流化床干燥实训指导书11a

化工单元操作实训装置系列之流化床干燥单元操作实训装置实训操作指导书杭州言实科技有限公司2009.7目录一、前言 (3)二、实训目的 (4)三、实训原理 (4)（一）干燥曲线 (4)（二）干燥速度曲线 (5)（三）临界点和临界含水量 (6)四、流化床干燥实训装置介绍 (7)（一）装置介绍 (7)（二）工艺流程 (7)（四）流化床干燥对象配置单 (9)（五）装置仪表及控制系统一览表 (10)（六）设备能耗一览表 (10)五、实训步骤 (11)(一) 开机准备 (11)(二) 正常开机 (11)(三) 正常关机 (16)(四) 记录数据表 (16)一、前言职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型人才，而实训设备是培养这种能力的关键环节。

传统的实验设备更多是验证实验原理，缺乏对学生实际动手能力的培养，更无法实现生产现场的模拟，故障的发现，分析，处理能力等综合素质的培养。

为了实现职业技术人才的培养，必须建立现代化的实训基地，具有现代工厂情景的实训设备。

本流化床干燥实训装置把化工技术、自动化技术、网络通讯技术、数据处理等最新的成果揉合在了一起，实现了工厂模拟现场化、故障模拟、故障报警、网络采集、网络控制等培训任务。

按照“工学结合、校企合作”的人才培养模式，以典型的化工生产过程为载体，以液——液传质分离任务为导向，以岗位操作技能为目标，真正做到学中做、做中学，形成“教、学、做、训、考”一体化的教学模式。

以任务驱动、项目导向、学做合一的教学方法构建课程体系，开发设计板式塔精馏操作技能训练装置。

本精馏塔实训装置具有以下特点：课程体系模块化；实训内容任务化；技能操作岗位化；安全操作规范化；考核方案标准化；职业素养文明化。

二、实训目的1) 了解流化床体各部件的作用、了解流化床的结构和特点、了解流化床的工作流程； 2) 掌握流化床的基本操作、调节方法、了解影响流化的主要影响因素； 3) 掌握吸流化床常见异常现象及处理方法； 4) 掌握流化床的操作；5) 能正确使用设备、仪表，及时进行设备、仪器、仪表的维护与保养； 6) 学会做好开车前的准备工作；7) 正常开车，按要求操作调节到指定数值；8) 能及时掌握设备的运行情况，随时发现、正确判断、及时处理各种异常现象，特殊情况能进行紧急停车操作；9) 能掌握现代信息技术管理能力，应用计算机对现场数据进行采集、监控； 10) 正确填写生产记录，及时分析各种数据； 11) 正常停车；12) 了解掌握工业现场生产安全知识。

三、实训原理（一）干燥曲线在流化床干燥器中，颗粒状湿物料悬浮在大量的热空气流中进行干燥。

在干燥过程中，湿物料中的水分随着干燥时间增长而不断减少。

在恒定空气条件（即空气的温度、湿度和流动速度保持不变）下，实验测定物料中含水量随时间的变化关系。

将其标绘成曲线，即为湿物料的干燥曲线。

湿物料含水量可以湿物料的质量为基准（称之为湿基），或以绝干物料的质量为基准（称之为干基）来表示：当湿物料中绝干物料的质量为mc ，水的质量为mw 时，则 以湿基表示的物料含水量为wc wm m m w +=kg (水) / kg (湿物料) (1)以干基表示的湿物料含水量为cw m m W =kg (水) / kg (绝干物料) (2)湿含量的两种表示方法存在如下关系：W Ww +=1 (3)w wW -=1 (4)在恒定的空气条件下测得干燥曲线如图1所示。

显然，空气干燥条件的不同干燥曲线的位置也将随之不同。

Wkg (水) / kg (绝干物料)Wkg (水) / kg (绝干物料)图1 干燥曲线 图2 干燥速度曲线（二）干燥速度曲线物料的干燥速度即水分汽化的速度。

若以固体物料与干燥介质的接触面积为基准，则干燥速度可表示为A d t dWm N c A -=kg · m –2· s –1 (5)若以绝干物料的质量为基准，则干燥速度可表示为dt dWN -=A ' s –1或kg (水) · kg –1(绝干物料) ·s –1 (6)式中：mc － 绝干物料的质量，kg ； A － 气固相接触面积，m2；W － 物料的含水量kg (水) · kg –1 (绝干物料)； t － 气固两相接触时间，也即干燥时间，s 。

由此可见，干燥曲线上各点的斜率即为干燥速度。

若将各点的干燥速度对固体的含水量标绘成曲线，即为干燥速度曲线，如图2所示。

干燥速度曲线也可采用干燥速度对自由含水量进行标绘。

在实验曲线的测绘中，干燥速度值也可近似地按下列差分进行计算：t WN ΔΔ'A -=s –1 (7)（三）临界点和临界含水量从干燥曲线和干燥速度曲线可知，在恒定干燥条件下，干燥过程可分为如下三个阶段： (1)物料预热阶段 当湿物料与热空气接触时，热空气向湿物料传递热量，湿物料温度逐渐升高，一直达到热空气的湿球温度。

这一阶段称为预热阶段，如图3-1和图3-2中的AB 段。

(2)恒速干燥阶段 由于湿物料表面存在液态的非结合水，热空气传给湿物料的热量，使表面水分在空气湿球温度下不断气化，并由固相向气相扩散。

在此阶段，湿物料的含水量以恒定的速度不断减少。

因此，这一阶段称为恒定干燥阶段，如图3-1和图3-2中的BC 段。

(3)降速干燥阶段 当湿物料表面非结合水已不复存在时，固体内部水分由固体内部向表面扩散后气化，或者气化表面逐渐内移，因此水分的汽化速度受内扩散速度控制，干燥速度逐渐下降，一直达到平衡含水量而终止。

因此这个阶段称为降速干燥阶段，如图3-1和图3-2中的CDE 段。

在一般情况下，第一阶段相对于后两阶段所需时间要短得多，因此一般可略而不计，或归入BC 段一并考虑。

格局固体物料特性和干燥介质的条件，第二阶段与第三阶段的相对比较，所需干燥时间长短不一，甚至有的可能不存在其中某一阶段。

第二阶段与读三阶段干燥速度曲线的交点称为干燥过程的临界点，该交叉点上的含水量称为临界含水量。

干燥速度曲线中临界点的位置，也即临界含水量的大小，受众多因素的影响。

它受固体物料的特性，物料的形态和大小，物料的堆积方式，物料与干燥介质的接触状态以及干燥介质的条件（湿度、温度和风速）等等因素的复杂影响。

例如，同样的颗粒状固体物料在相同的干燥介质条件下，在流化床干燥器中干燥较在固定床中干燥的临界含水量要低。

因此，在实验室中模拟工业干燥器，测定干燥过程临界点的临界含水量，干燥曲线和干燥速度曲线，具有十分重要的意义。

四、流化床干燥实训装置介绍（一）装置介绍固体干燥是利用热能使固体物料与湿分分离的操作。

在工业中，固体干燥有很多种方法。

其中以对流干燥方法，应用最为广泛。

对流干燥是利用热空气或其他高温气体介质掠过物料表面，介质向物料传递热能同时物料向介质中扩散湿分，达到去湿之目的。

对流干燥过程中，同时在气固两相间发生传热和传质过程，其过程机理颇为复杂。

并且，对流干燥设备的型式又多种多样。

因此，目前对干燥过程的研究仍以实验研究为主。

实验装置分为流化床干燥实训对象，仪表操作台，上位机监控计算机，监控数据采集软件，数据处理软件几部分。

流化床干燥实训对象包括鼓风机、负压引风机、加热油炉（含电加热装置）、导热油换热器、导热油事故罐、导热油泵、流化床、旋风分离器、旋风收尘罐、取样器、产品收集布袋、布袋除尘器、喂料机、差压变送器、现场显示变送仪表等组成。

（二）工艺流程空气由风机经孔板流量计和空气预热器后分三路进入流化床干燥器。

热空气由干燥器底部鼓入，经分布板均布后，进入床层将固体颗粒流化并进行干燥、并经扩大段沉降。

湿空气由干燥器经一级除尘器（旋风分离器）和二级除尘器（布袋除尘器）后经引风机抽出、放空。

空气的流量由旁路调节碟阀调节，并由“孔板流量计”计量流量，现场显示，并在“仪表操作台”上“风量手自动控制仪”显示控制。

导热油温度控制由“导热油温度手自动控制仪”控制加热管加热导热油炉里的导热油来控制。

床层温度控制由“床层温度手自动控制仪”通过控制导热油泵打导热油的快慢多少进行控制。

流化床干燥器的床层压降由压差传感器检测。

固体物料采用间歇和连续两种操作方式，由干燥器顶部加入，试验完毕，在流化状态下由下部卸料口流出。

分析用试样由采样器定时采集。

图3 流化床干燥实训流程图（三）流化床干燥对象配置单（四）装置仪表及控制系统一览表（五）设备能耗一览表五、实训步骤(一) 开机准备1)检查公用工程水电是否处于正常供应状态（水压、水位是否正常、电压、指示灯是否正常）；2)检查床层内及流化床加料器里变色硅胶的多少，若不够，则另取适量把变色硅胶加适当量的水（硅胶颗粒既不能为蓝色，也不能有水滴出为宜），搅拌均匀后，倒入“流化床干燥器”加料漏斗里，开启喂料机，对干燥器里进行加料，若堆积在干燥器左边，则可开启送料电磁阀把堆积的料送到右边；3)检查总电源的电压情况是否良好。

(二) 正常开机1、开启电源1）在仪表操作盘台上，开启总电源开关，此时总电源指示灯亮；2）开启仪表电源开关，此时仪表电源指示灯亮，且仪表上电。

2、开启计算机启动监控软件1）打开计算机电源开关，启动计算机；2）在桌面上点击“流化床干燥实训软件”，进入MCGS组态环境，如图4所示：图4 MCGS组态软件组态环境3）点击菜单“文件\进入运行环境”或按“F5”进入运行环境，如图5所示，输入班级、姓名、学号后，按“确认”，进入图6界面，点击“流化床干燥单元操作实训”进入实训软件界面，如图7所示，监控软件就启动起来了。

图5 监控软件登陆界面图4 监控软件实训项目选择界面图7 流化床干燥单元操作实训软件界面4）图7中，PV表示实际测量值、SV表示设定值、OP；“控制设置”将打开控制界面，如图8所示，可对控制的PID参数进行设置，一般不设置。

图8 床层温度控制窗口3、开启导热油炉加热1）检查导热油炉里导热油的高度，导热油液位不少于1/2的位置。

若导热油炉液位没到1/2位置，进行“2）输送导热油到导热油炉操作”；若导热油液位达到1/2的位置，则进行“3）导热油加热操作”；2）输送导热油到导热油炉操作：检查并打开阀VA115、VA101、VA103、VA104、VA105、VA106；关闭阀VA117、VA102；在仪表操作台上启动“导热油泵电源”启动按钮，启动导热油泵，并随时检查导热油炉内导热油的液位高度，当达到1/2~2/3之间时，关闭导热油泵，同时关闭阀VA102（否则导热油炉内导热油通过该阀又流回导热油事故罐里了），往导热油炉内导热油输送完成；3）导热油加热操作：检查导热油炉内导热油液位达到1/2以上时，在仪表操作台上启动“导热油加热电源”启动按钮，对导热油炉内导热油进行加热，在“导热油温度手自动控制仪”上，设置导热油设定温度为90℃。