[科普中国]-干燥设备

干燥设备又称干燥器和干燥机。用于进行干燥操作的设备，通过加热使物料中的湿分（一般指水分或其他可挥发性液体成分）汽化逸出，以获得规定含湿量的固体物料。干燥的目的是为了物料使用或进一步加工的需要。如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形，陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存，如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下，以防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要，各种机械化干燥器越来越广泛地得到应用。

发展简史远古以来，人类就习惯于用天然热源和自然通风来干燥物料，完全受自然条件制约，生产能力低下。随生产的发展，它们逐渐为人工可控制的热源和机械通风除湿手段所代替。

20世纪初期，乳品生产开始应用喷雾干燥器，为大规模干燥液态物料提供了有力的工具。40年代开始，随着流化技术的发展，高强度、高生产率的沸腾床和气流式干燥器相继出现。而冷冻升华、辐射和介电式干燥器则为满足特殊要求提供了新的手段。60年代开始发展了远红外和微波干燥器。

行业现状干燥设备在石化企业中的应用非常普遍，是为石化企业服务的，因此，受行业经济的影响比较大。石化行业整体经济运行并不乐观，对干燥设备行业是一个挑战。真正受到较大冲击的是小企业，大企业并没有受到太大影响，有的大型企业只是利润空间缩小了一些，产值并没有下降。这说明，抵抗冲击的能力，大企业要比小企业强的多。

市场前景干燥设备的科技含量初显出主导作用。2004年以来，受全国化工发展形势持续向好带动，干燥设备市场形势稳中看好，生产企业普遍获得了较好的经营业绩。干燥设备服务化工行业的显著特点是技术含量的作用日益突出。这与过去销售产品主要靠价格竞争已有很大不同。其中，一些干燥设备技术含量高，注重发展新品的厂家，效益日渐提升；相反，一些产品技术含量低，新品和新技术开发能力弱的企业，效益开始下滑。

市场反应显示，化工行业期待干燥设备制造业按照高品质、低能耗、环保型的要求调整产品结构，进一步加强基础研究，夯实应用研发的基础。在技术方面，加强自动化、测试、制造工艺和材料材质外观设计等方面的研究。在应用研发方面，既要注重国际间的交流与合作，又要注重知识产权的保护；既要注重新技术、新应用领域的开发，又要注重传统工艺和传统应用领域的革新和创新。

介绍去湿的方法按作用原理可以分为机械法、热物理法和物理化学法三种。一般情况下热物理法去湿称为干燥, 干燥就是利用热能使湿物料中的湿分 (水分或其他溶剂) 汽化, 水汽或蒸汽经气流带走或由真空泵将其抽出除去, 而获得固体产品的操作过程。对湿物料进行干燥时, 有两种干燥过程, 一种是表面汽化过程, 热量从周围环境传递至物料表面, 使表面湿分蒸发另一种是内部扩散控制过程, 物料内部湿分传递到物料表面, 然后再蒸发。物料的干燥速率由上述两个过程中速率较慢的一个控制。

通过物料干燥特性试验可知, 物料干燥过程可以分为三个阶段。第一阶段为物料预热阶段, 在此期间主要是对湿物料进行预热, 同时也有少量湿分汽化, 物料的温度很快升到近似等于湿球温度;第二阶段为恒速干燥阶段, 此阶段主要特征是热空气传给物料的热量全部用来汽化湿分, 物料表面温度一直保持不变, 湿分则按一定速率汽化;第三阶段为降速干燥阶段, 此时物料的干燥速率由内部扩散过程控制, 热空气所提供的热量只有一小部分用来汽化湿分, 而大部分则用来加热物料, 使物料表面温度上升, 但是干燥速率则逐步降低, 直至达到平衡含湿量为止。

随着工农业的迅猛发展, 干燥设备工业正不断成熟和壮大, 成为机械工业中一个具有蓬勃生机的新兴行业。需进行干燥的既有数千万吨的大批量物料, 也有年产仅几十公斤的贵重物品;因而既有一些大型干燥设备以适应独特的工艺要求和生产能力, 又有一些中小型通用干燥设备。干燥设备广泛应用于化工、建材、食品、药物及生化等行业。1

干燥设备的分类干燥设备的种类繁多, 根据操作压力、操作方式、传热原理、加热方式、构造等的不同可以将干燥设备归于不同的类别。按操作压力可以分为常压式和真空式两类;按操作方式可分为间歇操作和连续操作两类;按传热原理可分为传导加热式、对流加热式、辐射传热式和高频加热式等几类;按加热方式可分为直接加热式和间接加热式两类;按构造可以分为喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器、桨式干燥器、箱式干燥器及旋转闪蒸干燥器等。1

工作原理干燥过程需要消耗大量热能，为了节省能量，某些湿含量高的物料、含有固体物质的悬浮液或溶液一般先经机械脱水或加热蒸发，再在干燥器内干燥，以得到干的固体。

在干燥过程中需要同时完成热量和质量(湿分)的传递，保证物料表面湿分蒸汽分压(浓度)高于外部空间中的湿分蒸汽分压，保证热源温度高于物料温度。

热量从高温热源以各种方式传递给湿物料，使物料表面湿分汽化并逸散到外部空间，从而在物料表面和内部出现湿含量的差别。内部湿分向表面扩散并汽化，使物料湿含量不断降低，逐步完成物料整体的干燥。

物料的干燥速率取决于表面汽化速率和内部湿分的扩散速率。通常干燥前期的干燥速率受表面汽化速率控制；而后，只要干燥的外部条件不变，物料的干燥速率和表面温度即保持稳定，这个阶段称为恒速干燥阶段；当物料湿含量降低到某一程度，内部湿分向表面的扩散速率降低，并小于表面汽化速率时，干燥速率即主要由内部扩散速率决定，并随湿含量的降低而不断降低，这个阶段称为降速干燥阶段。此外，技术进步还将扭转国内干燥设备的出口局面。中国干燥设备尚未形成出口规模，出口量还不及总量的5%，且主要销往东南亚。但据预测，随着技术发展，未来几年内中国出口干燥设备占总产量的比例将由5%提升至10%，外销市场也将由东南亚拓展到欧美。国内大型干燥设备制造与国际水平存在较大差距的局面由此可望改善

设备分类用于进行干燥操作的设备。类型很多。根据操作压力可分为常压和减压（减压干燥器也称真空干燥器）。根据操作方法可分为间歇式和连续式。根据干燥介质可分为空气、烟道气或其他干燥介质。根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式可分为并流，逆流和错流。

按操作压力按操作压力，干燥器分为常压干燥器和真空干燥器两类，在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程，且可降低湿分沸点和物料干燥温度，蒸汽不易外泄，所以，真空干燥器适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合。

按加热方式按加热方式，干燥器分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。对流式干燥器又称直接干燥器，是利用热的干燥介质与湿物料直接接触，以对流方式传递热量，并将生成的蒸汽带走；传导式干燥器又称间接式干燥器，它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量，生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类干燥器不使用干燥介质，热效率较高，产品不受污染，但干燥能力受金属壁传热面积的限制，结构也较复杂，常在真空下操作；辐射式干燥器是利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波，被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥；介电式干燥器是利用高频电场作用，使湿物料内部发生热效应进行干燥。

按运动方式按湿物料的运动方式，干燥器可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式；按结构，干燥器可分为厢式干燥器、输送机式干燥器、滚筒式干燥器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、回转式干燥器、流化床式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器、喷雾式干燥器以及组合式干燥器等多种。

设备选型1.物料的理化特性--形态、含水量、含水性质、结晶水、粒度、容重、粘性、热敏性、软化点、相变点、触变性、毒性、腐蚀性、异味、 可燃性、易爆性、静电性、透气性、团聚性、晶体或颗粒的易粉碎性...

2.物料的干燥特性--在拟选干燥条件下的干燥曲线、临界含水率、平衡含水率。

3.干燥产量要求及远景规划。

4.物料商品价值及干燥效果对其的影响。如产品水分、污染、温度、磨损、粉化、粉碎、复水性...等对商品价值的影响。

5.对物料回收率的要求。

6.物料干燥过程的上下序工艺。（涉及给、排料的状态方法）

7.物料过去的干燥方法或类似产品的干燥方法。

8.可利用的热源（煤、燃油、电、煤气、液化气、天然气）

9.安装场地大小，有无特殊要求。

10.环保要求--对粉尘排放、噪音、振动、异味、挥发物...等的限制条件。

11.可能投入的采购资金量，当地人工、土地、能源价格。

12.用户的操作人员水平及维修能力。

13.当地年均气温、湿度。2

应用领域石油及化学工业：聚合、缩合、蒸馏、熔融、脱水、强制保温。

油脂工业：脂肪酸蒸馏、油脂分解、浓缩、酯化、真空脱臭。

合成纤维工业：聚合、熔融、纺丝、延伸、干燥。

纺织印染工作：热定型、烘干、热容染色。

非织造工业：无纺布。

饲料工业：烘干。

塑料及橡胶工业：热压、压延、挤压、硫化成型。

造纸工业：干燥、波纹纸加工。

木材工业：多合板、纤维板加压成型、木材干燥。

建材工作：石膏板烘干、沥青加热、混凝土构件养护。

机械工业：喷漆、印花烘干。

食品工业：烘烤、加热。

空调工业：工业厂房及民用建筑采暖。筑路工业：沥青熔化、保温。

制药工业：烘干。

轻工业：生产油墨、洗衣粉。

发展趋势干燥器的未来发展将在深入研究干燥机理和物料干燥特性，掌握对不同物料的最优操作条件下，开发和改进干燥器；另外，大型化、高强度、高经济性，以及改进对原料的适应性和产品质量，是干燥器发展的基本趋势；同时进一步研究和开发新型高效和适应特殊要求的干燥器，如组合式干燥器、微波干燥器和远红外干燥器等。

干燥器的发展还要重视节能和能量综合利用，如采用各种联合加热方式，移植热泵和热管技术，开发太阳能干燥器等；还要发展干燥器的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现；另外，随着人类对环保的重视，改进干燥器的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等，也将是需要深入研究的方向。

中国国内干燥设备科技含量的提高，正在产生令人欣喜的效果。长期以来，国内干燥设备行业一直有这样的特点：生产规模小，入门门槛低，整体技术含量不高，全行业年销售收入500万元以下的企业约占60%以上，年销售收入过千万元的厂家仅占5%～8%，产品档次普遍偏低、雷同。但如今，高科技含量产品正在催生干燥设备制造业骨干企业的涌现。这很可能是该领域摆脱恶性价格竞争，改变企业规模小而分散的现状，进行行业自然整合的信号。通过技术竞争，走强强联合、优胜劣汰的道路，培育出业内实力的领袖型企业，也许指日可待了。

我国已经对干燥器提出了很多的质量要求，不仅仅是生产厂家包括各个组件的厂商同样也是国家已经对其提出了同样的措施。以此，我们将会在2013年以及随后的时间里将会看到更多的改观。

太阳能干燥设备为一个新的发展方向它的投资小，效益明显，较为环保方便控制，可以广泛应用于低温干燥的各个行业。2

技术特点第一是需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点。

第二是要熟悉传递工程的原理，即传质、传热、流体力学和空气动力学等能量传递的原理。

第三要有实施的手段，即能够进行干燥流程、主要设备、电气仪表控制等方面的工程设计。

安装操作安装操作流程

一、一般规定

第1条转载机、破碎机司机必须经过培训，达到“三懂”（懂结构、懂性能、懂原

理）、“四会”（会使用、会维护、会保养、会处理故障），经培训考试合格，

取得合格证后，方准上岗操作。

第2条与工作面刮板输送司机、运输巷带式输送机司机密切配合，统一信号联系，

按顺序开、停开有大块煤、矸在破碎机的进料口堆积外溢时，应停止工和面刮板

输送机运转若大块煤，矸不能进入破转机或有金属物件时，必须停机处理。

二、准备、检查与处理

准备：

1、工具：扳手、钳子、螺丝刀、小锤、铁锹等；

2、必要的备品配件：各种短接链、链环、螺栓、螺母、破碎机的保险销子等；

3、润滑油、透平油。

检查与处理：

1、电动机、减速器、液压联轴节、机头、机尾等各部分的联接件必须齐全、完好

、紧固减速器、液压器轴节应无渗油、漏油，油量要适当；

2、信号必须灵敏可靠，没有信号不准开机喷雾洒水装置要保证完好；

3、电源电缆、操作线必须挂整齐，无受挤压现象；

4、机头附近的煤、矸石、杂物及电动机、减速器煤尘必须清扫清净；

5、工作面刮输送机机头与转载机机尾的搭接要合适；

6、刮板链板紧要适中，刮板及螺丝必须齐全紧固；

7、转载机行走小车必须平稳可靠；

8、转载机桥身部分情况下开机时，各部伯的运转应无异常声音，刮板、链条、连

接环应无扭挠、扭麻花、弯曲变形；

9、破碎机、破碎机处的巷道支护必须完好，牢固；

10、破碎机的安全保护网及保护装置，要保证不变形不失效、安全可靠；

11、转载机、破碎机处的巷道支护必须完好，牢固。

三、操作及其注意事项

试运转

1、合上磁力起动器手把送电；

2、手按按钮点开二、三次；

3、起动、空转1~2周；

4、转载机、破碎机联合运转；

5、检查无异常、发出开机信号；

6、运行中机械和电动机要无震动，声音和湿度要正常，各轴承温度不超过75℃，

电动机温度不得超过厂家规定；

7、转载机的链条松紧必须一致，在满负荷情况下，链条松紧量不允许超过两个链

环长度，不得有卡链、跳链现象；

8、转载机联转节的易熔塞或易炸片损坏后，不得用木头或其它材料代替；

9、破碎机的保护网安全装置应保持完好，在工作过程中要经常检查，如有损坏应

立即停机处理；

10、转载机的机尾保护等安全装置必须保证完好；

11、移转载机

（1）清理机尾、机身两侧及过桥下的浮煤、浮矸；

（2）保护好电缆、水管、油管、并吊挂整齐；

（3）检查巷道支护，在确保安全的情况下推移转载机；

（4）行走小车与带式输送机机尾架要接触良好，不跑偏，移设后搭接良好，防止

大块煤矸砸伤胶带，保证煤流畅通；

（5）移转载机后，机头、机尾要保持平、直、稳、千斤顶活杆要收回。

发展趋势趋势之一: 组合干燥在干燥设备中，每一种设备均有各自的优缺点，也由于干燥设备的特点，在采用单一干燥设备时使其在应用中会遇到这样的问题：(1)不能达到水分要求；（2)采用单一干燥设备不能达到成形要求；(3)采用单一干燥器能耗较 高；

例如，采用红外线、热气流与微波三者干燥会得出以下结论:(1)由于在干燥过程中，干燥粒子被流态化或动态化，很容易使物料与热空气进行均匀充分混合；(2)常规干燥耗电比微波干燥相对较低；(3)由于干燥机理不同，常规干燥中物料的干燥速率比微波干燥低，尤其干燥一些后期脱水较困难的物料时，不但速度缓慢，对物料的品质也会产生一定影响。因而有人对不同干燥方法的干燥曲线进行了研究，其认为：微波干燥其含水率是连续下降，干燥过程绝大部分处于快速脱水阶段，前期和后期干燥曲线曲率变化较快。干燥前期气流干燥和微波干燥的干燥速率很接近，因此可以考虑采用气流干燥，既降低了成本费用，又可以达到预期的干燥效果。

趋势之二: 闭式循环在制药与化工行业生产中，被干燥物料使用的料液往往是含有有机溶剂的物料，或者是易氧化、易燃、易爆的物料，有的还可能是有毒的物料。这些物料在常规干燥设备中使用就会产生两个问题：(1)有毒物料泄露的环保问题；(2)一些高浓度挥发性或有些易氧化物料在干燥时极易爆炸，造成设备本身破坏或操作人员受伤。常规干燥所暴露的问题呼吁着整个干燥系统须用闭式循环来应对，对当前大规模工业化生产而言，闭式循环也是部分物料干燥生产发展的一个方向。

趋势之三: 强化干燥上述第一种方法可应用于气流干燥，将直管气流干燥改成脉冲气流，使被干燥粒子在脉冲气流的作用下多次加速，强化传热传质过程；又可应用于喷雾干燥的进风装置，达到控制雾化的运动状况。

上述第二种方法可应用：(1)在喷雾干燥方面，可研制高粘度物料的雾化器，也可研究进气分布装置，使干燥塔中心与塔壁的气速基本一致，减少喷雾干燥的粘壁;

(2)在流化干燥中，添加旋转分隔板，其从流化床中部开始旋转分隔至出料口。湿物料从流化床中部加入，在旋转分隔板控制下，物料从进口至出口一边流化一边运动，而不会断路，因此物料在流化床中的停留时间均匀。3

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学