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1、第七节第七节 沸腾干燥装置沸腾干燥装置一、沸一、沸腾腾干燥的基本概念干燥的基本概念 沸沸腾腾就就是是指指流流化化(Fluidized)(Fluidized)，“流流化化”是是指指固固体体颗颗粒粒被被流流体体吹吹起起呈呈悬悬浮浮状状态态，粒粒子子可可以以相相互互分分离离，作作上上下下、左左右右、前前后后运运动动，这这种种状状态态我我们们称称作作“流流化化”，或流或流态态化，流化，流动动化或沸化或沸腾腾状状态。沸沸腾干干燥燥是是指指干干燥燥介介质使使固固体体颗粒粒在在沸沸腾状状态下下进行行干燥的干燥的过程。程。1 1、固定床固定床阶段段2 2、流化床流化床阶段段 3 3、气流气流输送送阶段段 9/
2、18/20241二、沸腾干燥的特点 n一一般般适适用用于于30um-6mm颗颗粒粒状状物物料料，或或结结团团现现象象不不严严重重的的场场合合，故故常常用用于于气气流流或或喷喷雾雾干干燥燥后后的物料作进一步干燥之用。的物料作进一步干燥之用。n对对溶溶液液或或悬悬浮浮液液的的液液体体物物料料的的干干燥燥和和造造粒粒也也很很合合适适。沸沸腾腾干干燥燥设设备备的的热热容容量量系系数数为为2300-7000wm2，生生产产能能力力可可在在小小至至几几kgh，大大到到数数百百th范范围围内内变变动动，物物料料停停留留时时间间可可任任意意调整，尤其对含水要求很低的产品特别合适。调整，尤其对含水要求很低的产品
3、特别合适。9/18/20242 1. 沸腾干燥器的优点沸腾干燥器的优点n（1）物物料料与与干干燥燥介介质质接接触触面面积积大大，搅搅拌拌激激烈烈，表表面面更更新新机机会会多多，热热容容量量大大，传传热热好好，产产量量高高，可可实实现小设备大生产。现小设备大生产。n（2）干干燥燥速速度度大大，停停留留时时间间短短，故故最最适适宜宜于于某某些些热敏性物料干燥。热敏性物料干燥。n（3）床床内内纵纵向向返返混混激激烈烈，温温度度分分布布均均匀匀，对对物物料料表表面面水水分分可可使使用用比比较较高高的的热热风风温温度度。同同一一设设备备，既既可用于间歇又能连续生产。可用于间歇又能连续生产。n（4）干干燥
4、燥停停留留时时间间，可可按按需需要要进进行行调调整整，对对产产品品含水量有变化或原料含水量有波动的物料更适应。含水量有变化或原料含水量有波动的物料更适应。n（5）设备简单，投资费用低廉，操作维修简单。）设备简单，投资费用低廉，操作维修简单。9/18/202432、 沸腾干燥器的缺点n（1）对对被被干干燥燥物物料料的的颗颗粒粒度度有有一一定定的的限限制制，当当几几种种不不同同物物料料混混在在一一起起干干燥燥时时，各各种种物物料料的的密密度度应应当当接近。接近。n（2）湿含量高而且易结团的物料不适合。）湿含量高而且易结团的物料不适合。n（3）易结块物料与设备会粘壁或堵塞。）易结块物料与设备会粘壁或
5、堵塞。n（4）因因纵纵向向沸沸腾腾，对对单单级级连连续续式式沸沸腾腾干干燥燥器器，物物料料停停留留时时间间可可能能不不均均匀匀，未未干干燥燥的的物物料料会会随随产产品品一一起排出床层。起排出床层。9/18/20244 3. 适用范围和有关参数的选择 n(1)固体颗粒大小固体颗粒大小n要要求求30um，如如太太小小，会会产产生生沟沟流流现现象象即即局局部部并并不不流流化化，在在颗颗粒粒间间形形成成通通道道称称沟沟流流，干干燥燥效效率率下下降降。湿湿度度越越大大，沟沟流流现现象象越严重。如越严重。如颗粒颗粒6mm时，要求气流速度高，经济效益不合算。时，要求气流速度高，经济效益不合算。n(2)物料含
6、水率物料含水率n要要求求粉粉状状原原料料含含水水量量在在2-5，颗颗粒粒物物料料含含水水量量在在10-15，使使用用沸沸腾腾干干燥燥是是合合适适的的。因因流流化化性性能能不不一一致致也也没没有有严严格格规规定定。停停留时间选择适当，产品含水可达留时间选择适当，产品含水可达0.03。n(3)气体的温度气体的温度 n高高温温干干燥燥介介质质可可提提高高热热的的利利用用率率，但但保保证证温温度度控控制制在在使使产产品品安安全以内。全以内。9/18/20245n(4)流化速度与截面积流化速度与截面积n(5) 沸腾床层高度：一般只能由经验确定。沸腾床层高度：一般只能由经验确定。n(6)多孔板的开孔率及其
7、它数据多孔板的开孔率及其它数据n 如孔径太大，引起气流分布不均匀；如孔径太大，引起气流分布不均匀；n孔孔率率太太小小，阻阻力力损损失失太太大大。故故一一般般开开孔孔比比可可取取20，孔孔径径可可取取5-20mm，多多孔孔板板的的压力损失为压力损失为1332.89-13328.95Pa。n对对多多段段流流动动层层，其其段段间间隔隔取取300mm为为宜宜。卧卧式式连连续续多多室室流流动动床床，如如隔隔板板为为4块块，分分成成5个小室，隔板与孔板间隔为个小室，隔板与孔板间隔为30-60mm。 9/18/20246三、三、 沸腾干燥器（沸腾干燥器（Fluidized-bed Fluidized-bed
8、 dryerdryer）的结构型式）的结构型式 n1 1、流化床干燥器的分类、流化床干燥器的分类n按按被被干干燥燥的的物物料料可可分分为为：粒粒状状物物料料；膏膏状状物物料；料；悬浮液和溶液等具有流动性物料。悬浮液和溶液等具有流动性物料。n按按操操作作情情况况不不同同，流流化化床床干干燥燥器器可可分分为为：间间歇歇式式和连续式。和连续式。n按按设设备备结结构构形形式式可可分分为为：单单层层流流化化床床干干燥燥器器；多多层层流流化化床床干干燥燥器器；卧卧式式多多室室流流化化床床干干燥燥器器；喷喷动动式式流流化化床床干干燥燥器器；振振动动流流化化床床干干燥燥器器；脉脉冲冲流流化化床床干干燥燥器器；
9、惰惰性性粒粒子子流流化化床床干干燥燥器器；锥形流化床干燥器。锥形流化床干燥器。9/18/20247n 单层沸腾干燥器单层沸腾干燥器 n结结构构简简单单，操操作作方方便便，生生产产能能力力大，最广泛应用。大，最广泛应用。n一一般般床床层层高高度度为为300-400mm300-400mm，由由干干燥燥介介质质不不同同，生生产产强强度度可可达达1m1m2 2分分布布板板从从物物料料中中脱脱水水500-500-1000kg/h1000kg/h，空空气气消消耗耗量量为为3-12kg3-12kgkgkg水水。 n适适用用于于较较易易干干燥燥或或干干燥燥强强度度要要求求不不严严格格的的粒粒状状物物料料，对对
10、于于一一些些粒粒度度分分布布较较广广并并有有一一定定粘粘性性难难以以流流化的物料，可加搅拌器。化的物料，可加搅拌器。2 2、粒状物料的沸腾干燥器、粒状物料的沸腾干燥器9/18/20248单层沸沸腾床于燥流程示意床于燥流程示意图11抽抽风机机 2 2一料一料仓 3 3星形下料器星形下料器 4 4一集灰斗一集灰斗 5 5一旋一旋风分离器分离器 6 6一一带式式输送机送机 7 7加料机加料机 8 8一卸料管一卸料管 9 9一流化床一流化床1010一加一加热器器1111鼓鼓风机机 12 12空气空气过滤器器9/18/202499/18/2024109/18/202411l气流分布板n是流化床干燥机的主
11、要部件之一。作用是支持物料，均是流化床干燥机的主要部件之一。作用是支持物料，均匀分配气体，以创造良好的流化条件。多采用金属或陶匀分配气体，以创造良好的流化条件。多采用金属或陶瓷材料制作。瓷材料制作。9/18/202412n物物料料有有规规则则的的自自上上而而下下移移动动，故故停停留留时时间间分分布布均均匀匀，物物料料的的干干燥燥程程度度均均匀匀，易易于于控控制制产产品品质质量量。热热利利用用率率高高，适适宜宜物物料料降降速速干干燥燥或或产产品品要要求求含含水水量很低的物料。量很低的物料。n又又可可分分为为溢溢流流管管式式和和穿穿流流板板式式，前前者者用用的的场场合合多多。溢溢流流管管的的设设计
12、计和和操操作作是是关关键键，否否则则易易造造成成堵堵塞塞或或气气体体穿穿孔孔，从从而而造造成成下下料料不不稳稳定定，破破坏坏沸沸腾腾床床。故故一一般般溢溢流流管管下下面面均均装装有有调调节节装装置置，其其结结构构主主要要有三种。有三种。 多层沸腾干燥器多层沸腾干燥器 9/18/202413l溢流式多层流化床干燥机湿物料颗粒由第一层加入，湿物料颗粒由第一层加入，经初步干燥后由溢流管进入下经初步干燥后由溢流管进入下一层，最后从最底层出料。停一层，最后从最底层出料。停留时间较长，产品能达到很低留时间较长，产品能达到很低的含水量且较为均匀，热量利的含水量且较为均匀，热量利用率也显著提高。用率也显著提高
13、。9/18/202414溢流管调节装置 自封式溢流管结构图 9/18/202415穿穿流流板板式式多多层层沸沸腾腾干干燥燥器器9/18/202416 卧式多室沸腾干燥器 n结结构构简简单单，操操作作方方便便，适适合合难难干干燥燥和和热热敏敏感感性性物物料料的的干干燥燥，现现已已推推广广到到粉粉状状、片片状状等等物物料料。为为一一矩矩形形箱箱式式沸沸腾腾床床，底底部部为为多多孔孔筛筛板板，开开孔孔率率一一般般为为4-134-13，孔孔径径为为1.5-2.0mm1.5-2.0mm，上上方方有有竖竖向向挡挡板板，将将床床分分成成8 8个个小小室室，每每块块板板可可上上下下移移动动调调节节板板间间距距
14、，每每小小室室下下部部有有一一进进气气支支管管，支支管管上上有有调调节节气气体流量的阀门。体流量的阀门。n主主要要干干燥燥由由造造粒粒机机制制成成4-144-14目目散散粒粒状状物物料料，初初湿湿量量在在10-3010-30，产产品品终终湿湿量量在在0.02-0.30.02-0.3。缺缺点点是热效率不及多层式高，在是热效率不及多层式高，在l l、2 2两室易结块。两室易结块。9/18/202417卧式多室沸腾干燥器卧式多室沸腾干燥器9/18/202418 喷动床干燥器喷动床干燥器 n喷喷动动床床干干燥燥器器底底部部为为圆圆锥锥形形，上上部部为为圆圆筒筒形形。气气体体以以高高速速从从锥锥底底进进
15、入入，夹夹带带一一部部分分固固体体颗颗粒粒向上运动，形成中心通道。向上运动，形成中心通道。n在在床床层层顶顶部部颗颗粒粒好好似似喷喷泉泉一一样样，从从中中心心喷喷出出向向四四周周散散落落，然然后后沿沿周周围围向向下下移移动动，到到锥锥底底又又被被上上升升气气流流喷喷射射上上去去。如如此此循循环环以以达达到到干干燥燥的的要要求求。 n喷动床用于谷物、玉米胚芽等物料的干燥。喷动床用于谷物、玉米胚芽等物料的干燥。 9/18/202419喷动床干燥器1一放料阀 2一喷动床 3一旋风分离器 4一加料器5一蝶阀 6加热炉 7一鼓风机 9/18/202420 振动沸腾干燥器 n适适用用不不易易流流化化的的物
16、物料料颗颗粒粒太太粗粗或或太太细细易易粘粘成成成成块块，以以及及对对产产品品质质量量有有特特殊殊要要求求的的物物料料 ( (如如保保持持完完整整晶体，晶体闪光度好等晶体，晶体闪光度好等) )。n由由振振动动电电机机产产生生激激振振力力使使机机器器振振动动，物物料料在在给给定定方方向向的的激激振振力力的的作作用用下下踊踊跃跃前前进进。同同时时床床底底输输入入的的热热风风使使物物料料处处于于流流化化状状态态，物物料料与与热热风风充充分分接接触，从而达到理想的干燥效果。触，从而达到理想的干燥效果。 9/18/202421振动流化床干燥器振动流化床干燥器 9/18/202422振动沸腾床干燥器振动沸腾
17、床干燥器 9/18/202423n特点与适用性特点与适用性n脉冲式流化床干燥器作用能量集中，适用于不易干燥或有脉冲式流化床干燥器作用能量集中，适用于不易干燥或有特殊要求的物料，属间歇操作，适用于粒度为特殊要求的物料，属间歇操作，适用于粒度为10m0.4mm的物料，床高的物料，床高0.10.4m。n与常规流化床干燥机相比，具有如下优点：与常规流化床干燥机相比，具有如下优点：n能够流化非球形大颗粒，如直径为能够流化非球形大颗粒，如直径为2030mm、厚度为、厚度为1.53.5mm的蔬菜也能获得良好的流化状态的蔬菜也能获得良好的流化状态;n粒子间对流混合较充分，无沟流现象，改善了床层结构粒子间对流混
18、合较充分，无沟流现象，改善了床层结构;压降较低，节能效果明显，高达压降较低，节能效果明显，高达30。 脉冲沸腾干燥器脉冲沸腾干燥器9/18/2024249/18/2024253、膏状物料沸腾干燥器 n它它和和粒粒状状物物料料所所用用的的沸沸腾腾干干燥燥器器基基本本上上相相同同，主主要要区区别别是是加加料料器器不不同同，必必须须使使膏膏状状物物入入沸沸腾腾干干燥燥器器内内很很快快分分散散、均均匀匀、定定量量、连连续续进进行行操操作作，目目前前有有两种型式的加料器：两种型式的加料器：n 螺旋挤压型螺旋挤压型 振动加料器振动加料器 9/18/202426螺旋挤压型加料器 振动加料器 4搅拌叶片 3第
19、一个叶片 1一弹簧2一轴承 2螺旋 1挤压通过板 3转轴 4一不平衡体 5加料斗 6一多孔板 9/18/2024274. 溶液、悬浮液等物料的沸腾干燥器 n 葡萄糖沸腾造粒干燥设备葡萄糖沸腾造粒干燥设备 n喷喷成成雾雾状状的的葡葡萄萄糖糖溶溶液液进进入入沸沸腾腾干干燥燥器器后后有有两两种种情情况况，一一种种是是在在碰碰到到沸沸腾腾床床中中流流化化粒粒子子前前，便便已已蒸蒸发发结结晶晶干干燥燥成成微微粒，这部分微粒成为粒，这部分微粒成为晶种晶种；n另另一一种种情情况况是是雾雾化化的的溶溶液液，在在它它未未蒸蒸发发、结结晶晶、干干燥燥前前，便便与与沸沸腾腾床床中中流流化化粒粒子子碰碰撞撞，而而涂涂
20、布布于于其其表表面面，在在其其表表面面不不断断蒸蒸发发、结结晶晶干干燥燥，使使流流化化粒粒子子不不断断增增大大，尤尤其其以以后后者者为为主主要要。故故粒粒子子越越来来越越大大，以以致致最最后后沸沸腾腾不不起起来来。破破坏坏了了沸沸腾腾正正常常操操作作，故故控控制制粒粒子子大大小小成成关关键键问问题题，目目前前采采用用以以下下三种方法三种方法来处理。来处理。 9/18/202428n采采用用锥锥形形沸沸腾腾床床因因流流速速随随沸沸腾腾床床高高度度而而改改变变，使使颗颗粒粒在在沸沸腾腾床床中中分分级级，大大颗颗粒粒在在下下面面，小小颗颗粒粒在在上上面面，这这样样就就有有可可能能使使大大颗颗粒粒从从
21、下下面面的的出出料料口口排排出出，以以免免继继续续增增大大，而而小小颗颗粒粒留留在在床层内，保持一定的粒度分布。床层内，保持一定的粒度分布。 n在在沸沸腾腾床床内内安安装装粉粉碎碎装装置置可可将将大大颗颗粒粒粉粉碎碎，以控制床内粒度分布。以控制床内粒度分布。n加加返返料料将将小小颗颗粒粒不不断断加加入入沸沸腾腾床床内内作作晶晶种种，用用调调节节返返料料量量来来控控制制床床层层的的粒粒度度分分布布。目目前前用用得最多的为加返料的方法，因容易控制。得最多的为加返料的方法，因容易控制。9/18/202429第八节 气流干燥器 n气气流流干干燥燥器器 (Pneumatic (Pneumatic dry
22、er) dryer) 是是一一种种连连续续式式高高效效固固体体流流态态化化干干燥燥方方法法。它它是是利利用用高高速速热热气气流流将将潮潮湿湿的的粉粉、粒粒、块块状状物物料料分分散散而而悬悬浮浮于于气气流流中中，一一边边与热气流并流输送，一边进行干燥。与热气流并流输送，一边进行干燥。n气气流流干干燥燥器器在在食食品品行行业业中中应应用用于于淀淀粉粉、面面粉粉、葡葡萄萄糖糖、食食盐盐、味味精精及及肉肉丁丁食食品的干燥。品的干燥。 9/18/202430一、气流干燥的特点n1. 1. 干燥强度大干燥强度大 n2.2.干燥时间短干燥时间短n3. 3. 热效率高热效率高 n4. 4. 设设备备简简单单
23、可可以以同同时时把把干干燥燥、粉粉碎碎，筛分，输送等单元过程联合操作。筛分，输送等单元过程联合操作。n不不适适用用的的物物料料为为： 产产品品要要求求有有一一定定形形状状的的物物料料；易易于于粘粘壁壁、非非常常粘粘稠稠以以及及要要求求干燥至临界湿含量以下的物料。干燥至临界湿含量以下的物料。9/18/202431二、气流干燥器组成及型式二、气流干燥器组成及型式n气气流流干干燥燥器器一一般般由由空空气气滤滤清清器器、热热交交换换器器、干干燥燥管管、 加加料料器器、旋旋风风分分离离器器、出出料料器器及及除除尘器等组成尘器等组成。n其其结结构构型型式式有有直直管管式式、脉脉冲冲式式、倒倒锥锥式式、套套
24、管式和旋风式。管式和旋风式。n目前，我国生产的目前，我国生产的气流干燥机气流干燥机主要有两种：主要有两种：n直管式直管式n脉冲式脉冲式9/18/202432一级气流干燥机一级气流干燥机 9/18/2024339/18/202434正负压二级气流干燥机正负压二级气流干燥机 9/18/202435二级气流干燥机二级气流干燥机工作原理工作原理n是将湿物料干燥分为两步完成是将湿物料干燥分为两步完成:n原料先由原料先由二级干燥之尾气和补充热气的混合体二级干燥之尾气和补充热气的混合体进行进行一级正压干燥一级正压干燥使用后的高湿低温尾气排出使用后的高湿低温尾气排出机外机外;n干燥后的干燥后的半成品由新鲜的热空气进行二级负压半成品由新鲜的热空气进行二级负压干燥干燥，干燥后的成品计量装，使用过的高温低，干燥后的成品计量装，使用过的高温低湿尾气用作一级干燥，从而完成干燥，机器适湿尾气用作一级干燥，从而完成干燥，机器适用性广。用性广。 9/18/202436
