流化技術起源于1921年。流化床干燥器又稱沸騰床干燥器，流化干燥是指干燥介質使固體顆粒在流化狀態下進行干燥的過程。自流態化技術發明以來，干燥是應用最早的領域之一。流化技術最早應用于干燥工業規模是于1948年在美國建立多爾一奧列弗固體流化裝置，該流化床直徑是1.73m，床層溫度74℃，每小時處理能力50噸白云石顆粒。將粉塵楊析以得到較粗制品。流化床干燥在我國是從1958年以后開始發展起來的一門較新技術，首先是在食鹽工業上應用。目前已廣泛應用于化肥、顏料、聚乙烯，對苯二甲酸二酯、藥物原料、塑料等方面。
流化干燥之所以得到廣泛的發展，主要有以下幾個優點：
（1）由于物料和干燥介質接觸面積大，同時物料在床內不斷地進行激烈攪動，所以傳熱效果良好，熱容量系數大， 可達（2.3-7.0）×kW/m3·K；
（2）由于流化床內溫度分布均勻，從而避免了產品的任何局部的過熱，所以特別適用于某些熱敏物料干燥；
（3）在同一設備內可以進行連續操作，也可進行間歇操作；
（4）物料在干燥器內的停留時間，可以按需要進行調整，所以產品含水率穩定；
（5）干燥裝置本身不包括機械運動部件，從而設備的投資費用低廉，維修工作量較小。
其主要缺點：
（1）被干燥物料顆粒度有一定的，一般要求不小于30um，不大于4mm為合適。當幾種物料混在一起干燥時，各種物料重度應當接近；
（2）由于流化干燥器的物料返混比較激烈，所以在單級連續式流化干燥裝置中，物料停留時間不均勻，有可能發生未經干燥的物料隨產品一起排出床層。
流化床干燥器的分類
隨著應用技術的不斷發展，流化床干燥器的型式及應用也越來越多，設備的分類方法也有所不同。按被干燥物料可分為三類：第一類是粒狀物料；第二類是膏狀物料；第三類是懸浮液和溶液等具有流動性的物料。按操作條件，基本上可分兩類：連續式和間歇式。按結構狀態來分類有一般流化型、攪拌流化型、振動流化型、脈沖流化型、碰撞流化型（惰性粒子做載體）。隨著對流化床干燥設備不斷的改進、擴大，目前已成為干燥設備的主要機型之一。
多年來，流化床干燥器在工業上有許多應用，下面是各種干燥器干燥的物料。
（1）單層圓筒形流化床。
已用于硫酸銨、氯化銨、無水亞硫酸鈉、食鹽、聚四氟乙烯、葡萄糖酸鈣、堿性青蓮染料、催化劑顆粒等物料的干燥。
（2）多層圓筒形流化床干燥器
已用于滌綸切片、水楊酸鈉、氨基匹林、土霉素、金霉素、四環素、片劑淀粉顆粒、糖粉等物料的干燥。
（3）臥式多室流化床干燥器。
已用于聚氯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、尼龍1010、鄰氯苯甲酸、四環素、土霉素、氯霉素、合霉素、肝粉、糖粉、S.M.P、A.P.C等物料的干燥。
（4）帶有攪拌器流化床。
已用于硫酸銨、硫酸銅、氟化鈉、氨基酸、酐酪素、聚丙烯樹脂、酚醛樹脂等物料的干燥。
（5）惰性粒子流化床。
已用于欽白粉、農藥代森鋅、顏料、染料、硅藻土、腐植酸鈉、腐植酸等物料的干燥。
（6）振動流化床。
已用于糖、石棉礦、奶粉等物料的干燥。
（7）噴霧流化造粒干燥。
已用于尿素、葡萄糖、溴化鈉、溴化鉀、溴化銨、鈦白粉、丙二酸鈉、熒光增白劑、醋酸鉀、氯化鈣、硝酸銨等物料的干燥。
流化床干燥裝置簡述
流化床干燥器是近年來發展的一種新型高效干燥器。目前在化工、輕工、醫藥、食品等工業中已廣泛應用，而且已逐步推廣到造粒、煅燒、冷卻等方面。干燥時由于氣固兩相逆流接觸，劇烈攪動。固體顆粒懸浮于干燥介質之中，具有很大的接觸表面積，無論在傳熱、傳質、容積干燥強度、熱效率等方面都很優良。傳動機構不接觸物料，不會因設備磨損而混入雜質，這對于要求純度較高的醫藥等工業尤為重要。由于適應不同物料要求及對成品的不同要求，也就出現了下列幾種不同型式的流化干燥。大體可分為下列幾種類型：單層圓筒流化床干燥器、多層圓筒流化床干燥器、臥式多室流化干燥器、噴霧流化干燥器、惰性粒子流化干燥器，噴動床干燥器、流化鍛燒器。現根據其類型，分述如下。
流化床氣體分布板的型式，有篩板、篩網以及燒結密孔板等，國內各廠多采用篩板式氣體分布板。也有一些工廠，在流化床氣體分布板上再鋪一層絹絲或300目以上的不銹鋼網，這樣可以保證物料顆粒不漏下去，篩孔板開孔在1.5％-30%之間。
散粒狀的固體物料，由螺旋加料器加人流化床干燥器中?？諝庥晒娘L機送人燃燒室，加熱后送入流化床底部經分布板與固體物料接觸，形成流態化，達到氣固相的熱質交換，物料干燥后由排料口排出。尾氣由流化床頂部排出，經旋風分離器組回收。被帶出的產品，再經洗滌器和霧沫分離器后排空。
流化床干燥器具有以下特點，它適用于無凝集作用的散粒狀物料的干燥，顆粒直徑可從30um-6mm，設備結構簡單；生產能力大，從每小時幾十公斤至幾百噸；熱效率高，對于除去物料中的非結合水分，熱效率可達到70%左右，對于除去物料中的結合水分時，熱效率約為30%-50%；容積傳熱系數可達到2000-6000·h·℃；物料在流化床中的停留時間與流化床的結構有關，如設計合理，物料在流化床中停留時間可以任意延長。其缺點是熱空氣通過分布板和物料層的阻力較大，一般約為500-1500pa。鼓風機的能量消耗大。對單層流化床干燥器，物料在流化床中處于完全混合狀態。部分物料從加料口到出料口，可能走短路而直接被吹向出口，造成物料干燥不均勻。為改善物料在流化床中干燥的均勻性，一般多采用各種不同結構的流化床。如具有控制物料短路的擋板結構的單層流化床、臥式多室流化床、多層流化床等。
一、單層圓筒流化床干燥器
單層圓筒型流化床干燥器：濕物料由皮帶輸送機運送到拋料加料機上，然后均勻地拋人流化床內，與熱空氣充分接觸而被干燥，干燥后的物料由溢流口連續溢出?？諝饨浌娘L機、加熱器后進人篩板底部，并向上穿過篩板，使床層內濕物料流化起來形成流化層。尾氣進入四個旋風分離器并聯組成的旋風分離器組，將所夾帶的細粉除下，然后由排氣機排到大氣。在該流程中，主要設備為單層圓筒形流化床。設備材料為普通碳鋼內涂環氧酚醛防腐層，氣體分布板是多孔篩板，板上鉆有φ1.5mm的小孔，正六角形排列，開孔率為7.2%。流化床干燥器操作簡單，勞動強度低，勞動條件好，檢修方便，運轉周期長。由于床層溫度平穩，干燥效果亦好。
單層流化床也用于含水率較多的物料。如葡萄糖酸鈣含水率為35%，但為間歇出料，卸料時分布板翻轉90°，于床層下部將料卸出。其他還有帶攪拌裝置的圓筒型單層流化干燥器，如酐酪素的干燥，由于酐酪素晶粒形狀大小不一，在流化過程中往往產生較為嚴重的溝流現象，物料局部堆積影響料層穩定操作。這些裝置，是在單層流化床的基礎上的改革，其流程相同，故不再作詳細介紹。
二、多層圓筒型流化床干燥器
多層圓筒型流化床干燥器由于停留時間分布均勻，故實際需要停留時間遠較單層流化床短。在相同條件下，設備體積可相應縮小。產品的干燥程度均勻，易于控制產品的干燥質量。多層床因分布板增加，故床層阻力也相應增加。但當物料為降速干燥階段時，與單層床相比，由于停留時間的大大減少，床層阻力相應減少。并且多層床熱效率較高，故適用于降速干燥階段較長的物料以及濕含量較高（一般在14％以上）物料的干燥。例如采用五層流化干燥器干燥要求含水較低的滌綸樹脂（干燥后成品含水僅0.03％）。采用雙層流化床干燥含水率在15％-30％的各種藥物片劑，如氨基匹林等。多層床操作的最大困難是物料與熱空氣逆流接觸，各層上要形成穩定的流化層，又要使物料定量地移至下一層，這就需要考慮溢流裝置的結構問題。
三、臥式多室流化干燥器
由于多層流化床干燥器制造較為復雜，操作控制不容易掌握，故近年來有將其改為多室流化床的趨勢，即改為低風速的臥式多室流化床千燥器。該設備高度可降低、結構簡單、操作亦較為方便，并用在SMP等片劑的干燥上。由于使用效果較好，很快就在制藥工業中得到推廣。目前國內有幾十個工廠用此設備來干燥各種片劑顆粒藥物、粉粒狀物料（如聚氯乙烯、烏洛托品）以及片狀物料（如尼龍1010）等。臥式流化床干燥停留時間可任意調節，壓力損失小，并可得到干燥均勻的產品。它的主要缺點是采用較高風溫時熱效率低于多層床，。但如果能夠調節各室的進風溫度及風量，并逐室降低，或采用熱空氣串聯通過各室的辦法，熱效率也可以提高。目前大多數臥式流化床采用負壓操作。
臥式流化床干燥機可能是最早的改進，并在60年代就已較廣泛地應用。它使物料從一端加人，另一端卸出，相當于多個方形截面流化床串聯系統（對物料而言，氣體則多半是并聯）。其主要特點是改善了物料停留時間分布，從而可制得均勻干燥產品。為此目的，有的還在相鄰室間安裝擋板。另一優點是很容易使物料的冷卻和干燥結合在同一設備中進行，即在尾部增設一冷卻室，出料直接包裝，簡化流程和設備。這類干燥機目前在工業上應用還相當普遍，成功應用的例子有農藥草甘膦、檸檬酸、草酸、氯化橡膠、以及PVC、PE、PP樹脂等。臥式多室流化床干燥器由于分隔成多室，可以調節各室的空氣量，同時，流化床內增加了擋板，可避免物料走短路排出，干燥產品的含水率也較均勻。若在操作上對各室的風量、氣溫加以調節，或將最末幾室的熱空氣二次利用，或在床內添加內加熱器等，還可提高熱效率。
四、噴霧流化干燥器
噴霧流化干燥器是利用霧化器將溶液霧化，噴入顆粒劇烈運動的流化床內，借助溶液本身的顯熱，結晶熱及流化介質的熱量，使水分蒸發、結晶、干燥并在一步內完成。溶液在霧化過程中未碰到床中原有顆粒前，已部份蒸發結晶，形成新的品種。而在霧化過程尚未蒸發的溶液，便與床中原有結晶接觸而涂布于其表面，使顆粒長大，并一步得到干燥，即形成粒狀產品，這是噴霧流化干燥器用于造粒方面的原理，噴霧流化干燥器適用于可噴霧的溶液或稀漿狀的物料。
噴霧流化床造粒產品的平均粒徑為0.3-3.0mm，大者可達8-20mm。可通過調節操作參數來控制粒徑的大小。如尿素的噴霧流化床造粒法制取的產品，其粒徑可達8-25mm。在中、小型噴霧流化床造粒器內，有時在篩板上部設置攪拌裝置，強制混合，防止死床，此設備可間歇操作也可連續操作。
五、惰性粒子干燥器
惰性粒子流化干燥器具有將物料蒸發、結晶、干燥、粉碎在同一設備中完成的特點。采用直徑為1-2mm的玻璃球，已成功用于涂料二氧化鈦。為了解決含水率60%膏狀物料農藥代森鋅的干燥，用砂子作為惰性粒子，均達到預期目的。為流化干燥器的應用開辟了一條新的途徑。
空氣加熱到300℃，然后進人圓柱型流化床內，使預先裝入的φ1-2mm的玻璃球流化。然后將料漿由齒輪泵由拌漿槽打出，借氣流式噴嘴噴入玻璃珠流化床內，物料在玻璃珠相互球磨作用下，迅速使產品粉碎及干燥，達到320目細度。干燥后的產品隨氣流從流化床頂逸出，經二級高效旋風分離器分離后，再經文丘里管濕法除塵，最后經旋風分離器使氣液分離，尾氣排入大氣。
離心流化床干燥器，也是流化床干燥的重大改進之一。但在國內目前尚未見到有定型設備。其原理是在機械轉動造成的離心力場作用下使粒狀物料分布在絲網復蓋的圓筒形多孔壁上，熱氣流穿過多孔壁使之流化干燥。它適用于處理大顆粒、小密度物料，如方便米飯等這一類物料，因起流速度與吹出速度非常接近，在重力場流化床中無法操作。
七、振動流化床干燥器
缺點：
（l）氣泡現象使流化不均勻，相間接觸效率不高，而且工程放大較困難；
（2）物料停留時間分布極不均勻，難以獲得濕含量均一的產品，甚至可能有部分產品因過度干燥而變質；
（3）動力和熱能消耗大；
（4）只能處理松散的粉狀或粒狀物料。為解決這些問題，在流態化基本構思的基礎上進行了一系列改進和發展。
流態化干燥最重大的改進和革新，當推振動流化床的開發和應用。目前應用最廣的臥式振動流化床干燥器，形狀和基本結構與普通臥式流化床干燥器很相似。區別在于前者整個機體通過彈簧支撐在底座上，多孔板稍向出料端傾斜，機體一側或兩側裝有振動電機。物料依靠機械振動和穿孔氣流雙重作用流化，并在振動作用下向前運動。
它具有非常突出的優點：
（1）在很低的氣速下可獲得均勻的流化，從而大大降低了能耗、顆粒間的磨損和粉塵夾帶；
（2）物料停留時間分布均勻，幾乎可以認為是“活塞式流動”，且停留時間易于調節控制，因此可獲得干燥非常均勻 的顆粒狀產品。
振動流化床干燥器是一種強化的有特殊用途的干燥裝置，它通常供物料最終干燥之用。由于在干燥過程中由機械振動幫助物料流化，不僅有利于邊界層湍流，強化傳熱傳質，而且還確保了干燥設備在相當穩定流體力學條件下工作。這種設備除具有很好干燥功能之外，還能根據工藝需要完成物料造粒、冷卻、噴入少量液體、篩分和輸送等工序。目前已在制糖、醫藥、化肥、化工、塑料、乳品、鹽業和礦冶等工業部門得到廣泛應用，這項技術基本成熟并已形成了系列化。
八、內換熱的流化床干燥器
在流化床內設置換熱器，向其內通入蒸汽或其他熱介質，間接供給床層所必需的熱量，而熱空氣的主要作用是使床層流態化，這可達到明顯節能目的。內換熱管可以旋轉，既起換熱又起攪拌作用。內換熱器一般是不動的，它不僅向床層供給熱量，而且還起內部構件的作用。當床層需要熱量很大而使床層流態化的風量又需很小時，采用內換熱器的方案是最佳的選擇。
九、攪拌流化床
在普通流化床底部設置攪拌器，是流態化干燥的另一類改進。它擴大了流態化干燥適用的物料范圍，使之可用于進料或在干燥脫水過程中可能結塊的粉狀或粒狀物料，而這是很常見的一類物料。例如大多數離心機分離出來的物料都有部分結團，含結晶水的物料則在干燥過程中很容易結塊。這一改進帶來的另一好處是可獲得均勻的流化，提高了熱質傳遞強度。
十、單圓筒流化干燥器
單層流化床可分為連續、間歇兩種操作方法。連續操作停留時間分布較廣，實際需要的平均停留時間較長，因而多應用于比較容易干燥的產品，或干燥程度要求不是很嚴格的產品。國內于1969年設計建造了一臺直徑為3000mm的大型流化床干燥裝置，用以干燥氯化銨，單層流化床也可用于含水率較高的物料的干燥，對含水率為35％的葡萄糖酸鈣的干燥就是一例。操作是間歇式的，卸料時分布板翻轉900，物料于床層下部卸出。用間歇操作的單層流化床干燥器也成功用于含水率為20％的催化劑的干燥，其出料是用高速氣流將物料吹入旋風分離器后卸出。對于一些顆粒度不均勻并有一定粘性的物料，多采用在床層內裝有攪拌器的低床層操作。酐酪素的干燥以及椰蓉的干燥，就是用該法進行的。
十一、多層振動流化床干燥器
采用多層流化床干燥器，可以增加物料的干燥時間，改善干燥產品含水的均勻性，從而易于控制產品的干燥質量。但是，多層流化床于燥器因層數增加，分布板相應增多，床層阻力增加。同時，各層之間，物料要定量地從上層轉移至下層，又要保證形成穩定的流化狀態，必須采用溢流裝置等，這樣又增加了設備結構的復雜性。對于除去結合水分的物料，采用多層流化床是恰當的。例如采用雙層流化床干燥含水率15%-30％的氨基匹林；采用五層流化床干燥滌綸樹脂，使產品含水率達到0.03%左右，這些都是成功的范例。
（一）多層振動流化床干燥器的工作原理
由安裝于主機下部的兩個振動電機同步反向回轉，使安裝于其上的多層環狀孔板組成的主機產生垂直振動與扭振，從而使由進料口進入的物料沿水平環狀孔板自上層向下層連續跳躍運動。熱空氣則自下層向上層通過各層孔板穿過物料層，達到物料均勻干燥目的。
（二）多層振動流化床干燥器的應用范圍
適用于食品、化工、醫藥、飼料、餌料、塑料、制鹽、糧食、種子、煙、糖、冶金等行業粉粒狀物料的干燥、冷卻。
過去的振動干燥機一般只是利用熱空氣壓型的，或采用一維振動型的。圓型干燥機的特點是在 三維振動的單層或多層振動流動槽中，一邊使被干燥物連續移動，一邊以均勻的風壓將熱空氣送人 每個振動流動槽；或者將熱空氣以連續通過各振動流動槽的方式送進去，因此干燥作業非常簡便。
圓型干燥機是利用三維振動的帶有圓型振動流動槽（以下簡稱流動槽）的干燥機，其主要特性如下：
（1）可以任意改變流動槽被干燥物的移動速度，以適應干燥速率要求。
（2）可以任意控制干燥作業的熱空氣（也有使用冷風的）風量或風壓。
（3）連續干燥作業，所采用的結構可以是單層的也可以是多層的，組合簡便。
圓滿干燥機的工作原理
首先說明被干燥物的移動方法。被干燥物從連接在產生三維振動的振動機的流動槽的供給口投入，在流動槽的溝槽內繞一周，經過排出口的連接口進入下一個流動槽。以后以同樣的方式經過流動槽，從排出口排出，至此已變成干燥物。利用鼓風機將熱空氣從進風口吹入口入，通過多孔底部與被干燥物接觸。干燥作業結束后，熱空氣從排氣口排出。設計中主要著眼于從底部將均勻的風送給各流動槽內的被干燥物，這樣可以縮短干燥時間。另外根據干燥條件調節鼓風機的排氣閥，就可以控制各流動槽的風量及風壓。
結構特點
流動槽分為被干燥物的通道區和熱空氣的通道區。被干燥物的通道區（以下簡稱溝槽）帶有多孔式的底部做成同心圓狀的溝形槽。底部采用多孔板、篩網及布等，使熱空氣能均勻地流動，另外底部還可以更換。熱空氣通道區是為了將均勻壓力的熱空氣送人流動槽的底部而設計的，構成了槽的一部分。
上述流動槽與產生三維振動的振動機電相接，若改變振動機的衡重，就可以改變電機的頻率，因而可以任意改變被干燥物的振幅，流向及移動速度，使操作與干燥條件相適應。
過去的流動干燥機雖然是多層的，但設計困難。本機是多層式連續干燥，而且是組合成的。組合的方法是在振動電機上設置熱空氣調整槽，根據單層或多層的不同情況重疊設置流動槽，最后裝上上蓋后，用傳送帶固定。排出口與連接口的連接由傳送帶連接。振動槽的層高受振動電機的振動傳導能力的限制。
載體噴霧流化床干燥器也稱媒體噴霧流化干燥器、惰性粒子流化床干燥機。載體流化床干燥機我國在上世紀80年代就有成功實現工業化的報道，當時用于氧化鐵黃的干燥上。該機根據噴霧技術、流化技術的原理設計而成，可以連續干燥漿狀或糊狀物料。主要有空氣過濾器、加熱器、流化床、旋風分離器、布袋除塵器、引風機、輸料泵和料槽等組成。載體流化床干燥器以圓筒形結構為主，流化床內充填著直徑為數毫米的可流化惰性載體（載體材料多用球形、柱形和立方體形的玻璃、陶瓷等材料制成使用較多的為玻璃珠或瓷珠）。故稱惰性載體流化床干燥器。
（一）工作原理
在流化床內，空氣把載體預熱并使載體粒子群處于流化狀態，同時由輸料泵供料，經噴嘴噴灑到載體表面呈膜狀附著，然后分散在流化層內。載體和熱空氣同時向物料進行傳導傳熱和對流傳熱使之干燥。由于載體表面積很大，水分在短時間內被蒸發排出。載體表面殘留的固體物料在載體之間的相互碰撞中剝落下來，隨空氣排出干燥器外，通過旋風分離器和布袋除塵器與氣體分離。
載體噴霧流化干燥器的特點是降低了噴霧干燥器的高度，可以對漿狀物料和高粘度物料（20Pa-s以上）進行干燥。
（二）載體噴霧流化床干燥器可干燥物料
目前載體干燥器可以干燥下列物料：鈦白粉、腐植酸、硅藻土、六氯苯、碳酸鋁、高分子膠體、生物膠、氧化鐵黃、鋅鉻黃、分散藍染料、分散綠染料、熒光增白劑、氯化鋰、碳酸鈣、炭黑、鐵酸鹽等。惰性載體、石油催化劑、北豆根（中藥）、豆腐渣、豆沙餡、陶土、硫酸鋇、鈦酸鋇、玻璃粉、顏料、表面活性劑、聚苯乙烯脂、煤粉?！?br />
（三）載體干燥器的特點
在各種物料狀態中，糊狀物料的干燥比較困難，適應這種狀態的干燥機也很少，而載體干燥機可以完成部分糊狀物料的干燥。物料在載體上形成很薄的液膜，而且內外兩面受熱，故其干燥過程迅速。物料不易過熱，所以部分染料及中間體可以用它干燥；對于難干燥的私性物料，由于在薄膜化條件下干燥，水分擴散將大大加快，同樣能達到理想的干燥效果；設備占地面積小，排風溫度可以控制很低，因此熱效率高?？梢匀〈鬯?、分級過程，縮短生產流程。同烘箱相比，脫水成本下降4倍，同噴霧干燥相比，設備投資少了許多，可用于噴霧干燥難以處理的糊狀物料。
十四、振動載體流化床干燥器
1排風口；2-進風口；3-加料口；4-干燥器筒體；5-熱風分布孔板；6-配風室；7-振動彈簧；8-機架； 9-振動電機
當物料噴灑到載體上，能否處于良好的流化狀態是連續生產的關鍵。隨著振動技術的發展，給載體干燥機增加振動源能使載體的流化狀態大為改善。
工作原理
兩臺振動電機交叉布置，同步反向運轉，使振動機體作垂直振動及扭振。振動載體加在熱空氣分布板上，在激振力的作用下，沿水平環狀熱空氣分布板上作圓周拋擲運動。這種運動主要由兩種運動合成而成，一是振動載體沿圓周方向的擴散運動，二是振動載體在垂直方向的循環與混合運動。因此當濕物料加人床內后，在載體的作用下沿床內環狀空間均勻分布和流化，同時濕物料在載體表面形成濕物料薄膜。
濕物料薄膜在熱載體的內部作用下和熱空氣外部作用下迅速完成干燥過程，然后在載體相互之間碰撞下變干的濕物料薄膜脫落并被粉碎。達到一定粒度后，隨干燥尾氣帶出干燥器，由系統后部的除塵設備收集。
?歡迎進入【粉體論壇】
|
