无机材料工艺原理06脱水与干燥.ppt

无机材料制备工艺原理,脱水与干燥,本部分讲授内容,概述 知识延伸有关研究与开发的想法 常规干燥及脱水方法可脱水类型 干燥制度的制订及示例 常用的干燥方法 干燥技术的应用及设备厂的管理,概 述,无机非金属材料生产过程中，原料或半成品中常含有高于工艺要求的水分，需要脱去其中的部分水分，以满足生产工艺的要求。,概 述,脱水方式 液液脱水前章介绍的的压滤脱水法 固气脱水冷冻干燥 液气脱水干燥,脱水方法,重力脱水：根据水与物料的密度不同而脱水；机械脱水：加热脱水：水的蒸发为主,干燥定义,使含水物料（如湿坯、原料、泥浆等）中的液体水汽化而排除的过程，称为干燥。完成干燥过程的机械设备，称干燥器。,干燥定义扩充,通常，人们把采用热物理方法去湿的过程称为“干燥”，其特征是采用加热、降温、减压或其它能量传递的方式使物料中的湿分产生挥发、冷凝、升华等相变过程与物体分离以达到去湿目的。,干燥技术,传统工业的干燥技术有：厢式干燥、隧道干燥、转筒干燥、转鼓干燥、带式干燥、盘式干燥、浆叶式干燥、流化床干燥、喷动床干燥、喷雾干燥、气流干燥、真空冷冻干燥、太阳能干燥、微波干燥和高频干燥、红外热辐射干燥等。,干燥技术,近年来国际上的新型干燥技术：脉冲干燥、对撞干燥、冲击穿透干燥、声波场干燥、超临界流体干燥、过热蒸汽干燥、接触吸附干燥等。,干燥方法,自然干燥法：将湿堆置于露天或室内的场地上，借助风吹和日晒的自然条件使物料得以干燥的办法。成本低，但干燥速度慢，产量低，劳动强度大，受气候影响大，难以适应大规模的工业生产。,干燥方法,人工干燥法：也称机械干燥，将湿物料放在专门的设备中进行加热，使物料的水分蒸发而得以干燥。特征：干燥速度快，产量大，不受气候条件的限制，便于实现自动化，适合于工业生产。,为什么要进行干燥与脱水应用,干法粉磨水泥生料时，水分2%，否则会大大降低磨机的粉磨效率陶瓷、耐火材料和砖瓦等半成品的坯体，在入窑前也须干燥，否则会造成产品开裂的事故。问题：玻璃的生产过程中是否也要对原料进行干燥？,为什么要干燥？,对于陶瓷坯体而言，干燥的主要目的在于：提高生坯强度，便于后续工艺的进行；提高釉浆的吸附能力；使坯体具有较小的入窑水分，提高烧成速度，减少能耗；提高产品的质量,知识延伸：干燥的地位与作用,干燥利于产品的储藏、运输和使用；干燥利于提高产品的质量和价值、减轻劳动强度、降低成本和能源消耗；发达国家的干燥的能耗点工业能耗的14%，有些行业的干燥能耗甚至占到生产总耗能的35%；我国2001年干燥设备制造业创17亿元的产值（相当于1986年的24倍），出口总值达2000万元人民币；,干燥技术的特点,干燥技术开发及应用要具备的知识和技术：需要了解被干燥物料的理化性质和产品的使用特点；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原理；实施手段，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；,干燥技术的特点,干燥技术目前还缺乏能够精确指导实践的科学理论和设计方法，实际应用中，主要依靠经验和小规模试的数据来指导，其原因如下：一些所依托的基础学科（主要是隶属于传递工程范畴的学科）本身就具有实验科学的特点；很多干燥过程是多种学科技术交汇进行的过程，牵涉面广、变数多、机理复杂，单凭理论计算来进行工程设计是不可靠的；干燥物料的种类多，其理化性质也各不相同，也要用实验来确定相应的干燥性质。,干燥技术的革新及未来发展趋势,总体概况干燥是一项起源于史前的操作，人们一般不会把它与创新联系起来。各种待干燥产品都可以用现有技术进行干燥，对业外人士来说，很难理解对干燥及脱水技术进行创新及研发的必要性。干燥能够吸引的研发资源相当低，在经济规模上低于其其分离技术一个数量级。美国每年有250余项专利标题中含有干燥机、干燥技术，相当于膜分离、结晶、吸附、蒸馏等单元操作的10倍。,干燥技术的革新及未来发展趋势,创新的类型及共有特征字典上对创新的定义：新事物的引出；新思想、新方法、新设备注意：没有用更好的、高级的、先进的、经济的、高质量的等诸如此类的形容词来限定创新。亦即：以一个发明为开端的过程，伴随着该发明的发展，最终在市场上形成一种产品、方法或服务。,干燥技术的革新及未来发展趋势,创新至少应包括如下一点以上的属性：此前没有的制造、发明的产品或方法；比现在技术具有更高的生产率；品质更好或品质控制更可行，效果更好；减少设备占用的环境空间；操作更安全；效率更好（使成本降低）；总成本降低。,干燥技术的革新及未来发展趋势,特点：对于生存周期比较短的工业产品或技术（例如一些电子或计算机产品，其半衰期往往小于一年），创新是至关重要的。对于半衰期较长的工业技术（如干燥技术，半衰期达1020年），创新出现得很缓慢，且不容易被接受。,干燥技术的革新及未来发展趋势,创新的阶段：初期：价值来源于迅速的商业化；发展期：价值来自提高产量、技术及服务；成熟期：价值来自逐步停止该技术及接纳更新的技术。注意：当一项目前可行的技术在性能上达到其极限时，生产管理者必须适时地缩减直至停止生产。,干燥技术的革新及未来发展趋势,创新的品质特性：创新建立一种全新的产品类型；创新是现存的产品种类的第一种；创新代表现存技术的重大改进；创新是现在产品、工艺的适度改进；,干燥技术的革新及未来发展趋势,干燥技术创新实例机械脱水电渗透脱水（EOD）：将直流电场用于胶质悬浮液中；间断式电渗透脱水：通过电极短路，周期性地中断能量供给，原理上该方法比持续式更有效；真空过滤与电渗透脱水相结合：包括连续式与间断式；组合脱水：电渗透加超声；辅助振动式微过滤脱水技术,干燥技术的革新及未来发展趋势,干燥方法脱水流化床干燥机：颗粒、浆状或膏状物料；喷动床干燥机：大颗粒物料（谷物）；射流冲击干燥机：纸张、胶片、纺织品等回转圆筒干燥机：冲击流干燥机：有利于提高热质传递速率喷雾干燥机：世界各地已有20000多套；间歇式干燥机,干燥技术的革新及未来发展趋势,小结学术界与工业界的合作最有可能导致未来干燥和脱水技术的提高；大部分创新都是进步的，并由市场牵引驱动。由技术推动的革命性创新将越来越少，因这种创新的市场渗透较困难且难以预测。建立既考虑传递现象，又能预测产品品质的数学模型，将成为开发新型干燥机很有价值的工程设计工具。当然应有实验室的试验及中试试验。,一些有关研究与开发的想法,研究模式“闭环”模式,一些有关研究与开发的想法,研究模式“闭环”模式，这不是人们所希望的，尤其是在工程技术领域。因为纯粹从学术角度同发、为学术而学术的研究不可能将有效益的技术进步带给社会。大多数国家，大学研究资金来源于政府的资助，因此学者们几乎没有寻求与工业应用合作的动力。发表并提高其研究论文的引用效率常常成为研究的主要目标。,一些有关研究与开发的想法,研究模式理想的工程研究模式,一些有关研究与开发的想法,理想的工程研究模式该模式描述了校企之间的合作如何导致有效的技术传递。除了工业办以及社会对研究工作提供切实的资助外，学术研究与工业界人士在研究工作的每一阶段都必须保持紧密的联系。研发工作的受益者应该将直接受益或间接收益的一部分拿出来进行投资，以促进进一步的学术研究。,一些有关研究与开发的想法,干燥研发的特点一个多规律且相互关联的领域，研发结果应与工业开发应用紧密联系起来。排列的标准及其所占份量决定了最终的排列结果，这对评价单位的名誉产生了相当的影响，从而影响了这些单位在吸引高素质学生、争取研究基金及毕业生支持母校等方面的效果。获得研究经费的货币价值常常被用来衡量研究工作的水平与质量的标尺。研究工作所产生的生产力以及影响力。,一些有关研究与开发的想法,科学研究中应注意的：自然界并没有按化学、物理、生物学、工程等人为的分类形式存在，对真实世界的认识需要跨越认为界定的知识范畴；交互式与交叉式的教育与研究日趋重要；交往能力、团体合作能力、多方面的训练经历与应用研究是非常重要的训练科目。,干燥技术坯体中水的类型,机械水（游离水）；物理化学结合水（吸附水）；化学结合水,坯体中的水的类型,自由水（游离水）：分布在颗粒之间和毛细管中，结合松驰，较易排除吸附水：附着于颗粒表面，其数量与环境温度和湿度相关，并有一定的平衡关系，即随周围介质条件可逆性地变化 结合水：包含在矿物的分子结构中，结合牢固，排除时需要较大能量,干燥技术坯体中水的类型,一定干燥条件下，物料中的水分按能否除，可分为自由水分和平衡水分。干燥过程中可除去部分称为自由水分。物料中的水分是自由水与平衡水之和。,传质传热过程,干燥过程既是传热过程，又是传质过程。传热过程：通过物料表面将热传给物料，再以传导的方式向内部传送，物料表面水分获得热量后汽化。传质过程，物料表面的水蒸气向干燥介质中移动的气相传质（外扩散过程）；内部水向表面扩散内部传质（内扩散过程）。,干燥方法与应用,人工干燥方式的热源类型：外热源法：在物料的外部对物料表面加热，使物料受热，水分蒸发，而得以干燥。内热源法：将湿物料放在高频交变的电磁场中或微波场中，使物料本射的分子产生剧烈的热运动而发热，或使交变电流通过物料而产生热量，物料中水分蒸发，物料本身得以干燥。,干燥的三个阶段,预热阶段：物料表面被加热，温度升高，水分开始蒸发，干燥速度不断增加；等速干燥阶段：物料中非结合水排出，产生收缩。该阶段终了时，物料中所含平均水分量称为临界水分，它是该阶段进入降速干燥阶段的转折点。,干燥的三个阶段,降速干燥阶段：主要排除吸附水，物料不再产生收缩，故只增加气孔。该阶段结束时，物料所含水分称为最终水分。平衡状态：当坯体水分达到最终含水量时，坯体水分与环境的交换呈平衡状态，此时，干燥速度为零，延长干燥时间仅仅是增加热能的消耗。,干燥过程曲线图,升速干燥 坯体表面被加热，水分不断蒸发；等速干燥 水分由坯体内部迁移到表面的内扩散速度与表面水分蒸发扩散到周围介质中去的外扩散速度相等；降速干燥,最终含水率的影响因素,最终含水率与周围介质的温度、相对湿度和坯料组成有关。最终含水率过高，则坯体强度不够，降低窑炉效率，过低则在干燥后坯体会在大气中吸湿，或在施釉过程中急剧吸水，造成坯体表面膨胀，是施釉后开裂的主要原因之一。,干燥装置及方法,外热源法的加热方式：对流干燥法：用热空气或热烟气作为介质以对流的方式对物料表面进行加热。辐射干燥法：称用红外灯、灼热金属或高温陶瓷表面产生的红外线，对物料表面进行加热。对流辐射加热：上述两种加热方式的综合，既有对流加热，又有辐射加热。,影响干燥速率的因素,外扩散速率：这常决定于干燥介质的温度、湿度和流态（流速的大小和方向）以及物料的性质。干燥介质的温度越高（相对湿度就越小），流速越快（边界层应越薄），外扩散速度越大。内扩散速率：湿扩散（由浓差决定）与热扩散（由温差控制）。,影响内扩散速率的因素,干燥方法：若水分梯度与温度梯度和热扩散方向相同，水分移动速度将是湿扩散速度加上热扩散速度；坯料性质：瘠性料越多，颗粒越粗，毛细管也愈大，水分的扩散速度也愈大；坯体温度：坯体温度高，水的粘度小，坯体表面的致密度：外扩散过快时，往往造成表面收缩过大，使坯体表面致密，增加了湿扩散的阻力，降低了干燥速度。,影响外扩散速率的因素,气体介质及坯体表面的蒸汽分压；气体介质及坯体表面粘滞气膜的厚度、能量的供给方式等；通常以增加气体介质的流速，改变气体介质的流动方向和坯体表面的角度，降低周围环境介质的分压，增加能量的输入来提高外扩散速度。,干燥过程中坯体的收缩与开裂,干燥速度的增加应以保证坯体不变形、不开裂 为前提。坯体在干燥过程中，随着自由水的排出，被水膜隔离开的颗粒逐惭相互靠近，坯体不断产生收缩，当坯体中颗粒之间直接接触，产生摩擦，且颗粒之间的摩擦力大于毛细管中水的表面张力时，收缩就停止了。,干燥过程中坯体的收缩与开裂,若坯体干燥过快或不均匀，内外层或各部位由于收缩不一致而产生内应力收缩应力；当收缩应力超过塑性状态坯体的屈服值时，坯体发生变形；当收缩应力超过塑性状态坯体的破裂点或超过弹性状态坯体的强度值时，坯体就会开裂。,干燥过程中坯体的收缩与开裂,为了防止变形或开裂，既要调整坯料，降低收缩率，更要特别注意坯体在收缩阶段（等速干燥阶段）的干燥制度。,干燥过程中坯体的收缩与开裂,除了干燥速度外，引起不一致收缩的原因：坯体不同部位，由于厚薄不匀，受热先后不同等因素，水分排出的速度不同；干燥前坯体的水分分布不均匀或含水量太大；成型中颗粒的定向排列，或坯料混合不均匀造成粘性物质分布不均匀，颗粒分布不均匀；坯件与托板接触部位，坯体收缩受到托板的机械抑制作用；,干燥过程中坯体的收缩与开裂,坯体形式设计不合理，在厚薄变换处，孔洞部位，形状改变部位，凹凸不平部位等产生应力集中；成型、修坯过程中各部位受力不均匀，存在密度差或残留应力；阳离子的种类影响收缩率的大小。因此，在选择干燥方法和制订干燥制度时，须根据坯料特性、成型工艺、制品大小、形状厚度、干燥设备等因素，给予综合考虑。,干燥技术干燥制度,干燥制度是指坯体在各个干燥阶段中所规定的干燥速度（干燥时间）。热空气干燥法，通过介质的温度和湿度、空气流速和流量等参数来控制干燥制度。对于工频电热干燥法，则通过调节电流密度来控制干燥速度。,干燥制度,干燥条件总和，包括干燥时间、干燥温度和相对湿度、砖坯干燥前后的残余水分要求等，一般根据实验数据来确定。可塑法成型的坯体，干燥前的机械强度很低，不超过0.05MPa，体积收缩达10左右，因此干燥速度不能太快。多熟料和熟料坯体的机械强度约为1.55.0MPa，体积收缩一般小于68，不经干燥直接入窑烧成的实例也偶见。,干燥技术-干燥制度确定原则,获得无干燥缺陷的坯体。应控制坯体各部分的含水率在干燥过程中差别不大，使应变均匀以避免应力集中，必须使坯体在干燥过程中具有适当的干燥速度。加快干燥，节约能源。即生产周期短，单位制品热耗低。干燥过程中寻优问题。,干燥技术-干燥制度的建立,预热阶段：应使干燥器的温度高于其露点（否则坯体表面会因为有水分凝结而“回潮”或肿胀造成坯体开裂），但温度也不能过高，否则，水分子的热运动使粘土的结合强度下降，特别是坯体含水率较高或存在凝聚水时，强度下降更显著。通常预热阶段的温度一般4045。,干燥技术-干燥制度的建立,等速干燥阶段此时坯体易发生干燥收缩，易引起变形或开裂。应根据坯料的干燥敏感性（坯料的收缩大小，可塑性，分散性，被吸附的阳离子的种类和数量等因素）、坯体的形状、大小和厚度，坯体的原始含水率和临界水分等因素来确定最大干燥速度。当然最大干燥速度的确定还取决于干燥方法、干燥器的类型和结构以及干燥的均匀程度。,干燥技术,降速干燥阶段由于坯体收缩很小，不会产生较大的收缩应力，故可适当提高干燥速度以加速干燥。降速干燥阶段的时间取决于干燥的最终水分和整个干燥器内坯体干燥的均匀程度。坯体干燥终了时的平衡水分，不仅取决于粘土的结构和吸附能力，同时还取决于周围介质的温度和湿度。坯体干燥的最终水分过低（比平衡水分小得多时），坯体在存放过程中还会由空气中吸收水分（返潮），甚至还可能膨胀开裂。,干燥技术热空气干燥制度示例,1.控制参数（1）干燥介质的温度和相对湿度；（2）干燥介质流速、流量和流向：（3）物料的含水率：各种物料的入干燥器水分和出干燥器水分应符合工艺规定。（4）干燥时间：通过控制不同干燥阶段中介质温度、相对湿度、流速、流量等来实现的。,干燥技术热空气干燥制度示例,2.干燥制度类型：（1）高温低湿干燥法：在整个干燥过程中，干燥室内始终保着低湿度、高温度的条件，干燥速度仅由变换空气的温度来控制。控制容易，干燥较快，适用于小型薄壁制品和含瘠性料较多的坯体，但由于温度高、湿度低、坯体表面水分蒸发较快，易造成坯体变形和开裂。,干燥技术热空气干燥制度示例,2.干燥制度类型：（2）温度逐渐升高干燥法：不特别控制湿度。温度逐渐升高，坯体内外温差及水分差也小，适用于大型厚胎和收缩大的坯体干燥，但是干燥时间较长（约延长了2030%）。,干燥技术热空气干燥制度示例,2.干燥制度类型：（3）控制湿度干燥法：初采用湿热空气来加热湿坯，以抑制坯体表面的蒸发速度。待湿坯内外被均匀地加热后，再降低空气的湿度，提高其温度，使坯体内获得均衡的扩散，避免内外收缩不均产生应力而导致开裂，变形。达到临界水分点后，进一步降低湿度，提高温度。为大型厚胎制品的理想干燥制度。注意：操作初期为了防止水分凝结在坯体表面而导致龟裂，需要加大干燥室内空气的流动速度，促使坯体表面温度快速上升，防止凝露现象。,干燥技术热空气干燥制度示例,3.注意事项必须按制品种类和含水率的大小，分类进入干燥器。控制物料入烘水分；严格控制干燥介质的温度、湿度和流速，尤其是大型厚胎制品更应精心操作。干燥结束时，须测定物料的残余水分。大中型产品坯体的出烘温度，高温季节不得高于车间温度10，其他季节不得高于20。,干燥装置及方法,无机非金属材料工业中应用最广泛的是对流加加热，加热物料的介质称为干燥介质，它通常是热空气或热烟气。,干燥装置及方法,浆体的脱水设备：重力或机械脱水的方法或喷雾干燥的方法进行；普通物料的脱水：以干燥的方式进行，常采用回转式、流态化式、悬浮式等设备。坯体的干燥设备：采用烘房、隧道式、链式、转盘式、推板式等干燥设备。,注意不同物料的干燥要求,粘土的干燥温度400，以保持其可塑性。煤的干燥温度200，以防止其挥发份逸出。矿渣的干燥温主700，以防止出现反玻璃化而失去活性。,干燥方法蒸气干燥,蒸气干燥,隧道干燥,隧道干燥器示意图1湿坯进口，2干燥小车，3干燥介质进口，4干坯出口5拉开式门。6回车道，7干燥介质出口，8转向拖车,链式干燥,楼式链式干燥器示意图1批件入口，2批件出口,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥的特点：优点：单台处理量大（每小时可处理90m3左右的液体）；物料受高温的时间短，可处理热敏性物料；产品的球形度好，且粒度可在一定范围内调节；过程简单，不需要在干燥后粉碎、筛选。,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥的特点：缺点：与其它干燥设备相比，喷雾干燥装置存在着干燥室强度较低（相对能耗较大；体积较大），操作要求高等缺点。,干燥方法喷雾干燥,我国喷雾干燥器生产现状：已有20余家制造企业，并有少量出口，主要是到东南亚及韩国。可生产从5kg/h到26000kg/h规模的成套设备；与国外相比，主要差距表现在外观与配套设备（如风机）的耐用性方面。但价格差距大，故具有明显的竞争力。,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥离心式喷雾干燥机，在中国已广泛应用，中国已掌握其设计制造技术，可以设计制造100t/h喷雾量以下的装置。此机型的特点：流通量大、不易堵塞、操作性能稳定、能耗较小、单台生产能力大、产品粒度均匀，是喷雾干燥机中的主流机型。主要用于火电厂烟气的脱硫、造纸厂废液处理、垃圾焚烧及大型化工产品的干燥，如偏硅酸钠、白炭黑生产等。,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥压力式喷雾干燥机，在中国已广泛应用，中国已掌握其设计制造技术，可设计塔径10m以下的干燥装置。,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥气流式雾化器主要用于实验室和中间工厂的物料干燥。对于难以雾化的膏状物和糊状物，只有气流式喷嘴适用。由于此型的雾化用动力消耗较前两者大58倍，故大生产一般不采用。,干燥方法喷雾干燥,近年来喷雾干燥装置的进展组合式三级干燥装置高含糖类物料的喷雾干燥装置生物化学类喷雾干燥装置环保类喷雾干燥装置氧敏性物料的喷雾干燥装置,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥附属设备的进展回收系统旋风分离器袋滤器尾气洗涤器,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥附属设备的进展加热系统蒸汽加热器燃油热风炉燃煤热风炉,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥附属设备的进展细粉回收系统,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥附属设备的进展加热系统蒸汽加热器燃油热风炉燃煤热风炉,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥附属设备的进展细粉回收系统,干燥方法喷雾干燥,喷雾干燥操作过程：在喷雾干燥中，悬浮体在热气中通过一个喷嘴系统（压力喷嘴、双流体喷嘴），在逆流加工反应箱中被干燥。,喷雾干燥,喷雾干燥系统,1干燥塔2高压喂料泵3泥浆喂料管4雾化喷嘴5出料口6燃烧炉设备7旋风分离器8袋过滤设备9风扇10尘回收系统11振动筛12剩余水分测量13控制和调节组,干燥方法,喷雾干燥,回转式干燥,广泛应用于水泥行业中，可连续干燥砂子、矿渣、粘土等粉状、颗粒状或小块状物料。干燥介质燃烧室中产生的高温烟气，可用不同的方法将进入烘干机的气流温度调整到工艺要求的温度。废气的温度，原则上应保证其经过收尘设备、排烟设备进入大气时，不低于露点温度。在烘干机转筒内设有金属扬料板、格板、链条等附加装置，以改善物料在其内的运动状况，加强物料与气流之间的热交换，。,回转式干燥,回转烘干机流程图 1料仓，2皮带运输机，3燃烧室，4鼓风机 5烘干机，6旋风收尘器，7排风机，8烟囱,回转式干燥,顺流式回转烘干机：物料脱水强烈，干燥速率较大，物料与介质的终了温度都相对较低。但干燥速率不均匀，物料最终水分受介质湿度的限制，且介质中含尘量较高。适合于初水分较高，并允许强烈脱水及对高温敏感或易燃物料的干燥，如粘土，矿渣，煤等物料。,回转式干燥,逆流式回转烘干机：干燥速率较均匀，物料的终水分低、热效率高、适合于终水分要求很低而又不能强烈脱水的物料，或对高温不敏感的物料的干燥、如砂子、石灰等物料。,流态化烘干燥法,广泛于水泥行业中，用于连续干燥小块或颗粒状物料，如砂子、粘土、矿渣、白云石等。其原理是湿热烟气或热空气通过铺在具有格孔的蓠板上的物料层，当气流速度大于临界速度时，物料呈现流化床状态，气固之间进行剧烈的热交换，物料被烘干至含水分1%-2%。经料封管和振动输送斜槽送至干料库。燃烧室产生的高温烟气在混合室与冷空气混合，形成600左右的烟气后进入烘干机。出烘干机的废气温度约为80，经过旋风除尘器除尘后由排风机排向大气。,流态化烘干燥法,双层流态化烘干机示意图,悬浮烘干法,用于粉末及小颗粒物料的高效烘干设备。具有单位容积产量高，热效率高，占地面积小，操作环境好等优点，但不能烘干块状物料。高温烟气在调整到合适的温度后，以切线方向进入烘干筒体内，湿物料从烘干筒的上端加入，进入烘干筒后在切向气流和自身重力的作用下呈向下的螺旋状运动。烘干后的物料再与废气一起沿切线方向离开烘干筒，随后由分离器和收尘器将二者分离开来。,悬浮烘干法,悬浮烘干法示意图,瞬间气流干燥,原理：这是用高温、高速气流中将滤块、泥浆状含水粉体瞬间进行分散、干燥的干燥设备。用鼓风机发生的压缩空气通过加热器加热到所指定的温度，从瞬间气流干燥机喷嘴以超音速喷向干燥室。根据原料的状态由螺旋加料器、泥浆泵等供给干燥机，用通过喷嘴的高温气流进行分散、干燥。干燥后的粉体被空气输送，于安装在干燥机上部的分级部分保被分离成干品和未干燥品，将干燥品用旋风器，袋滤器进行回收。,瞬间气流干燥,连续瞬间气流干燥机,瞬间气流干燥,瞬间气流干燥,瞬间气流干燥,特点：将气流粉碎机作为干燥机应用，利用高温喷射气流、可连续运转、机内附着很少，干燥效率非常高的干燥机。由于使用高压热风，干燥制品可分散成单一粒子状态。同时，由于干燥是在瞬间进行的，能保持低的制品温度，可以干燥弱热物质及低熔点物质。,辐射干燥法,辐射干燥又称为红外线干燥，它是通过被干燥的物体吸收红外线而加热的，热的传递不受物体表面空气膜阻力的影响，其传热率比对流传热速率可提高几倍，故干燥效率高、干燥速度快、能源消耗低、干燥质量较好、设备占地面积小、易于制造，其应用将日益广泛。,辐射干燥法,许多物体对近红外线的吸收有选择性，而对远红外线则有良好的吸收性能。故采用远红外线干燥，则干燥速度更快，能量消耗也可大大减少。适于干燥薄壁制品及多孔物料，不适合于厚壁制品的干燥，因为在辐射阶段，厚壁制品中心不易被加热，内部温度低于表面温度，热湿扩散相反，增加了内部水分移动的阻力，影响了干燥速度。如果让表面温度过高，蒸发过快，又会引起坯件开裂或变形。,微波干燥法,微波被物质吸收后转变为热能：良导体对微波产生全反射而不吸收；电介质，表面部分反射，其余部分进入介质内部继续传播，极少部分被吸收，故热效应甚微；吸收介质，如水，会吸收微波而转变为热能，即有明显的热效应。利用微波的这个特点，可除去物料中的水分。微波的工业加热装置包括高压整流、微波发生器、波导和微波加热器等部分。,微波干燥法,均匀快速：在吸收介质中微波有较大的穿透能力，并与其中的水分子相互作用而就地产生热，因此，即使形状复杂的坯体，也可实现均匀、快速加热的目的。干燥时，由于表面水分的蒸发，坯体表面的温度易降低，热湿传递方向一致，使干燥速度大为加快。微波加热具有选择性；微波加热使内部加热，故热效率高。,工业微波炉,高频电热干燥法,特点：被干燥的物料内部受热，热传导和湿传导的方向一致，因而有较大的安全干燥速度；物料不需要与电极接触，可以集中加热物料具有一定电气性能的个别部分（如最湿部分）；能量消耗较大，蒸发1kg水需消耗电能10-15kwh，较工频电干燥多23倍，而且设备复杂，设备费用较高。,高频加热,高频加热随着坯体水分的减少而感应发热减少，因此，对于坯体干燥初期（等速干燥阶段）来说是适宜的，尤其是当坯体中含有微量电解质的情况下，高频感应更适宜。但随着坯体中水分的逐渐减少，高频感应作用将减弱。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术现状干燥设备的应用已有几十年的历史，但干燥设备的制造是近20年的事。现约有干燥设备厂400余家，数量上是世界第一大国。不论在干燥技术还是设备制造水平上，至今尚未在世界上有一定影响。国产的干燥设备主供国内市场，很少出口，即使偶尔出口，售价也不可观。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距基础研究的差距自1975年在南京举行了第一全国干燥技术会议以来，已开了8次会。但投入的力量不够，理论研究方面，与丹麦、加拿大、日本等国仍有距离。仅靠几种干燥设备，并不能满足生产的需要，因为被干燥的物体是多种多样的。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距实验条件不足至今，都没有一个完善的实验基地；有些设备厂甚至没有一套实验装置；设备设计中有很大的盲目性。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距加工技术的差距：干燥设备涉及到物料的输送、传热、流体运动、甚至粉碎等多种过程，对设备的要求较高。加工手段、加工设备还采取传统的手工制造，在设备的使用功能、外观上都受到很大的影响。手工制造的部件互换性差，不便于对设备的维修、易损件的互换；象离心雾化器、高压泵、闪蒸干燥机的传动部件等机械零部件的加质精度、加工质量也较差。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距控制水平的差距需要控制的参数：热量、风量、进料量、设备运行参数、在线测量仪器之间的联锁关系等。国产干燥设备主要以手动或半自动控制为，各参数间的不能相互关联，操作中人为因素较多，客观上也影响产品质量。如处在降速干燥阶段时，需要时 间而不是热量，但由于控制不严，却仍处于加热状态，造成产品过程或水分过低，造成不必要的浪费。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距无特色产品众多的干燥设备厂，主要集中在几个地域中仿制，几十家甚至近百家生产同一个机型。说明书、宣传资料如出一辙，以价格占市场；专利产品少，产品的价格中，几乎没有技术这一项；技术开发费用低。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距大型化技术落后在石油化工、无机化工中使用的大型干燥设备，有相当部分现尚不能生产；原因：过去各行业的产品产量都很小，没能上规模；大型设备都要进口。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距特殊物料干燥技术落后，如：剧毒物料（农药、医药），主要难度在：系统设置、尾气处理，有害成分在线监测以及意外情况的处理方法。高温物料：如温度高达1000以上；粘稠物料的干燥易燃易爆物料的干燥：防爆与氧化低熔点物料的干燥干燥过程有特殊现象的物料,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距装备水平落后完整干燥系统由多种设备、多种技术组成，如加热系统涉及到换或燃烧技术；电器涉及到自动控制技术；除尘系统涉及到非均相分离技术，有时还要涉及到环境保护方面的知识。各配套设备间的组合不甚合理；设备的标准化、系列化水平较落后，互换性差；说明书中给出的参数可靠性不高，设备规格过于粗糙且不全；控制水平、机电一体水平不高。,干燥技术的应用及设备厂的管理,中国干燥技术与先进国家的差距设计理念的差距中国设计时只考虑完成处理量这一个指标，缺少人性化设计思想。人性化设计以人为本，为使用者负责，站在使用都的角度设计设备。操作位置、观察孔、清洗孔、清洗方法、检修方式、专用工具等都要经过深思熟虑。,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议加强基础研究工作加强基础理论研究物料物性的研究自动化控制的研究高附加值特殊物料干燥的研究放大效应的研究,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议提高用户对干燥设备的鉴别能力考察工厂：查是否有实验设备工作业绩：近段时间的生意工厂信誉：考察相同机型的工作状况；考察相同或相似物料的干燥效果,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议现有设备改型我国干燥设备在自动水平、加工质量、部件结构、人性化设计思想等与国外相比还有一定的差距。缺少物料实验过程，设备结构的针对性不强。,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议干燥技术保护加强开发者的技术保护意识，用法律手段依法保护技术开发者的合法权益。,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议培养综合性人才懂专业：既要有扎实的干燥专业知识和对干燥技术的理解能力，也要对机械、化工、自动控制、材料、机加工等有一定的了解；懂物料性质：物料的物性与产品的标准；懂管理：以销定产、单件生产，多是非标设备；学会协调设计者与制造者间的关系。懂经济核算：准确地提出设备的配置情况报价单，价格应包括外购设备和外购材料、厂内设备制造费用、安装调试费用、生产费用、工厂管理费用和技术开发费用等。,干燥技术的应用及设备厂的管理,提高中国干燥技术与设备水平的建议加强与其它行业的技术渗 透物料的处理：相应的行业规定、物料的物性及行业标准设备的制造：要用到很多行业的技术成果。设备的设计开发过程：与其它专业的技术渗透。,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥设备公司（厂）工作程序干燥设备制造的特点设备型式较复杂，干燥机理与技术特点有很大的区别；每台设备都与要处理的物料联系非常紧密，对物料有很强的针对性；多为非标设备，都要经过“小试求取数据设计制造检验安装调试”等阶段。,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥设备公司（厂）工作部门技术部：技术开发室、设计室、实验室、技术推广处工程部：制造室、质检室、设备调试室资料部：企业策划室、资料室辅助部：后勤部门、如采购部门、财务部门,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥设备公司（厂）工作程序岗位及任务总经理：最高指挥及决策人总工程师：技术带头人及技术核心技术开发室：新技术新设备的研发工作设计室：实验室：技术推广处：对外联系的窗口制造车间：质检室：按设计要求对加工设备逐件检查。调试室：试车企业策划室：市场的宏观分析、编写产品说明书、广告策划及发表文章。资料室：全套技术资料及图纸存档其它,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥机设计方案的确定 设计方案的确定依据物料的性质设备安装地自然条件产品要求环保要求,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计方案的确定依据物料的性质物料在干燥前的状态表面张力（喷雾干燥机造料的物料）物料粘度、热流动性、触变性溶剂（湿分）化学特征物料状态湿分的存在形式物料温度：物料的热敏温度：最高允许温度,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计方案的确定依据设备安装地自然条件安装地的年平均温度安装地的年平均相对湿度干燥设备安装地点：要注意当地,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计方案的确定依据产品要求生产能力产品的残余水分产品的粒度及分布产品的密度产品的收率产品的吸湿性卫生要求,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计方案的确定依据环保要求设备的振动噪声气体排放要求：燃烧热源时产生燃烧气体，对流传热干燥机尾气的排放。,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥机设计方案的确定 基础数据的求取实验目的实验型干燥设备的设计要求实验结果的分析与判断,干燥技术的应用及设备厂的管理,基础数据的求取实验目的：通过实验，确定如下参数：物料允许的最高固含量；物料的起泡性确定物料的耐热温度确定尾气出口温度分析物料干燥的难易程度对产品质量分析确定工艺流程中必要的辅助设备确定热源种类对工业化装置的技术预测,干燥技术的应用及设备厂的管理,基础数据的求取实验型干燥设备的设计要求设计规模上，以2060kg水/h为宜。在结构中关键部件要有可调性，应能灵活改变操作参数以满足不同物料实验条件的需要；控制点必须完备。设备的制备和安装中应注意表面光洁度，要配备各种测试仪器设备。,干燥技术的应用及设备厂的管理,基础数据的求取实验结果的分析与判断对物料的性质及产品要求有一个基本判断；实验结束后，仔细观察干燥设备内部，以期获得干燥机内物料流动所留下的痕迹；结果分析。,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥机设计方案的确定 设计程序初步方案的技术经济评价设计步骤干燥机的最优化设计干燥过程的分析计算方法,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计程序初步方案的技术经济评价设计者应确定初步的设计方案，然后对这些设计方案（有时会有几套方案）进行技术经济评价。从技术与经济两个角度论证方案的合理性和可行性，为工程设计确定方向。,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计程序设计步骤设计参数的确定：来源于用户、实验、预测；系统方案确定：如干燥机类型、物料输送方法、热源种类、产品的收集方法、控制手段；工艺设计：物料衡算、热量衡算设备的结构设计,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计程序干燥机的最优化设计着重考虑设备合理化程度、投资费用、设备的运转费用和维修费用，要对其进行经济评价与技术评价；经济评价：系统的设计费用、制造安装、土建费用和设备的运转费用。技术评价：流程的合理性论证，包括安全性、卫生条件、操作方案、产品的各项指标。,干燥技术的应用及设备厂的管理,设计程序干燥过程的分析计算方法,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥机设计方案的确定 系统设计方案的确定热源及燃料的选择系统特性及适用范围系统压力的选择分离方式的选择控制方式,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥装置的选择 干燥机的分类方法及适用范围对流干燥法传导干燥法辐射干燥法组合干燥法,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥装置的选择 工业干燥机的选择干燥机中的物料传递处理量和运转时间根据物料状态选定干燥设备干燥机选择中耗能、安全和环境因素的影响,干燥技术的应用及设备厂的管理,干燥装置的选择 干燥机的鉴定内容在规定温度和湿空气条件下湿空气的含量；粒度规格及分布松密度硬度、脆性；流动性；速溶性；色、味、形状粘结性分离性含尘量产品特殊指标。,Thank you for your listening!,谢谢,