流化床干燥机

流化床干燥机（一）流化技术起源于1921年。

流化床干燥器又称沸腾床干燥器，流化干燥是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。

自流态化技术发明以来，干燥是应用最早的领域之一。

流化技术最早应用于干燥工业规模是于1948年在美国建立多尔一奥列弗固体流化装置，该流化床直径是1.73m，床层温度74℃，每小时处理能力50吨白云石颗粒。

将粉尘析以得到较粗制品。

流化床干燥在我国是从1958年以后开始发展起来的一门较新技术，首先是在食盐工业上应用。

目前已广泛应用于化肥、颜料、聚乙烯，对苯二甲酸二酯、药物原料、塑料等方面。

流化干燥之所以得到广泛的发展，主要有以下几个优点：（1）由于物料和干燥介质接触面积大，同时物料在床不断地进行激烈搅动，所以传热效果良好，热容量系数大，可达（2.3-7.0）×kW/m3·K；（2）由于流化床温度分布均匀，从而避免了产品的任何局部的过热，所以特别适用于某些热敏物料干燥；（3）在同一设备可以进行连续操作，也可进行间歇操作；（4）物料在干燥器的停留时间，可以按需要进行调整，所以产品含水率稳定；（5）干燥装置本身不包括机械运动部件，从而设备的投资费用低廉，维修工作量较小。

其主要缺点：（1）被干燥物料颗粒度有一定的，一般要求不小于30um，不大于4mm为合适。

当几种物料混在一起干燥时，各种物料重度应当接近；（2）由于流化干燥器的物料返混比较激烈，所以在单级连续式流化干燥装置中，物料停留时间不均匀，有可能发生未经干燥的物料随产品一起排出床层。

本文仅就颗粒物料流化干燥的型式、分类、特点及选型作一介绍，以供选用时参考。

（一）流化床干燥技术发展过程流化干燥器最简单是单层圆筒型，这种干燥器的缺点是物料在流化床中停留时间分布较广，干燥后所得产品湿度不均匀，直径不宜过大。

为了改善这种情况，发展了多层流化床干燥器。

多层操作可以提高效率，但更重要的是它能得到更理想的固体颗粒的停留时间分布，并使停留时间分布大大变窄，物料在干燥过程中避免短路。

开始是采用溢流管和下流管，继后发展成穿流板式多层流化床。

主要用于扩散控制物料的干燥，如涤纶树脂、麦粒、石英砂、聚丙烯颗粒等。

但它存在操作比较困难，筛板上料层不容易建立、床层阻力大、结构复杂等缺点。

为克服以上缺点，在60年代末70年代初期发展了一种卧式多室流化干燥器。

这种设备结构简单，操作方便，适用于各种难干燥的粉粒状物料和热敏性物料的干燥。

如聚乙烯、农药、人造肉、硫酸铜、食盐等。

经过几十年的广泛应用表明，对各种物料的适应性比较好，它比起箱式烘房来，占地面积小、生产能力大、热效率高，而且干燥后的产品湿度均匀。

比起气流干燥来，可通过调节物料在流化床停留时间的长短，使成品达到预期含水率。

操作易于控制，而且颗粒破损少，近几年用得比较广泛。

但卧式多室流化干燥器的热效率比多层流化床干燥器低，尤其是在采用较高热空气温度时其热效率将显得更差。

同时湿物料在干燥器的第1、2室中往往容易结块，需要经常清扫。

在流化床安置了一螺旋形的挡板，从而构成了一个狭长的流化床。

这种装置不仅构成了一个良好的挤出流化床，防止了流化床死区的形成。

该种流化床称作挤出流化床。

近年来，如瑞士、日本等国开发了一种在流化床干燥器加人装有通以热水或水蒸汽的加热板或加热排管。

由于在流化床干燥物料所需要的大部分热量均依靠加热排管所提供以除去蒸发水分所必须的量，所以送人的气体仅仅作物料流化之用。

据介绍，在相同产量的条件下，其所需的热量仅为没有加热管的20％，故相应的尾气量也大约为热空气加热型的26%左右。

另外由于床层面积相应的缩小，故加热管热损失也相应减少。

从计算来看其能量节约是十分惊人的，在国某化工厂聚氯乙烯车间已于1985年投人生产使用。

它对于高温物料的低温干燥特别有效。

但由于床排满了加热管，所以对黏性大的物料和流动性较差的物料就不能适用。

为了进一步扩大流化床应用围，使某些湿颗粒物料或易凝聚成团的物料亦能采用流化干燥技术，因此有些制造者在流化床装设搅拌器，称搅拌流化干燥器。

主要是在湿物料加料口附近装有床搅拌叶片，以使呈块状或团状的物料及时打碎，以利于形成流化。

同时亦可在其底部装有不流化粗粒排出口，使粗颗粒及时排出，不破坏整个床层的流化质量。

为了防止颗粒物料的逆向混合，还有将流化床的分布板做成阶梯型，以防止颗粒逆向混合。

由于位差增加，故流态化床层流动速度变快。

对一些不易流动的物料，如颗粒太粗或太细，易于黏结成团及干燥温度不允许超过50-80℃的结晶药物如四环素族的抗菌素和其他药物，可采用脉冲式流化干燥器。

它的主要结构特点是在干燥室底部的周围装有几根热空气进口管，在每根热空气管上装有脉冲阀。

它们按一定的频率和次序开启，开启时间与床层厚度和物料性能有关，一般为0.08-0.2s。

当气体突然引进时，在短时间形成一个脉冲，使粒子剧烈流化，促使物料之间进行强烈的传热与传质。

当阀门关闭时床层的流化状态逐渐消失，则物料处于静止状态，但此时应仍通人部分气体完全通过床层，以便下一个脉冲能有效地在床中传递。

空气的脉冲亦可采用脉冲发生器来产生，我国于1986年在树脂粉末干燥生产中首次推广脉冲技术。

随着多级干燥的发展，丹麦尼罗公司迅速推出振动流化干燥器，应用于乳粉工业、使生产能力提高15%，热消耗降低了20％。

振动流化床干燥器是一种很成功的改型流化床，将机械振动加于流化床即为振动流化床。

床上物料移动主要借助于振动来向前作活塞的移动。

而气体仅作传热、传质之用。

它与一般流化床相比可减少流化所需要的风量及风压，故它又是一个节能干燥设备。

它的主要特点：（1）物料适用围广。

大颗粒、粉末状、片状、棒状、带一定黏性的物料；（2）传热系数大，生产能力大；（3）颗粒不易破碎，磨损率低；（4）占地面积小，投资省，设备维修简单；（5）容易清理等。

在国已有多家干燥设备制造企业在生产各类振动流化床干燥器，主要用于矿山、冶金、化工、化肥、制药、食品等产品的干燥。

对一些含水率较大或临界含水率比较低的粉粒状物料的干燥，日本专利中发表了一种多级流化干燥器，它是由几个流化床串联组成，增加物料在干燥器的停留时间，以满足物料的干燥工艺要求。

带式流动床干燥器是一种高效率的干燥器，是在流化床的床面上配有带式输送器，与物料一起向前移动。

当热空气吹入床面，物料受到流化或呈通气状态，表面水分不断蒸发，是一种行之有效的干燥器。

它的主要特征如下：（l）用途广。

除各种粉粒状物料外，还能处理含水率高、大小粒子不均匀、无定形、类似膏糊状等物料，这是一般流化床所不及的；（2）干燥处理能力大，面积蒸发强度为100-400kg水/hm2；（3）传热系数大；（4）气体粉末夹带少；（5）热量消耗少，热效率高；（6）干燥装置大型化；（7）操作稳定；（8）气固分离装置小。

它广泛应用于复料、碳酸钙、黏土、高岭土、黏性土、谷物、酒糟、活性污泥、下水污泥等物料的干燥。

另一种带螺旋搅拌传导加热通气型干燥器简称KID型干燥器。

它的主要的结构是将一个中心空轴的螺旋置于流化床的物料层，并在空心轴通人各种载体，如导热油（300℃）、热水、蒸汽、冷媒等。

作热媒体使用。

因此它的适用温度围广，同时在流化床通人气体，能够较有利处理粉粒体物料。

典型流化床接加热干燥装置流程有如下特点：（1）热效率高，风量少；（2）排气后处理设备小；（3）构造简单，驱动力小，设备价格低廉；（4）其处理风量约为普通型流化床的1/5-1/6。

热利用率比普通型流化床高30%。

它适用于各种有机、无机物的干燥、冷却、预热、煅烧等操作。

已成功用于合成树脂（ABC、PVC、PP、PE等）、煤、食品的干燥。

（二）流化床干燥器的分类随着应用技术的不断发展，流化床干燥器的型式及应用也越来越多，设备的分类方法也有所不同。

按被干燥物料可分为三类：第一类是粒状物料；第二类是膏状物料；第三类是悬浮液和溶液等具有流动性的物料。

按操作条件，基本上可分两类：连续式和间歇式。

按结构状态来分类有一般流化型、搅拌流化型、振动流化型、脉冲流化型、碰撞流化型（惰性粒子做载体）。

随着对流化床干燥设备不断的改进、扩大，目前已成为干燥设备的主要机型之一。

多年来，流化床干燥器在工业上有许多应用，下面是各种干燥器干燥的物料。

（1）单层圆筒形流化床。

已用于硫酸铵、氯化铵、无水亚硫酸钠、食盐、聚四氟乙烯、葡萄糖酸钙、碱性青莲染料、催化剂颗粒等物料的干燥。

（2）多层圆筒形流化床干燥器已用于涤纶切片、水酸钠、氨基匹林、土霉素、金霉素、四环素、片剂淀粉颗粒、糖粉等物料的干燥。

（3）卧式多室流化床干燥器。

已用于聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、尼龙1010、邻氯苯甲酸、四环素、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）带有搅拌器流化床。

已用于硫酸铵、硫酸铜、氟化钠、氨基酸、酐酪素、聚丙烯树脂、酚醛树脂等物料的干燥。

（5）惰性粒子流化床。

已用于钦白粉、农药代森锌、颜料、染料、硅藻土、腐植酸钠、腐植酸等物料的干燥。

（6）振动流化床。

已用于糖、石棉矿、奶粉等物料的干燥。

（7）喷雾流化造粒干燥。

已用于尿素、葡萄糖、溴化钠、溴化钾、溴化铵、钛白粉、丙二酸钠、荧光增白剂、醋酸钾、氯化钙、硝酸铵等物料的干燥。

（三）流化床干燥装置简述流化床干燥器是近年来发展的一种新型高效干燥器。

目前在化工、轻工、医药、食品等工业中已广泛应用，而且已逐步推广到造粒、煅烧、冷却等方面。

干燥时由于气固两相逆流接触，剧烈搅动。

固体颗粒悬浮于干燥介质之中，具有很大的接触表面积，无论在传热、传质、容积干燥强度、热效率等方面都很优良。

传动机构不接触物料，不会因设备磨损而混入杂质，这对于要求纯度较高的医药等工业尤为重要。

由于适应不同物料要求及对成品的不同要求，也就出现了下列几种不同型式的流化干燥。

大体可分为下列几种类型：单层圆筒流化床干燥器、多层圆筒流化床干燥器、卧式多室流化干燥器、喷雾流化干燥器、惰性粒子流化干燥器，喷动床干燥器、流化锻烧器。

现根据其类型，分述如下。

流化床气体分布板的型式，有筛板、筛网以及烧结密孔板等，国各厂多采用筛板式气体分布板。

也有一些工厂，在流化床气体分布板上再铺一层绢丝或300目以上的不锈钢网，这样可以保证物料颗粒不漏下去，筛孔板开孔在1.5％-30%之间。

散粒状的固体物料，由螺旋加料器加人流化床干燥器中。

空气由鼓风机送人燃烧室，加热后送入流化床底部经分布板与固体物料接触，形成流态化，达到气固相的热质交换，物料干燥后由排料口排出。

尾气由流化床顶部排出，经旋风分离器组回收。

被带出的产品，再经洗涤器和雾沫分离器后排空。

流化床干燥器具有以下特点，它适用于无凝集作用的散粒状物料的干燥，颗粒直径可从30um-6mm，设备结构简单；生产能力大，从每小时几十公斤至几百吨；热效率高，对于除去物料中的非结合水分，热效率可达到70%左右，对于除去物料中的结合水分时，热效率约为30%-50%；容积传热系数可达到2000-6000kcal/m3·h·℃；物料在流化床中的停留时间与流化床的结构有关，如设计合理，物料在流化床中停留时间可以任意延长。