干燥設備配套設備的選擇方法（3）-格雷特干燥

  箱式洗滌器1—水箱；2—進水管；3—氣箱；4—洗滌水管；5—上蓋；6—錐體；7—進水管；8—孔板；9排污口；10—支架；11—篩網第二節熱源干燥離不開熱源，但因被干燥物料比較復雜，對熱源及換熱設備都有不同的要求，一旦被干燥物料確定下來后，熱源的選擇就有根據了。
  干燥設備熱源的種類及換熱設備的形式在很大程度上決定設備的運轉費用及生產成本，所以設備的技術經濟指標不僅取決于干燥設備本身的合理設計和正常操作，而且在很大程度上還與所選擇的熱源利用方式密切相關。一、熱源的選擇干燥的熱源常用的燃料主要有固體燃料、液體燃料、氣體燃料、熱載體及電能等。具體地說主要有各種燃燒物（煤、天然氣、液化石油氣、可燃化學氣體）與空氣的燃燒產物、水蒸汽、熱水、電能和具有一定熱量的尾氣、廢液、廢油渣等。
  如果干燥用的熱空氣需間接換熱，換熱介質還有導熱油（道生油等）。熱源選擇應考慮的內容，主要集中在以下幾個方面：①滿足產品質量的要求。加熱溫度，熱源的潔凈程度都對產品質量有很大影響；②滿足環保要求。一些燃燒的熱源在燃燒過程中會產生異味或煙霧，排至大氣后會產生污染，這類熱源應慎重使用，如果一定選用也要進行環保處理；③經濟易得。所選用的熱源應因地置宜，既考慮各種熱源的費用，又要考慮容易獲得；④安全可靠。這一點對直燃式熱源更為重要，有些被干燥物料易燃、易爆或易氧化，處理這類物料選用間接換熱的熱源，選用直燃式要有特殊的阻燃或防爆措施；⑤易于操作。所選用的熱源盡可能方便操作的自動控制，才能保證產品質量穩定。熱源的各類及使用方法見3-2表、表3-3.表3-2熱源的種類及使用方法熱源加熱方法備注固體燃料液體燃料氣體燃料直接燃燒式（直焰式）間接加熱式（間接式）直接采用燃燒氣體利用熱交換間接加熱氣體水蒸汽、溫水及熱油等用于產生熱空氣送入干燥器的加熱部熱空氣干燥器傳導加熱干燥器電氣加熱紅外加熱高頻加熱小型熱空氣干燥器輻射干燥器高頻加熱熱泵，低熱源的升級主要用于40~50℃的熱空氣干燥太陽能熱交換，產生熱空氣主要用于熱空氣干燥廢熱直接或間接式焚燒爐，鍋爐尾氣。
  表3-3熱源特性熱源種類溫度調節潔凈度設備費LPG（液化天然氣）城市煤氣（小口徑）（大口徑）◎◎○○中煉油直焰式間接式◎○○◎低中重油直焰式間接式◎○△◎低中蒸汽溫水產生熱空氣傳導加熱◎◎◎◎中電氣熱空氣輻射，傳導高頻加熱熱泵◎○△◎◎◎○中中高高太陽能△◎高廢熱直接式間接式△△△◎低中注：表中符號◎——良好，○——一般，△較差為了評價干燥費用，應對許多客觀條件綜合分析。大多數對海參干燥設備，常用各種被加熱的氣體為干燥介質。熱空氣適用于物料不宜被氧化的操作，煙道氣用于高溫操作，物料在含碳情況下不影響產品質量，也不與二氧化碳或二氧化硫反應。氮氣主要用于物料易被氧化，物料中的液體在含氧干燥條件下易燃易爆的情況下。在通常，用氮氣作為干燥介質裝置是密閉的，也就是閉路循環系統。如果溫度在130℃以上物料不會改變性質，則可用過熱蒸汽干燥。在干燥懸浮或半懸浮狀態下的聚合物，如聚乙烯、苯乙烯共聚物時，干燥裝置中聚集有大量的靜電荷，在這種場合下，要進行防爆處理，用空氣或過熱蒸汽作為干燥介質。二、熱源的種類㈠蒸汽是一種清潔、安全和廉價的熱源，主要用于間接換熱的設備中。經過換熱設備進行傳導，放出顯熱后成冷凝水排出。蒸汽壓力高時換出的空氣溫度就高，干燥工藝條件決定所需的壓力與蒸汽量。如果工廠有0.6~0.8MPa的蒸汽，就可以通過換熱器將干燥介質（空氣、氮氣或其它氣體）加熱至150～160℃。理論上，離開換熱器干燥介質溫度大約低于蒸汽溫度5~7℃。㈡熱水如果熱水的溫度達到90～130℃，則可以為認為它有一定的利用價值。主要可以用于操作溫度較低的某些干燥物料，如含有溶劑的干燥或作為預熱的輔助性熱源，通過換熱的形式能使干燥介質達到50～90℃的溫度。㈢電能主要用于小型干燥器或要求控制標準很高的場合。電能通過電熱管轉換成熱能，用以加熱干燥介質。電能是能源，無任何污染問題，可以單獨作為一種熱源，也可以與其它換熱設備一起作為二級加熱設備。但使用電加熱器時注意熱空氣的出口溫度不要超過350℃，否則可能會燒壞電熱管，電線的結點處也容易熔斷。另外，在停機時一定要使電加熱器的出口溫度降至100℃以下時才能關掉風機，以免燒壞設備。㈣煤炭是比較廉價的燃料，煤燃燒產生的煙道氣可以采用換熱的方法加熱換熱介質，也可以經過除塵后直接用煙道氣進行干燥。但結雜質含量要求嚴格的物料或精細化工產品一般不采取煤直燃的方法。煤煙道氣能達到很高的溫度，用在某些建筑材料的干燥上可以達到降低能源消耗的目的。㈤燃油既可以直接燃燒產生煙道氣又可以間接換熱，燃油的燃燒要用專用的燒嘴，不同的燃油要配不同的燒嘴。一般情況下，用于低粘度燃油的燒嘴結構較簡單，價格也不貴。粘度高的燃油燒嘴結構比較復雜，價格較昂貴。㈥可燃氣體煤氣、天然氣、液化氣以及其它可燃性化學氣體均可以作為干燥的熱源，這類氣體具有相當高的熱值，它們的主要優點是燃燒的產物可以直接用做干燥介質，并可以達到很高的溫度（通常可以達到300～800℃）。在氣體燃燒時，通常也需要特制燒嘴對氣體分散，使之燃燒更加完全。關于燒嘴的形式，在化工的醫藥工業中多半采用各種結構的低壓燒嘴。高壓燒嘴雖然燃燒速度快、溫度高，但需要較高的風壓，使用時噪音較大，而且容易發生回火。可燃氣體中多數都含有一定量的硫，對于被干燥物料不允許接觸硫的場合，可以將可燃氣體在燃燒前脫硫處理。工業生產中，用氧化鐵，氧化鋅和活性炭等，能將煤氣中含硫量降至1PPm以下。對于某些含硫量較高的天燃氣，可以先用活性炭脫硫，再用氧化鋅處理。這種物理吸附和化學反應吸附相結合的凈化方法，已被工業實踐證明效果良好。㈦導熱油有機高溫載熱體加燃燒爐換熱是干燥常用的換熱設備，這種被稱為導熱油爐的換熱器有其它工業爐不能比擬的優點。當生產工藝要求在180～260℃時的高溫加熱，若采用蒸汽換熱，則飽和蒸汽壓力需要4MPa，工作溫度也僅能達到260℃.但采用導熱油爐，飽和節省壓力在小于0.7MPa時就可以達到280℃，所以導熱油爐換熱具有低壓高溫的特點。以間接方式將熱量從加熱器傳遞到干燥器的傳熱介質稱為熱載體，工業熱載體可分為有機熱載體和無機熱載體兩大類，有機熱載體俗稱導熱油。早在1931年，美國道生化學公司研究并創制了載熱體，命名為“道生油”。道生油通常是聯苯和聯苯醚的混合物，如聯苯26.5%，聯想苯醚73.5%的道生油，這種組份的道生油使用溫度高，熱穩定性也好，但由于它的凝固點較高，260℃以上必須帶壓操作，而且高溫下滲透性強，有特殊難聞氣味和毒性，污染環境，為此，國內外都在開發新型高溫載熱體心取代道生油。目前國內生產導熱油的廠家也很多，選擇并不困難，但一般只能提供300℃以下的導熱油。我國載體的研究起步較晚，七十年代末才開始研究工作，但進展較快，某些產品已經趕上國外同類產品水平。國產有機載熱體按生產原料可分為兩大類，一類是以石油產品為原料，這一類稱為導熱油，由于石油的比熱較大，并可選擇適當餾分，資源比較充足，一般選用環烷基或芳烴混合基原料，加抗氧化耐熱添加劑而制得。另一類是心有機物為原料而制得。三、空氣換熱器㈠熱管換熱器是一種利用封閉在管內的工作物質反復進行物理相變或化學反應來傳遞熱量的一種換熱裝置。熱管技術是一項新技術，自一九六四年支熱管問世心來，到現在也僅有三十多年的歷史。由于它在回收余熱、預熱空氣等方面顯示出很多優點，熱管技術得到飛速發展，種類和功能也很多。根據熱管的工作原理，按工作液的工作方式，可以分為物理熱管和化學熱管。物理熱管是利用工作液的物理相變（流化、凝結）傳遞熱量。化學熱管是利用工作物質化合與分解反應傳遞熱量。在噴霧干燥系統中，利用熱管換器間接加熱空氣，已經獲得良好的經濟效益。熱管的工作液根據需要可以選擇不同的液體，但每種工作液都有它合適的工作溫度范圍。㈡燃煤熱風爐以煤為燃料的熱空氣爐，多數是以間接的換熱的方法加熱空氣。在間接換熱過程中，一般有兩種情況，一種情況是爐內設有通風管，冷空氣走管層，煙道氣走殼層。煤燃燒道生的熱量對管的外壁進行輻射，熱量通過管壁傳向內管，然后再與內管的的冷空氣進行加熱。爐的進口為冷空氣，經加熱后從另一口出來的為加熱到一定溫度的高溫潔凈空氣。另一種為燃煤式導熱油爐，導熱油被加熱后流向另一個換熱器，（如翅片的熱器）再與冷空氣進行換熱。間接換熱的特點是得到的熱氣體潔凈度較高，在換熱過程中空氣無溫度變化，仍保持冷空氣的濕含量。間接換熱的特點是得到的熱氣體潔凈度較高，在換熱過程中空氣無溫度變化，仍保持冷空氣的濕含量。燃煤熱空氣爐結構比較簡單，加煤方式也有多種，根據工藝需要或換熱量的不同采取不同的加熱方式。由于火焰與換熱管直接輻射，燃氣內又有硫等腐蝕性較強的化學物質，對管的材料有一定要求。這種熱空氣有高溫爐和低溫爐之分，當要求出口熱空氣溫度在300℃以上時，換熱管要選用耐高溫、耐腐蝕的材料。另外，管內空氣的運行路徑也應盡可能避免換熱管有局部高溫的存在，否則會影響使用壽命。熱空氣爐的煙道氣通過管壁向管層內的冷空氣進行傳導傳熱和輻射傳熱，冷空氣在爐內運行四處行程，有三個行程與高溫煙氣進行熱交換，其中有兩個行程可以與丙側高溫氣體同時進行熱交換，因此換熱效率高，煙氣的排出溫度很低。㈢蒸汽換熱器是間接換熱設備，幅多根散熱排管組成。在換熱時可以根據需要用一組工作，也可以多組串聯使用。排管用紫銅或鋼質材料，為增加傳熱效果，管外套繞翅片，翅片與管子有良好的接觸。用蒸汽做熱介質時，管內通蒸汽，管外翅片間走空氣。由于翅片換熱器的材料及翅片的纏繞形式不同，已有許多規格，并已經系列化。換熱器既適用于蒸汽系統又適用于熱水系統，作為加熱空氣用的換熱器，主要用于干燥系統及空氣調節系統。如以蒸汽為熱媒，蒸汽的工作壓力為0.03～0.8MPa，主要由順空氣流向三排交錯排列螺旋翅片管組成，翅片管均用ψ21×2mm無縫鋼管繞制上15×0.5mm的皺折鋼帶而成，呈螺旋狀。根據實際經驗，當蒸汽溫度在130～160℃之間時，干燥室每蒸發1kg水，大約需要2.0～2.5㎡的換熱面積，蒸汽消耗量約為1.8～2.5㎏。此時輸出熱空氣的溫度約比加熱器入口蒸汽溫度低6～10℃.蒸汽換熱器的連接方法：蒸汽換熱器一般為多組邊在一起，安放位置主要有立式串聯和臥式串聯再種上。立式串聯就是換熱器的迎風面與水平面平行，空氣垂直水平面通過換熱器，臥式串聯是空氣平行水平面通過換熱器，換熱器的迎風面與水平面平行，空氣垂直水平面通過換熱器，臥式串聯是空氣平行水平面通過換熱器，換熱器組與組之間用螺栓連接，為檢修方便，推薦采用臥式安裝。按蒸汽進入加熱器的方法，又可分為串聯、并聯、并——串聯三種方法，這幾種方法安裝換熱效果不同。串聯皎潔就是蒸汽逐一通過換熱器，能充分利用能源，冷凝水排出溫度很低。但需要增加換熱面積，系統升溫速度較慢，有時需幾個小時的時間才能達到規定溫度。前蘇聯是蒸汽同時通過每組換熱器，又同時排出，使蒸汽換熱器與空氣保持較大的溫差。傳熱速率高，升溫速度快，但冷凝水的排出溫度高，能量利用率較低。綜合上述兩種方法，采用并——串聯的連接方法更為合理。蒸汽先并聯通過幾組換熱器，經過換熱器的低溫蒸汽再串聯通過后幾組，克服了前兩種接法的缺點。經過測試，如當采用三組換熱器時，進氣方法為前兩組并聯，再與后一組串聯。㈣電加熱器是電能轉換成熱能，向空氣進行輻射傳熱的加熱設備。電加熱器是多根管狀電熱元件組成。管狀電加熱元件是在金屬管中放入電阻絲并在空隙部分緊密填充有良好耐熱性、導熱性和絕緣性的結晶氧化鎂粉，再經其它工藝處理而成。具有結構簡單、櫻花強度高、熱效率高、安全可靠、安裝簡便、易實現溫控自動化的特點。用于加熱相對溫度不大于95%、無爆炸、無腐蝕性氣體。工作電壓不應大于額定值的1.1倍，加熱空氣溫度不應超過300℃.可以獨立使用，也可以作為第二級加熱設備，經常與蒸汽換熱器組合。如果干燥器熱空氣進口溫度要求200℃，一般蒸汽換熱很難達到要求，這時可以把冷空氣通過蒸汽換熱器加熱到一溫度后再進入電加熱器繼續升溫，達到所要求的溫度。電加熱操作方便，容易實現自動化，但電是高品位能源，運轉達費用較高，不適用于附加值的物料干燥系統中采用。上述內容的論述，是為了在選擇干燥裝置階段，提供一些對干燥機選擇所要考慮的因素，要選擇一臺各方面都非常理想的干燥機是不太可能的。但是人們在干燥機設計或運用過程中通過讀此篇文章，一定會使你的設計，選擇和使用得到很好的改善。 

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