干燥過程控制參數(shù)分析

6.4.3干燥過程控制參數(shù)分析授課人：霍連波目錄一、干燥器的選用二、干燥操作的節(jié)能干燥器的選用01part一、干燥器的選用

干燥器的選擇是一個受諸多因素影響的過程。在選擇干燥器時，要考慮以下問題。（1）被干燥物料和產(chǎn)品的性質(zhì)（2）濕物料的干燥特性（3）處理量（4）能源價格、安全操作和環(huán)境因素選擇干燥器最初是以被干燥物料的干、濕物料的物理性質(zhì)為基礎(chǔ)的，如腐蝕性、毒性、可燃性、粒子大小、磨損性等。一、干燥器的選用（1）被干燥物料和產(chǎn)品的性質(zhì)首先應(yīng)考慮被干燥物料的形態(tài)，物料的形態(tài)不同，處理這些物料的干燥器也不同。在處理液態(tài)物料時，所選擇的設(shè)備通常限于噴霧干燥器、轉(zhuǎn)鼓干燥器和攪拌間歇真空干燥器。對粘性不很大的液體物料，也可采用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器和惰性載體干燥。對于膏狀物的連續(xù)干燥，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器常是首選干燥設(shè)備。濕物料不同，其干燥特性曲線或臨界含水量也不同，所需的干燥時間可能相差懸殊，而應(yīng)選擇不同類型的干燥器。干燥器的選擇應(yīng)考慮濕物料的濕分的類型（結(jié)合水、非結(jié)合水或二者兼有），初始和最終濕含量，允許的最高干燥溫度，產(chǎn)品的粒度分布，產(chǎn)品的形態(tài)、色、光澤、味等。一、干燥器的選用（2）濕物料的干燥特性對于吸濕性物料或臨界含水量高的難于干燥的物料，應(yīng)選擇干燥時間長的干燥器，而臨界含水量低的易于干燥的物料及對溫度比較敏感的熱敏性物料，則可選用干燥時間短的干燥器，如氣流干燥器、噴霧干燥器。被干燥濕物料的量也是選擇干燥器時需要考慮的主要問題之一。一、干燥器的選用（3）處理量一般來說，處理量小，宜選用廂式干燥器等間歇操作的干燥器，處理量大的，連續(xù)操作的干燥器更適宜些。當(dāng)然，操作方式并不是生產(chǎn)能力的惟一因素。防止污染、改善工作條件和安全性方面日益嚴(yán)格的立法及逐漸上升的能源價格對設(shè)計和選擇工業(yè)干燥器具有直接的作用。一、干燥器的選用（4）能源價格、安全操作和環(huán)境因素為節(jié)約能源，在滿足干燥的基本條件下，應(yīng)盡可能地選擇熱效率高的干燥器。若排出的廢氣中含有污染環(huán)境的粉塵或有毒物質(zhì)，應(yīng)選擇合適的干燥器來減少排出的廢氣量，或?qū)ε懦龅膹U氣能加以處理。此外，在選擇干燥器時，還必須考慮噪音問題。02part干燥操作的節(jié)能

由于干燥操作面大量廣,牽涉到各個領(lǐng)域。為了使?jié)裎锪细稍?水汽化需要很大的熱量,物料溫度上升也需要吸收熱量,故熱量費用昂貴。據(jù)報道,目前世界上用于干燥燃料消耗約占總?cè)剂?0～20%左右。所以注意節(jié)能技術(shù)研究在干燥作業(yè)中尤為重要。從干燥過程的能耗分析干燥操作按傳熱方式可分為傳導(dǎo)干燥、對流干燥、輻射干燥和介電干燥。目前,在工業(yè)上應(yīng)用最普遍的是以熱空氣作為干燥介質(zhì)的對流干燥。二、干燥操作的節(jié)能二、干燥操作的節(jié)能

一般,干燥過程的熱效率均較低,約為30%～60%。如在一處理能力為4500kg/h的聚氯乙烯樹脂粉末干燥過程中,干燥蒸發(fā)水分的熱量約占36%;廢氣排氣損失約占58%;干物料帶走的熱量及干燥器熱損失分別占4%和2%,熱效率僅為40%?；谝陨戏治隹芍?干燥系統(tǒng)的節(jié)能實際上就是要求(1)減少干燥過程的熱量;(2)回收廢氣帶走的熱量;(3)盡可能地減少熱損失。1.干燥過程的節(jié)能措施(1)減少干燥過程的熱量原料預(yù)處理:干燥過程是通過向物料供熱使其所含水分或溶劑汽化而達(dá)到干燥的目的。因此,為減少汽化水分的熱負(fù)荷,在對流干燥前,采用機(jī)械方法先脫除一部分游離水。如擠壓脫水,或利用細(xì)胞型物料或液態(tài)物料的滲透壓變化特征,先作滲透脫水等。(2)改善干燥介質(zhì)的狀態(tài)二、干燥操作的節(jié)能

提高進(jìn)氣溫度:提高進(jìn)氣溫度,單位質(zhì)量干空氣攜帶的熱量增加,干燥過程所需要的空氣用量減少,廢氣帶走的熱量相應(yīng)減少,熱效率增加。目前國內(nèi)一般應(yīng)用的進(jìn)氣溫度為120～130℃左右。但是,空氣的進(jìn)口溫度應(yīng)以不影響物料性質(zhì)為限。對一些熱敏性物料,為防止溫度過高,在干燥器內(nèi)設(shè)置一個或多個中間加熱器,也可提高熱效率。降低干燥介質(zhì)的出口溫度:降低干燥介質(zhì)的溫度,提高其濕度溫度,可以節(jié)省干燥介質(zhì)的消耗量,提高干燥操作的熱效率。二、干燥操作的節(jié)能2.加強(qiáng)熱量的回收利用離開干燥器的廢氣中帶有大量的熱量,回收、利用這部分能量將有益于提高生產(chǎn)效益。因此,回收利用廢氣中的熱量是干燥節(jié)能方法中最具竟?fàn)幜Γ?）采用部分廢氣循環(huán)將含有大量熱量的部分廢氣返回預(yù)熱室,與新鮮空氣混合使用,可將廢氣中的余熱重新利用,并降低了空氣加熱器的熱負(fù)荷,能耗將下降10%。同時,廢氣的循環(huán)加大了干燥室的空氣流量,有利于提高對流傳熱系數(shù)。但是由于干燥介質(zhì)的濕度增加,使干燥速率下降,干燥時間延長,設(shè)備投資增加,需進(jìn)一步優(yōu)化。目前,一般的廢氣循環(huán)量控制在20%左右。二、干燥操作的節(jié)能（2）采用高效的傳熱設(shè)備干燥過程中,為節(jié)約能耗,常常用廢熱空氣預(yù)熱新鮮空氣。但是,干燥產(chǎn)生的廢氣,溫度通常很低,一般低于90℃,而且是氣-氣換熱,總傳熱系數(shù)很小,通常只有10～30kcal/m.h。因此,為了提高傳熱系數(shù),減少換熱面積,降低設(shè)備投資費用,需采用高效的換熱設(shè)備。如由華南理工大學(xué)研制開發(fā)的新型換熱器-空心環(huán)管換熱器。它采用空心環(huán)支承雙面強(qiáng)化傳熱管管束的強(qiáng)化技術(shù),與一般的管殼型換熱器相比,在相同的傳熱條件下,總傳熱系數(shù)可提高80%～100%,換熱面積可減少35%～40%。二、干燥操作的節(jié)能（3）采用熱管技術(shù)熱管技術(shù)是目前國內(nèi)外爭相發(fā)展的高新節(jié)能技術(shù)。熱管實質(zhì)上是在一個真空管內(nèi)填充一定量的經(jīng)過特殊處理的液體(工質(zhì))制成的,它依靠工質(zhì)的相變達(dá)到傳熱目的。

二、干燥操作的節(jié)能（4）采用熱泵技術(shù)在國外,熱泵技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。熱泵是利用液態(tài)工作介質(zhì)(氨、氟里昂、水等)在蒸發(fā)器中減壓蒸發(fā),從較低溫度的干燥廢氣中吸收余熱,而氣態(tài)工作介質(zhì)經(jīng)壓縮機(jī)后進(jìn)入冷凝器,在較高溫度下冷凝放出潛熱預(yù)熱新鮮空氣。利用閉路循環(huán)式熱泵技術(shù),空氣可循環(huán)使用,而開放式熱泵技術(shù),廢氣經(jīng)熱量回收后排出干燥系統(tǒng)。

二、干燥操作的節(jié)能（5）采用過熱蒸汽代替熱空氣以過熱蒸汽替代傳統(tǒng)的熱空氣作為干燥介質(zhì),由于干燥排出的廢氣是水蒸氣,其潛熱可以回收再用于干燥。如Niro公司開發(fā)的商業(yè)用過熱蒸汽流化床干燥機(jī),干燥顆?；驖{料,與普通滾筒式干燥機(jī)相比,節(jié)能達(dá)90%。前蘇聯(lián)