物料和对晶形有一定要求的物料。A直管气流干燥器四川宜宾磷铵公司四川温江粮油食品厂四川华阳蛋白总公司一、干燥速度快：物料被加料机送入干燥管道后被高速运动的热空气所破碎，物料与热空气接触的比表面积大大增加，瞬间蒸发大部分水份，从而使整个干燥时间仅需0.5-2秒。由于时间极短，被干燥的物料温度一般都小于60℃，故特别适用于热敏性物料的干燥。二、干燥强度大，设备投资省：气流干燥器的水份蒸发能力从40kg/h-1500kg/h或更大，而设备容积极小，投资也省，是其他干燥设备比不上的。葛洲坝葛丰化工厂4万吨/年饲料磷酸氢钙气流干燥器，其水份蒸发量高达2000kg/h。三、自动化程度高，产成品质量好：气流干燥操作全在管道中进行，且多为负压操作，因此可以实现自动化，产成品不与外界接触，无粉尘、污染小、质量好，劳动强度底。四、设备成套供应，材质、热源根据物料特性和用户条件自由选择，适应性广。应用范围：*化工类：磷酸氢钙、塑料树脂、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸锌、氟硅酸钠、对氨基苯酚、元明粉。*食品类：土豆淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、元宵粉、味精、魔芋精粉、变性淀粉。*饲料类：米糠、白酒糟、啤酒遭、糖泥、菜籽粕、活性酵母、酒精糟、饲料微元（硫酸盐）。*其它类：口服葡萄糖、酶制剂、煤粉、锯木渣、木屑、曲药、膨化谷壳。B.涡旋流气流干燥器工作原理：湿物料经定量螺旋加料器，由螺旋片的推力，进入干燥器内，与由下而上的热空气相遇，水份即蒸发，加上干燥量的放大、缩小，产生脉冲气流，使载热空气和湿物料快速、慢速运动，将湿物料悬浮在热空气中，物料不断翻滚，加大了传热面积，传热系数高，水份蒸发快，干燥时间短。干燥的粉粒随气流上升，进入旋风分离器收集，尾气经袋式除尘器过滤后放空。适用于制药、化工、食品、饲料、粮食、建材行业等的疏松结晶粉粒状物料的干燥除湿，如淀粉、饲料、鱼粉、煤粉、食盐、粮食、塑料树脂等多种物料的干燥作业。C.脉冲气流干燥机一、工作原理湿物料通过喷咀产生雾化，使雾滴与热空气充分接触，水份即蒸发，因被雾化的液滴与原料液相比表面积大，完成干燥时间极短。干燥的粉粒随热气流上升继续进行恒速干燥，达到产品含水率的要求，然后进入旋风分离器收集，尾气经袋式除尘器过滤后放空。可用于热敏性物料的干燥。二、应用领域

适用于医药、农药、染料、颜料、食品、化工原料、轻工产品等细粉的喷雾干燥。(3)喷雾气流干燥器离心式喷雾干燥器喷雾干燥流程2.干燥特点干燥速度快，可采用高温气体，而不致降低产品质量，因为当液滴仍有大量水分存在时，它的温度不超过热空气的湿球温度，而且生产过程简单，操作控制方便。能处理水含量高达90%的料液，不经浓缩，同样能一次获得均匀的干燥产品。大部分产品干燥后不需粉碎和筛选，简化了生产工艺流程，可连续自动化生产，操作稳定，干燥过程无粉尘飞扬，劳动条件好缺点是：热效率低、能量消耗大。喷雾器的类型常用的喷雾器将物料注于5000~2000r/min的旋转圆盘上，借离心力使料液向四周抛出、分散成滴，对悬浮液或粘稠液均适用。传动装置制造及维修费用高。使0.1~0.5MPa的压缩空气与料液同时通过喷嘴，在出口处压缩空气将料液分散成雾滴。适用于溶液和乳滞液的喷洒及含固体颗粒的浆料。消耗压缩空气，动力费用高。用高压泵使液体首先在3~20MPa的压强下通过孔径为0.25~0.5mm的喷嘴后形成一圆锥形薄膜进而分散成滴。气流与液滴的流向空气螺旋状料液高速离心雾化器雾状液滴干燥室高速离心喷雾干燥器预热过的空气空气分配器雾化喷头气流式喷雾干燥机系气液两相并流式干燥设备。采用二流体（或三流体等）喷嘴式雾化器，利用压缩空气（或蒸汽等）与料液间亚音速或超音速的速度差，将常规和有一定粘性的物料雾化成微细雾滴，与干燥热介质迅速进行热交换，在极短的时间内干燥成粉。C气流喷雾干燥器空气压缩机

稳压器料槽料泵鼓风机热源干燥塔旋风分离器布袋除尘器系统引风机系统引风机布袋除尘器旋风分离器干燥塔料泵料槽热源鼓风机D.低压混流式喷雾干燥机应用领域：1.化学工业：磺化酚醛树脂、褐煤树脂、腐植酸钠、腐值酸钾、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、萘系减水剂，木钙减水剂、糖钙减水剂、二氧化硅、氟化钾、碳化钨

。2.制药工业：中药浸膏、蛋白胨、血粉、酵母抽提物、肝血浆

3.食品工业：鸡味素、焦糖色素、大豆分离蛋白、植物水解蛋白

4.环保治理：胱氨酸母液、造纸黑液、赖氨酸母液

(4)沸腾干燥器常温空气经过加热器加热后，通过多孔板把热空气均布在沸腾干燥段。物料在干燥床内呈沸腾流化状态，提高了传热面积，从而节约时间与能耗，尾气由布袋过滤后，由引风机吸出排放。沸腾干燥器适于6~30μm颗粒物料干燥，同时要求被干燥物料不易结团。强化沸腾干燥机湿物料经定量螺旋加料器，由螺旋片的推力，挤压成片式条状，与来自强化器的热风相遇，部分水份即蒸发，粘性下降，结块落入强化器，经解碎机粉碎再干燥，湿物料悬浮在热空气，物料不断翻滚，加大了传热面积，传热系数高，干燥时间短。干燥后的粉粒随气流继续上升，进入旋风分离器收集，尾气经袋式除尘器过滤后放空。

物料由顶部加料口加入，在振动电机的激振力作用下使物料沿水平环状孔板由上层向下层联系运动，在设备中间由风道入的热风从下向沙锅内依次穿透各层孔板与物料混合，呈流化状态的物料与热空气进行充分热交换，从而达到干燥的目的。干燥过程中物料逐渐行至底部，由出料口排出，尾气回收处理后废气由风机排出。B.GDZ型多层振动流化干燥器将造粒原料通过特制的雾化装置喷入流化床装置中呈流化状态的物料颗粒上，通过不同的系统配置，实现颗粒造粒。造粒后的物料经床内干燥、冷却后可直接包装。C.GLWP喷雾流化床干燥器大型连续式喷雾流化床干燥机，一次实现液体物料的涂层、凝集、蒸发、干燥、结晶、造粒等多个操作过程，是大颗粒尿素制备、涂层控释肥料、球状无水氯化钙和食品速溶化等生产过程的首选工艺装备。(6)转筒干燥器转筒干燥器经真空过滤后得到的滤渣，团块物料以及颗粒较大而难以流化的物料，可在转筒干燥器内获得一定程度的分散、使干燥产品的含水量进一部降低。具有处理量大，适应性强特点。1.与热风炉和旋风分离器配套，可实现对物料的加热－干燥－分离－收集”系统。2.微观上：物料呈剧烈沸腾干燥状态；宏观上：物料被筒壁上的抄板抄起、洒落，所有热风均有效穿过物料，完成干燥过程后排出。3.广泛应用于化工、化肥、农药、饲料、颜料、中药材、粮食、蔬菜、纸浆、海产品、矿物质、冶金等行业的干燥环节。特别适用于对温度的高低和干燥介质的清洁度均有要求的生物肥料、有机肥料、菌类肥料以及渔粉、肉骨粉、氨基酸、蛋白类饲料原料的干燥处理。

山东省青州市九阳干燥设备厂ZGQ系列新型转筒干燥器2.其它常见的干燥器热载体把热量传给导热板导热板把热量传给物料换热干燥器(1)传导供热干燥器(2)真空干燥器

真空干燥：将被干燥物料处于真空条件下，进行加热干燥。是利用真空泵进行抽气抽湿，使工作室内形成真空状态，加快了干燥速率。1、真空下物料溶液的沸点降低，使蒸发器的传热推动力增大，因此对一定的传热量，可以节省蒸发器的传热面积；2、蒸发操作的热源可以采用低压蒸汽或废热蒸汽；3、蒸发器的热损失可减少。4、适用于在高温下易分解，聚合和变质的热敏性物料的干燥。5、在干燥前可进行消毒处理，干燥过种中任何不纯物均无混入；6、属于静态式真空干燥器，故干燥物料的形体不会损坏。A.耙式真空干燥器通过间壁传导供热，操作封闭，不须空气作干燥介质，适用于在空气中易氧化的有机物的干燥，同时对糊状物料适用性强，但生产能力低。特点：采用夹层与内搅拌同时加热方式，传热面大，热效率高；

设置搅拌，使物料在筒内形成连续循环状态，进一步提高了物料受热的均匀度；

设置搅拌，可顺利进行浆状、膏状、糊状物料干燥。

B双锥回转真空干燥器

机体为双锥形回转体。内腔采用不锈钢或炭钢搪玻璃（工业搪瓷）制成。夹套内通入蒸汽，热水或导热油对内胆加热，通过器壁的热传导使腔内的湿物料中的水份汽化，水汽由真空系统排出，保持器内处于真空状态，以加快物料干燥速率。机体在电机的驱动下，低速回转，物料在器内不断翻动，与壁面不断更新接触，受热均匀，达到干燥目的。在本真空状态下，在夹套内由蒸汽热水或导热油进行加热，是直接通过筒身内壁的热量与湿物料接触，靠筒身的振动，不断翻滚物料，物料吸热后蒸发的水蒸汽，通过真空泵连续抽出筒外，从而加快物料的干燥速度，随着物料的不断翻滚，达到物料均匀干燥的目的。C.振动真空干燥器

物料由加料器均匀地铺在网带上，网带一般采用12~16目的不锈钢丝网（也可根据物料不同选择不同的网带钢带），由转动装置拖动在干燥机内移动。干燥机由若干单元组成，每一单元热风独立循环，部分尾气由专门的排湿风机排出，废气排出量由调节阀控制。热气由下向上穿过铺满物料的网带，完成热量与质量的传递过程，带走物料水分，从而实现干燥过程。网带允许的速度可根据物料温度要求自由调节，单元数量可根据需要选取。(3)带式穿流干燥器

加料器网带分风器换热器循环风机排湿风机调节阀换热器循环风机应用范围：魔芋、萝卜丝、花椒、生姜、大蒜、辣椒、黄花、木耳等脱水蔬菜；鸡精；中药饮片；饲料、稀土、钛白粉、轻质碳酸镁；小木制品；金属表面处理件；电子元器件等。热空气切线进入干燥器底部，在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场。物料由螺旋加料器进入干燥器内，在高速旋转搅拌浆的强烈作用下，物料受撞击、摩擦及剪切力的作用下，物料迅速粉碎，与热空气充分接触、受热、干燥。脱水后的干物料随热气上升，分级环将大颗料截留，小颗粒从环中心排出干燥器外，由旋风分离和除尘器回收，未干透或大块物料受离心力作用甩向器壁，重新落到底部被粉碎干燥。

鼓风机加热器空气分配器搅拌机螺旋加料器干燥器分机器旋风分离器星形卸料器除尘器引风器旋转闪蒸干燥器单面链板式远红外干燥机

采用远红外干燥技术和链板单面输送方法，适用于食品、化工、冶金、制药、及建材等行业干燥粉状物料，若做成单层还可用于干燥板状制品。双面链板式远红外干燥机

用于食品、化工、冶金、制药、建材、石油等行业的粉、粒状物料的烘干或烘干兼冷却和输送。

惯性振动式远红外干燥机

用于冶金、制药、食品、化工、粮食、矿山、建材等行业