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闪蒸干燥机在多品种氧化铝工业化生产中的应用
发布时间：2023/7/27     浏览次数：
多品种氧化铝有别于冶炼级氧化铝，它在晶形结构、化学成分、外观形状、粒度分布等方面具有特色，因而有特殊物理化学性能，在多品种氧化铝如催化剂用氢氧化铝，阻燃剂用氢氧化铝，活性氧化铝等产品的干燥工艺过程满足工艺要求，提高产品质量，减少作业环节，节能降耗的重要过程，适应这些特点的干燥设备的应用是人们所关心的重要课题。
东北大学辽宁东大粉体工程技术有限公司，一九九○年在吸收借鉴国外设备及工艺基础上，设计生产出适合国情，具有技术特点的闪蒸干燥机，已形成专业化系列化产品，在化工、建材、冶金等领域形成工业化规模应用，对多品种氧化铝的干燥已取得成功的经验和较完善的工艺配套系统。本文对旋转闪蒸干燥机干燥过程作一介绍，以期有助于对多品种氧化铝干燥上的选择与应用。
颗粒物料干燥过程的机理
颗粒物料进入干燥机后，热气流首先将热量传给颗粒表面，水分立即蒸发，并向外界扩散。表面水分的蒸发，引起颗粒表面和内部的水分差，水分将从颗粒内部不断地扩散到表面，再由表面向外界蒸发，此过程循环往复，***后达到整个颗粒的干燥。
升速干燥阶段
颗粒置于温度较高而相对湿度小于100％的传热介质中，在较短时间内，表面被加热到干燥介质湿球温度，水分蒸发的速度增长很快，颗粒吸收的热量和蒸发水分耗去的热量相等，达到平衡。此阶段时间很短，排出水量不大，之后进入等速阶段。
等速干燥阶段
在此阶段，颗粒表面蒸发的水分，由其内部向表面源源不断地补充，因而颗粒表面总是保持润湿状态。此时干燥速度保持不变，颗粒表面温度亦保持不变。该阶段水分的蒸发，理论上可按外扩散（蒸发）公式及传热公式计算干燥速度：
外 ＝ M /（t?F）＝ a〔η（t湿球－t表）〕，
由上式可看出，蒸发速度（干燥速度）与颗粒表面和周围介质水蒸气浓度及温度差有关。其差愈大，干燥速度也愈大。另外，干燥速度还与颗粒表面的空气速度有关。颗粒表面总有一层不易流动的空气膜，它的厚度减小有利于水份蒸发和热交换。因而增大颗粒表面气流的速度，使空气膜减薄，可显著提高干燥速度。
降速干燥阶段
此阶段蒸发速度和热量的消耗大为降低，颗粒表面温度高于介质的湿球温度并逐渐升高，与载热体之间温差减小，直至接近或相同。
平衡阶段
此时颗粒表面水分吸湿和蒸发达到平衡，干燥速度为零。
颗粒中的水分亦即干燥***终水分，通常不应低于储存时的平衡水分。旋转闪蒸干燥机由于干燥后物料粒度颗粒粒度很小，物料在干燥筒内停留时间极短，通常在1～3s。因此，颗粒的干燥处于等速干燥阶段，其表面的温度就是干燥介质的湿球温度。采用旋转闪蒸干燥设备，物料的粒度均匀，表面无开裂、变形和过热，有利于保证产品质量。
旋转闪蒸干燥机内颗粒的运动状态及干燥过程
热气流从筒下部沿筒壁切线方向进入筒内，在筒内高速旋转上升，与湿物料相遇后，旋转叶片将物料粉碎，热气流将物料加热，吹散。细颗粒物料的水份分被蒸发并随热气流螺旋上升，从排风口排出，经分离装置分离后形成干品。粗颗粒物料螺旋上升一段高度后，由于其悬浮速度小于干燥机的操作速度，因此将停止上升并滑落，经粉碎变成细颗粒，被热风吹散后再重复上述过程。干燥机内旋转叶片的独特设计及布置，有利于物料的快速碎散和干燥，分级环结构的合理设计，可保证产品的***终含水量和颗粒粒度。
干燥机中的热交换，主要表现为气流和颗粒、筒壁与颗粒的两种热交换。
如前所述，干燥过程的实质是水分的扩散过程，是靠外扩散和内扩散进行的。
水分子移动依其动力的不同，可分为湿传导和湿热传导。
湿传导
干燥过程中，由于表面水分的蒸发，颗粒表面水分与内部水分形成浓度差，因而在颗粒半径方向有一个水分梯度，引起水分由内部向表面移动。这种扩散、传导是由水分差引起的。
湿热传导
由于颗粒表面水分蒸发时需要吸收热量，造成颗粒内部与表面的温度差，即在半径方向存在一个温度差 温度梯度。由此引起的水分移动称湿热传导。
在用于热空气干燥时，湿扩散由颗粒内部向外部表面进行。同时，由于颗粒表面温度往往高于其内部温度，热扩散则使水分由颗粒表面向内部移动。因此，可以看作热扩散阻碍湿扩散的进行，降低了干燥速度。
旋转闪蒸干燥机由高速热气流沿切线方向给入筒体，由于筒体内的螺旋运动，一方面降低颗粒周围的介质温度，同时增加了周围介质流速和温度，提高了外扩散的速度，另一方面高温气流高速冲击位于筒体下部的颗粒聚集体（ 温度较高的料团），加之筒体内搅拌叶片的作用，使聚集体碎散，粒度变小，内部毛细管的长度也因之减小，强化了内扩散的效果，降低其阻力。该过程的反复，消除了物料结块，强化了颗粒水分的蒸发。
颗粒和热气流的流动方式，在筒体下部既有对流，也有顺流（并流）。对粗粒聚集体更是对流和顺流反复换热。对于细粒物料，上述过程则随热气流同程进行，因而干燥过程可瞬间完成。对于粗聚集体的干燥，实际上是采用高温低湿的热空气进行。这些粗聚集体主要是由水份分子吸附，充填于颗粒空隙之间，采用高温低湿的条件，使整个聚集体的热传导缓慢，造成局部应力集中而使其干裂、碎散，加速干燥过程，提高热效率。
闪蒸干燥机的工艺流程
旋转闪蒸干燥机属连续工作的干燥设备，由主机和螺旋给料机构组成，并分别由电动机单独驱动。
旋转闪蒸干燥系统，除主机外还必须具备：供热部分，供气部分，成品收集部分。一般此三部分中供热多采用燃煤、燃油、燃气的热风炉或采用电力、蒸汽换热器；供气系统则由离心式通风机及其管路、阀等组成；成品收集部分则由旋风分离器和袋式过滤器等组成。
上述系统配置是闪蒸干燥机系统的基本配置，对特殊物料应进行系统调整，以适应不同物料干燥的要求。
多品种氧化铝干燥的工艺性及参数选择
多品种氧化铝的干燥习惯采用的干燥方式为箱式、带式或回转滚筒干燥，这些干燥物料多处于静态或半动态干燥过程，干燥时间长，能耗高，且干燥后的物料还需进行粉碎、分级过程，造成产品质量低，能耗高，产品浪费严重，形成粉尘环境污染，闪蒸干燥机是全动态干燥方式。高含湿物料进入干燥机内经过几秒钟的瞬间即干燥成粉，完成干燥、分散、分级过程，干燥热介质与被干燥物料是在***大比表面积传热状态下进行表现出瞬间传热干燥特点，使能源利用率明显提高，产品表观、流动性、均匀性异常突出，干燥过程是在封闭状态下进行，提高产品回收率，减少环境污染，这种干燥方式在多品种氧化铝产品干燥上表现出显著特点。
多品种氧化铝产品干燥过程，首先将压滤或离心脱水后的产品，由可调速的送料机送入干燥机内，这种送料装置具有送料稳定并可克服不同物料的粘性，干燥机的热源可采用间接或直接燃烧的加热器。燃料为天然气、柴油、液化气，如燃煤应采用机烧式燃煤热风炉，保证燃煤温度稳定，燃烧尾气符合环保要求，系统稳定的设定根据干燥产品物性进行选择，过高温度易引起个别物料表面烧结，结晶水析出及热敏色变等，在进入闪蒸干燥机内的物料经分散、干燥、粒度分级过程后由后部气体捕集系统进行气固分离，分离参数选择要视物料粒度进行确定，对超细物料要限定进入袋滤器的风速不大于1米/秒为宜以防止跑料，以阻燃用氢氧化铝为例，将压滤后含水为50??以上的滤饼送入闪蒸干燥机内，进口风温为250～300℃，干燥后物料终水1??以下，SKSZ125型每小时产量为500～700kg/h，系统配置功率65千瓦，占地120m2。
旋转闪蒸干燥机的作业、动态、连续、快速、产品品质均匀，系统操作稳定，且节能、降耗、无污染，在多品种氧化铝的干燥，以及在轻金属行业产品方面将会得到更广泛的应用。
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