一、真空耙式干燥机
干燥器内水平耙式搅拌器的叶片是由铸铁或钢制成,安装在方形轴上,一半叶片方向向左,另一半向右。轴的转速为7~8r/min,它是由带减速箱的电机带动。同时采用自动转向装置,使轴的转动方向、在每隔5~8min改变一次搅拌器的转动方向。
操作时,先开动搅拌器,加入被干燥的物料,并将加料口关闭。同时通入蒸汽加热,加热蒸汽的压力一般为0.2~0.4Mpa (表压)。用真空泵抽出水蒸汽和不凝气体,一般物料干燥时,真空度约为700mmHg。这种干燥器的水分蒸发强度,随物料性质、湿度、加热蒸汽压力及真空度等的不同而异。例如,在真空度为700mmHg,加热蒸汽压力为0.2Mpa (表压)时,将马铃薯淀粉从初水分为40%干到20%,干燥机的水分蒸发强度为5~7 kg/m2?h。
真空耙式干燥机机的操作比箱式干燥器的劳动强度低,能回收物料中的有用湿分,操作条件好,管理比较方便。其缺点是生产能力低,设备结构比较复杂,搅拌器叶片易损坏等。这种干燥器在染料和医药工业中应用较多。例如,干燥还原染料中间体、蒽醌磺酸、还原橄榄绿R、水杨酸中间体、卡普龙聚合体、二氨基蒽醌等物料的干燥。真空耙式干燥机机设备结构。
二、板式干燥机
(一) 前言
板式干燥机也称盘式干燥机,早年在日本出版的干燥专著中有过介绍。近年来,我国的上海、石家庄等地已先后开发成功。是在间歇搅拌传导干燥器的基础上,综合了一系列先进技术,经过不断改进而研制开发的一种多层固定空心加热圆盘(亦称载料盘)、转耙搅拌、立式连续以传导为主的干燥装置。
这种干燥过程,就是将载热体通入各层空心圆盘内,藉助于热传导方式间接加热盘面上所接触的湿物料,在回转耙叶的机械作用下,使不断移动的物料内的湿分在操作温度下蒸发,其蒸汽随设备尾气排出,从而在设备底部连续地获取合格的干燥成品。板式干燥机发展至今已有几十年历史。
近年来,许多国家将其广泛应用于化工、染料、农药、塑料、医药及食品等领域,在使用中不断改进提高。它与传统干燥设备相比,具有热效率高、能耗省、干燥均匀、产品质量好、占地小、附属设备少、污染少、生产连续、操作方便和适用范围广等优点。因而在干燥技术中有其广阔的发展前景,引起越来越多人的重视和研究。设备型式和规格均已系列化、工业化和大型化,业已发展成一种工业干燥装置。
(二)设备结构和操作机理
现仅以其中的一种型式为例,说明其结构及操作原理。该设备主要由筒体和框架、大小空心加热盘、主轴、十字臂及耙叶、圆盘加料器、下料盘及成品出口、尾气出口、热载体进出口管、检视门、蜗轮减速器、无级变速器及电机等所组成。设备主要构件是空心加热盘,中空部焊有折流隔板加强,既增加刚度和强度,又提高传热效果,发挥了传导干燥热能利用率高的优点。各层加热盘上均有热载体进出口管,一般上部几层采用低压饱和蒸汽或热水、热油串联、并联或串并联输入加热,控制各层温度;而底部二层通入冷却水,以降低产品温度,回收热量,确保质量。
加热盘按一定的间距固定在筒体框架上,呈水平置放,其间每层均装有十字臂架,上下两层错位45°交错固定在中心主轴上,并由蜗轮减速器、无级变速器及电机等驱动,以0.6~3.7(r/min)缓慢地转动。每根臂架上装有多支可拆式铧犁形耙叶或者平刮板,呈等距排列。耙叶采用铰接及簧片摆动结构,使其底刃在盘面上随偶浮动,并可根据物料性状任意调节耙叶角度,以确保物料在盘面上不断向前推进。
被干燥物料从顶部圆盘加料器连续地加到设备内最上面*层小加热盘的内圈盘面上,在回转耙叶的机械作用下,一边翻滚搅拌,一边从内向外不断向前移动,呈锯齿形布满整个盘面上,得到接触加热干燥;然后物料从外缘跌落到下面第二层大加热盘外圈盘面下,在反向安装的耙叶作用下,又从外向内循序移到内缘,落到第三层小加热盘的内圈盘面上。以此类推,这样物料一层一层地自上而下地逐层移动,连续得到加热干燥。被蒸发的湿分与设备内尾气混合从上部出口自然排出,最终干料落到下盘上,由耙叶刮到底部卸料口连续排出,获得合格的干燥成品。
根据产品性能、干燥要求和处理量大小,板式干燥机采用了主轴无级调速、手动调节圆盘加料器调节套高度,控制各层加热盘温度分布,末期冷却降温等一系列措施,发挥了板式干燥机的优越性能。
三、空心桨叶干燥机(叶片干燥机)
(一)桨叶式干燥机概述
早在七十年代国内就有单位进行了桨式干燥机的开发,限于当时技术条件和所设计的热轴结构过分复杂,因此中途停止。随着我国的改革开放,国外设备不断引进,国内这方面资料的不断增多,于是国内又有单位对其进行了开发,目前已形成系列化机型。
桨叶式干燥机是一种以热传导为主的卧式搅拌型干燥机。因搅拌叶片形似船桨,固人称桨叶式干燥机,国外也称槽形干燥机或搅拌干燥机。桨叶式干燥机国外已经开发多年,目前这种机型以日本株式会社奈良机械制作所为代表,现已开发出双轴和四轴两种结构、10多个规格的系列产品。
桨叶式干燥机是一种双轴(或四轴)卧式搅拌干燥设备。最早由由前联邦德国开发成功,之后日本引进了该项技术,并进行了改进,开发了双轴和四轴两种结构、十多种规格的系列产品。该设备干燥所需热量依靠热传导间接加热,因此干燥过程不需或只需少量气体以带走湿分。这就极大地减少了被气体带走的这部分热量损失,提高了热量利用率,是一种节能型干燥设备。它适合颗粒状及粉末物料的干燥,对膏状物料也能进行干燥。
(二) 设备结构
双轴桨叶式干燥机由带夹套的端面呈W型壳体、上盖、两根有叶片的中空轴、两端的端盖、通有热介质的旋转接头、金属软管以及包括齿轮、链轮的传动机构等部件组成。
此设备的核心是两根空心轴和焊在轴上的空心搅拌桨叶。桨叶形状为楔形的空心半圆形,可以通加热介质。除了起搅拌作用外,也是设备的传热体,桨叶的两主要传热侧面成斜面,因此当物料与斜面接触时,随着叶片的旋转,颗粒很快就从斜面滑开,使传热表面不断更新,强化了传热。在桨叶的三角形底部设有刮板,以将沉积于壳底的物料刮起,防止产生死角。
桨叶的布排和各部位尺寸均有一定要求,而且在进料区、干燥区、排料区除桨叶外,另设有辅助机构,以保证整机操作稳定,干燥均匀。此外,停留时间亦可调。
本设备加热介质既可以用蒸汽,也可用热油或热水,但热载体相态不同,其中空轴结构也不同。当用蒸汽加热,热轴结构简单;当用热水加热,轴结构比较复杂,尤其当需要考虑管内液体流速时,更是如此。
大型的桨式干燥设备,其轴径大约500mm,因此密封是一大问题。七十年代和八十年代引进设备,其轴的密封问题也没有很好解决,运转中常有固体粉料泄漏到两个端盖处的现象。因此,通常在端盖底部设置排料口,定期把物料从端盖处清除出。这除了给操作带来不便,还因粉尘的泄漏,增加轴的磨损,影响设备寿命。另外,对易燃易爆气体常需在密封处设有反吹风,以防止易燃易爆气体外漏。对于大型轴的密封问题,国外近几年才得到较好的解决,端盖处基本不积料,不需定期清理和反吹气。
(三)设备性能及特点
1.由设备结构可知,干燥所需热量是依靠夹套及叶片壁面间接加热,因此,干燥过程可不用或仅用少量气体以携带物料蒸发的湿分,热量利用率可达80%~90%。
2.本设备传热面有叶片和壁面两部分组成,其中叶片传热面占大部分,所以设备结构紧凑,单位容积的传热面大,占地面积小,可节省投资费。
3.干燥过程用气量少、流速低,被气体带走的粉尘少,因此干燥后气体粉尘回收方便,而且回收设备简单,节省设备投资。对于有溶剂回收的干燥过程,可提高气体中溶剂浓度,使溶剂回收设备减小或流程缩短。
4.由于桨叶结构特殊,物料在干燥过程中交替受到挤压和松驰,强化了干燥。另外,当两叶片反向交错旋转时,具有自清洁作用,因此对粘性和膏状物料也能应用。
5.干燥器内物料存留率很高,停留时间通过加料速率、转速、存料量等调节,在几分种到几小时之间任意选定,因此对易干燥和不易干燥的物料均能适合。另外,干燥机内虽有许多搅拌桨叶,但物料在干燥机内基本上从加料口向出料口呈活塞流流动,停留时间分布很窄,因而产品干燥均匀。
另外,搅拌、混合使物料剧烈翻动,从而获得很高的传热系数,一般可以达到120~350W/m2k,因此占地面积和空间都很小,节省了厂房基建费用。干燥过程气体用量少,流速低,被气体带走的粉尘量少,所以干燥后气体粉尘回收方便,回收设备体积小,可以节省设备投资。对于需要回收溶剂的干燥过程,可以大大提高溶剂浓度。 桨叶式干燥机的缺点是结构复杂,加工难度高,大型干燥机的设计有一定难度。
(三) 桨叶干燥机已干燥的物料
酒精渣、土霉素渣、红霉素渣、粉煤灰、皮粉、陶土、高岭土、磷石膏、红石膏、氧化铁黄、三硅酸镁、氧化铝、H酸、菌丝体、硝基苯胺、氰化钠、杀螟丹、靛蓝、ASN树脂、1010抗氧剂、DM促进剂等。
四、滚筒刮板干燥机
滚筒刮板干燥机是通过转动的圆筒,以热传导的方式,将附在筒体外壁的液相物料或带状物料,进行干燥的一种连续操作设备。需干燥处理的料液由高位槽流入滚筒干燥器的受料槽内。干燥滚筒在传动装置驱动下,按规定的转速转动。物料由布膜装置,在滚筒壁面上形成料膜。筒内连续通入供热介质,加热筒体,由筒壁传热使料膜的湿分汽化,再通过刮刀将达到干燥要求的物料刮下,经螺旋输送至贮槽内,进行包装。蒸发除去的湿分,视其性质可通过密闭罩,引入相应的处理装置内;一般为水蒸气,可直接由罩顶的排气管放至大气中。
滚筒是干燥机一种内加热传导转动干燥设备,湿物料在滚筒外壁上获得以导热方式传递的热量,脱除水分,达到所要求的湿含量,热量由筒内壁传到筒外壁,再穿过料膜,其热效率高,可连续操作,故广泛应用于液态物料或带状物料的干燥,对膏状和粘稠物料更适用。
滚筒刮板干燥机具有以下特点:
(1)热效率高
筒内供给的热量,除少量热辐射和筒体的端盖部分散热损失外,大部分热量用于湿分气化,热效率可高达70~80%.
(2)干燥速率大
筒壁上湿料膜的传热与传质过程,由里至外,方向一致,温度梯度较大,使料膜表面保持较高的蒸发强度,一般可达30~70kgH2O/m2.h
(3)产品的干燥质量稳定
滚筒供热方式便于控制,筒内温度和间壁的传热速率能保持相对稳定,使料膜能处于稳定传热状态下干燥,产品的质量可获得保证。
(4)适用范围较广
采用滚筒干燥的液相物料,必须具有流动性、粘附性和对热的稳定性。物料的形态可为溶液、非均相的悬浮液、乳浊液、溶胶等。对纸浆、纺织物、赛璐珞等带状物料,也可采用。
(5)单机的生产能力,受到筒体尺寸的限制
一般滚筒干燥器的干燥面积,不宜过大。单筒的干燥面积,很少超过12m2。同一规格的设备,其处理料液的能力,还受到料液性质、湿含量控制、料膜厚度、滚筒转速等因素的影响,变化幅度较大,一般在50~2000kg/h。
(6)供热介质简便
常用饱和水蒸气,压力范围为2~6kgf/com2,很少超过8kgf/cm2。对某些要求在低温下干燥的物料,可采取热水作为热媒;对要在较高的温度下干燥的物料,也可用热媒或高沸点有机物作为热媒。