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0519-88678001 0519-88908008東北大學遼寧東大粉體工程技術有限公司，一九九○年在吸收借鑒國外設備及工藝基礎上，設計生產出適合國情，具有技術特點的閃蒸干燥設備，已形成專業化系列化產品，在化工、建材、冶金等領域形成工業化規模應用，對多品種氧化鋁的干燥已取得成功的經驗和較完善的工藝配套系統。本文對旋轉閃蒸干燥機干燥過程作一介紹，以期有助于對多品種氧化鋁干燥上的選擇與應用。
1. 顆粒物料干燥過程的機理
顆粒物料進入干燥機后，熱氣流首先將熱量傳給顆粒表面，水分立即蒸發，并向外界擴散。表面水分的蒸發，引起顆粒表面和內部的水分差，水分將從顆粒內部不斷地擴散到表面，再由表面向外界蒸發，此過程循環往復，***后達到整個顆粒的干燥。
1.1 升速干燥階段
顆粒置于溫度較高而相對濕度小于100％的傳熱介質中，在較短時間內，表面被加熱到干燥介質濕球溫度，水分蒸發的速度增長很快，顆粒吸收的熱量和蒸發水分耗去的熱量相等，達到平衡。此階段時間很短，排出水量不大，之后進入等速階段。
1.2 等速干燥階段
在此階段，顆粒表面蒸發的水分，由其內部向表面源源不斷地補充，因而顆粒表面總是保持潤濕狀態。此時干燥速度保持不變，顆粒表面溫度亦保持不變。該階段水分的蒸發，理論上可按外擴散（蒸發）公式及傳熱公式計算干燥速度：
I外 ＝ M /（t?F）＝ a〔η（t濕球－t表）〕，kg/m2h
由上式可看出，蒸發速度（干燥速度）與顆粒表面和周圍介質水蒸氣濃度及溫度差有關。其差愈大，干燥速度也愈大。另外，干燥速度還與顆粒表面的空氣速度有關。顆粒表面總有一層不易流動的空氣膜，它的厚度減小有利于水份蒸發和熱交換。因而增大顆粒表面氣流的速度，使空氣膜減薄，可顯著提高干燥速度。
1.3 降速干燥階段
此階段蒸發速度和熱量的消耗大為降低，顆粒表面溫度高于介質的濕球溫度并逐漸升高，與載熱體之間溫差減小，直至接近或相同。
1.4 平衡階段
此時顆粒表面水分吸濕和蒸發達到平衡，干燥速度為零。
顆粒中的水分亦即干燥***終水分，通常不應低于儲存時的平衡水分。旋轉閃蒸干燥機由于干燥后物料粒度顆粒粒度很小，物料在干燥筒內停留時間極短，通常在1～3s。因此，顆粒的干燥處于等速干燥階段，其表面的溫度就是干燥介質的濕球溫度。采用旋轉閃蒸干燥設備，物料的粒度均勻，表面無開裂、變形和過熱，有利于保證產品質量。
2. 旋轉閃蒸干燥機內顆粒的運動狀態及干燥過程
熱氣流從筒下部沿筒壁切線方向進入筒內，在筒內高速旋轉上升，與濕物料相遇后，旋轉葉片將物料粉碎，熱氣流將物料加熱，吹散。細顆粒物料的水份分被蒸發并隨熱氣流螺旋上升，從排風口排出，經分離裝置分離后形成干品。粗顆粒物料螺旋上升一段高度后，由于其懸浮速度小于干燥機的操作速度，因此將停止上升并滑落，經粉碎變成細顆粒，被熱風吹散后再重復上述過程。干燥機內旋轉葉片的獨特設計及布置，有利于物料的快速碎散和干燥，分級環結構的合理設計，可保證產品的***終含水量和顆粒粒度。
干燥機中的熱交換，主要表現為氣流和顆粒、筒壁與顆粒的兩種熱交換。
如前所述，干燥過程的實質是水分的擴散過程，是靠外擴散和內擴散進行的。
水分子移動依其動力的不同，可分為濕傳導和濕熱傳導。
2.1 濕傳導
干燥過程中，由于表面水分的蒸發，顆粒表面水分與內部水分形成濃度差，因而在顆粒半徑方向有一個水分梯度，引起水分由內部向表面移動。這種擴散、傳導是由水分差引起的。
2.2 濕熱傳導
由于顆粒表面水分蒸發時需要吸收熱量，造成顆粒內部與表面的溫度差，即在半徑方向存在一個溫度差 溫度梯度。由此引起的水分移動稱濕熱傳導。
在用于熱空氣干燥時，濕擴散由顆粒內部向外部表面進行。同時，由于顆粒表面溫度往往高于其內部溫度，熱擴散則使水分由顆粒表面向內部移動。因此，可以看作熱擴散阻礙濕擴散的進行，降低了干燥速度。
旋轉閃蒸干燥機由高速熱氣流沿切線方向給入筒體，由于筒體內的螺旋運動，一方面降低顆粒周圍的介質溫度，同時增加了周圍介質流速和溫度，提高了外擴散的速度，另一方面高溫氣流高速沖擊位于筒體下部的顆粒聚集體（ 溫度較高的料團），加之筒體內攪拌葉片的作用，使聚集體碎散，粒度變小，內部毛細管的長度也因之減小，強化了內擴散的效果，降低其阻力。該過程的反復，消除了物料結塊，強化了顆粒水分的蒸發。
顆粒和熱氣流的流動方式，在筒體下部既有對流，也有順流（并流）。對粗粒聚集體更是對流和順流反復換熱。對于細粒物料，上述過程則隨熱氣流同程進行，因而干燥過程可瞬間完成。對于粗聚集體的干燥，實際上是采用高溫低濕的熱空氣進行。這些粗聚集體主要是由水份分子吸附，充填于顆粒空隙之間，采用高溫低濕的條件，使整個聚集體的熱傳導緩慢，造成局部應力集中而使其干裂、碎散，加速干燥過程，提高熱效率。
3. 閃蒸干燥機的工藝流程
旋轉閃蒸干燥機屬連續工作的干燥設備，由主機和螺旋給料機構組成，并分別由電動機單獨驅動。
旋轉閃蒸干燥系統，除主機外還必須具備：供熱部分，供氣部分，成品收集部分。一般此三部分中供熱多采用燃煤、燃油、燃氣的熱風爐或采用電力、蒸汽換熱器；供氣系統則由離心式通風機及其管路、閥等組成；成品收集部分則由旋風分離器和袋式過濾器等組成。
上述系統配置是閃蒸干燥機系統的基本配置，對特殊物料應進行系統調整，以適應不同物料干燥的要求。
4. 多品種氧化鋁干燥的工藝性及參數選擇
多品種氧化鋁的干燥習慣采用的干燥方式為箱式、帶式或回轉滾筒干燥，這些干燥物料多處于靜態或半動態干燥過程，干燥時間長，能耗高，且干燥后的物料還需進行粉碎、分級過程，造成產品質量低，能耗高，產品浪費嚴重，形成粉塵環境污染，閃蒸干燥機是全動態干燥方式。高含濕物料進入干燥機內經過幾秒鐘的瞬間即干燥成粉，完成干燥、分散、分級過程，干燥熱介質與被干燥物料是在***大比表面積傳熱狀態下進行表現出瞬間傳熱干燥特點，使能源利用率明顯提高，產品表觀、流動性、均勻性異常突出，干燥過程是在封閉狀態下進行，提高產品回收率，減少環境污染，這種干燥方式在多品種氧化鋁產品干燥上表現出顯著特點。
多品種氧化鋁產品干燥過程，首先將壓濾或離心脫水后的產品，由可調速的送料機送入干燥機內，這種送料裝置具有送料穩定并可克服不同物料的粘性，干燥機的熱源可采用間接或直接燃燒的加熱器。燃料為天然氣、柴油、液化氣，如燃煤應采用機燒式燃煤熱風爐，保證燃煤溫度穩定，燃燒尾氣符合環保要求，系統穩定的設定根據干燥產品物性進行選擇，過高溫度易引起個別物料表面燒結，結晶水析出及熱敏色變等，在進入閃蒸干燥機內的物料經分散、干燥、粒度分級過程后由后部氣體捕集系統進行氣固分離，分離參數選擇要視物料粒度進行確定，對超細物料要限定進入袋濾器的風速不大于1米/秒為宜以防止跑料，以阻燃用氫氧化鋁為例，將壓濾后含水為50??以上的濾餅送入閃蒸干燥機內，進口風溫為250～300℃，干燥后物料終水1??以下，SKSZ125型每小時產量為500～700kg/h，系統配置功率65千瓦，占地120m2。
旋轉閃蒸干燥機的作業、動態、連續、快速、產品品質均勻，系統操作穩定，且節能、降耗、無污染，在多品種氧化鋁的干燥，以及在輕金屬行業產品方面將會得到更廣泛的應用。
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