浆叶式干燥机的理论研究

戴哲峰

摘要：浆叶式干燥机是一种投入小、站地面积小、效率高回收快、噪音小、污染小、又节约能源，故该机是滚筒式和厢式等干燥机的更新换代产品。

关键词：关键词：干燥；浆叶；干燥机

中图分类号：TQ643文献标识码： A

近年来，在我国政策支持和市场强金需求的推动下，我国纳米碳酸钙的研究和生产有了较大发展。作为一种重要的无机化工产品，纳米碳酸钙在橡胶，塑料，造纸，涂料，油墨等行业有着广泛的应用，是目前用途最广的无机填料之一。在纳米碳酸钙生产过程中，采用较多的是喷雾干燥，带式干燥，闪蒸干燥等。近年来一种新型的干燥方式桨叶-微粉二级组合干燥，先后在蒙西高新材料股份公司、山西芮城华新纳米材料有限公司、安徽巢东纳米材料科技有限公司、山东盛大纳米材料有限公司等纳米碳酸钙生产中得到应用。应用结果表明：采用二级组合干燥法干燥碳酸钙湿料，产品质量稳定可靠，技术经济性优势明显，是一种较为理想的干燥方式。同时，本装置在其他纳米材料如纳米钛白的生产过程中，也取得了良好的效果。

干燥操作的重要意义：干燥通常是指将热量加于湿物料并排除其挥发性湿分（绝大多数湿分为水分），得到符合湿含量要求的固体产品的过程。干燥是一种古老而通用的操作。从农业，食品，化工，陶瓷，医药，矿产加工到造纸制桨，几乎所有的产业都离不开干燥。选择合理的干燥工艺和高效节能的干燥设备对保证产品质量，降低产品能耗，实现环保达标都有着十分重要的意义.

1.干燥机的国内外发展

随着对精密化学品：如涂料、医药品、化妆品、香料。各种添加剂等各领域的研究开发的日益增长，国内各种各样的干燥机也不断的发展更新，如我们熟悉的采用喷浆涂布造粒工艺的喷浆造粒干燥机，广泛应用于磷铵、硝酸磷肥、重过磷酸钙、NPK复合肥等领域的生产。

喷浆造粒干燥机的起源和发展：喷浆造粒干燥机是二十世纪六十年代初期由美国C1I1C/ Girdler 公司研制成功，法国的PEC 公司率先使用喷浆造粒干燥机生产硝酸磷肥。由于喷浆造粒干燥机的造粒工艺具有操作简单可靠、传热效率高、适合大规模工业化生产等特点，因此很快被推广到硝酸磷肥和重过磷酸钙等生产领域。由于该机型简体结构设计全部是外部返，喷浆涂布造粒工艺的返料比一般在3～5 之间，有时甚至高达6～8 ，因此与喷浆造粒干燥机配套设置的斗提机、分机、返料输送机等设备的负荷都很大。喷浆造粒干燥机这种早期机型的设计缺陷造成能耗高、物料机械损失大、粉尘污染严重、操作环境恶劣等多种因素严重制约企业的生产和发展。筒体自身的转动使物料在分级锥处发生偏析含大部分细颗粒的物料进入螺旋返料管被输送到机头形成料幕，重新涂布造粒；其余物料从出料箱卸出，经过筛分系统分级，大颗粒物料破碎后和细颗粒物料一起通过输送设备返回机头重新涂布造粒。因此喷浆造粒干燥机的外部返料比大大降低至1～115 左右，故与喷浆造粒干燥机配套设置的斗提机、筛分机、输送机等设备负荷大大降低，整个造粒系统能耗下降、物料机械损失减小、热能利用率提高。目前该机型的喷浆造粒干燥机已在独联体各国、欧美、日本等国的磷铵、重过磷酸钙、硝酸磷肥、NPK复合肥等生产领域中广泛应用。

国内对喷浆造粒干燥机的创新发展和应用：二十世纪八十年代初期由于农业生产的需要,我国引进国外技术,原化学工业部第七设计院设计出Φ3 ×12m 喷浆造粒干燥机国产化图纸(原化学工业部三门峡化工机械厂生产的Φ3×12m 喷浆造粒干燥机在磷铵、重过磷酸钙等生产领域中广泛应用。由于该机型仍存在外返料系统，因此工艺流程长、能耗大、操作环境恶劣仍然是该设备的设计缺陷。根据国家对引进技术要消化吸收、创新发展的指导精神，化工部组织有关科研单位进行喷浆造粒干燥机内分级、内返料、内破碎技术，成功研制出具有喷浆、造粒、干燥、分级筛分、破碎、返料等功能集为一体的喷浆造粒干燥机。 在我国科技不断创新发展中干燥机将有更广阔的应用空间。

2.桨叶式干燥机概述

在化工生产中有许多原料。半成品或产品是固体物料。其形状有十片状，有的是颗粒状，有的是粉状。这些固体物料在去湿前与湿分（水或其他液体，多为水分）形成悬浮液，糊状体胶状体物。为了使这些物料更进一步的加工，运输，贮藏和使用，往往需要将湿分从物料中除去，这种除去湿分的操作称为去湿。去湿的方法大致可分三类：

（1）机械去湿法；（2）物理去湿法 ；（3）干燥法。

干燥一般借助热能，使物料中的湿分汽化，并将产生的蒸汽加以排除或带离物料的去湿方法，该法在去湿过程中湿分发生相变，耗能大，费用高，但湿分去除较为彻底，可除去物料表面以致内部的湿分。为了节省能耗，一般先机械去湿，然后再进行干燥。干燥法在工业生产中应用极其广泛。

目前，干燥设备向着大型化，系列化，自动化，专业化方向发展。通过改进设备，增加装置以改善设备内部物料的流动状态，强化和改善干燥过程。干燥器的类型很多，其分类方法也有多种。根据操作方法可分为间歇式和连续式两种；根据加热方法，可分为对流、传导、辐射和高频；根据干燥器的结构形式，可分为厢式、隧道式、转筒式、气流式和圆筒式等；根据被干燥物料的情况，可分为液体及浆体物料、散粒状物料、块状物料、盘片状物料、膏糊状物料和纤维状物料等。各种干燥器具有不同的特点，不同应用范围。近年来随着干燥技术的不断完善和发展，新型干燥设备不断涌现，其中热风式槽型搅拌干燥器是近年来出现的颇受人欢迎的干燥器之一。浆叶式干燥机是东北大学开发的具有八十年代先进水平的风式槽形搅拌干燥器。它可视为搅拌型干燥机和热风输送型干燥机的组合，具有较好的干燥性能，能够干燥一些其他种类干燥机所不能干燥的物料。

3.浆叶式干燥器的结构

浆叶式干燥机结构：1）热风入口；2）物料加入口；3)热气体挡板；4）筒体；5）排气口和干燥品出口；6）轴承；7）支柱；8）回转轴；9）搅拌臂；10）搅拌叶片；11）驱动马达。

浆叶式干燥机的机身是水平安装的筒体，在其里面安装有带许多搅拌叶片的主轴，主轴由筒体两侧的轴承支撑而高速旋转。物料被加入到料灌中，在搅拌叶片的作用下，将其粉碎的同时，又对其施加一个向下的压送力，使物料送入箱底与轴相撞，转轴上均匀分布着旋片，旋片将物料抛起弥散，前移，同时物料被加热，物料中的水分受热后迅速蒸发，汽化，最后使物料达到去水干燥的目的。在出料干燥容器中，尚未达到要求的湿颗粒粘团，在气流夹带向上的同时，受离心力及负压的作用而落在放绞笼的器壁上下滑，有绞笼作用重新加入到干燥容器中进一步粉碎、干燥，直到达到要求的粘度和含湿度。干燥制品同废气一起从筒体末端上部排除。此外，还将干燥机排出的气体的一部分再循环，与热风混合后再次使用。

4.浆叶式干燥机的应用范围

浆叶式干燥机以高速搅拌叶片激烈搅拌潮湿物料，特别适用于干燥粉状物料。它可用于微炭粉，石膏，粘土，谷类，合成树脂末等的干燥。对于不易粘附在搅拌叶片或器壁上的物料，加入时的水分较高，一般物料可达到30%-35%(湿基)，有的甚至到40%，特别是对于装有返料机构的形式来说，即使各种排水淤浆那样的含水量高达85%的物料也可以进行处理。此时，可借助调节搅拌叶片的圆周速度等操作条件来得到直径为2-5毫米的干燥粒状产品。

使用的热风温度为100-180°C ，但因干燥器前半部分的物料水分蒸发较快，气体温度急剧下降，而物料的温度上升不大，因此，也适合于干燥食品或合成树脂粉末等热敏感材料。

5.浆叶式干燥器的特点

由于糟渣类物料含水高，粘度高。所以干燥过程中分散糟渣类物料的状态，致使干燥效果极不理想。浆叶式干燥机设计关键是实现物料完全分散，并且干燥时间可调。以收取良好的干燥效果。目前在国内外干燥设备中居领先地位。

其有以下几个特点[2]：

(1)技术先进,结构新颖；

(2)换热效果好，热效率达70%-80%；

(3)物料干燥效果好，干燥时间可调；

(4)机械结构简单，操作经济方便；

操作连续，生成量大。