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循環(huán)撞擊流干燥機(jī)

“循環(huán)撞擊流干燥機(jī)” （中國專利號(hào)Chinese Patent ZL No 03235519.x）為我室研制的新型干燥機(jī)。在化工、醫(yī)藥、輕工等許多工業(yè)生產(chǎn)中需要對(duì)物料進(jìn)行干燥處理；其中的一大類是粉粒狀物料。濕的粉粒狀物料中水分的賦存狀態(tài)大致有三類：表面游離水、孔隙水和結(jié)晶水。凡含有孔隙水或結(jié)晶水的物料，同時(shí)也含有游離水。游離水很容易脫除，現(xiàn)有的多種干燥機(jī)例如流化床干燥機(jī)、氣流干燥機(jī)等都可以滿足脫除這類水分的要求；脫除孔隙水和結(jié)晶水就比較困難，通常需要相當(dāng)長的時(shí)間。對(duì)某些孔隙水或結(jié)晶水含量較低的松散粉粒狀物料，采用流化床這類停留時(shí)間較長的干燥機(jī)可以滿足要求。然而某些物料水分含量較高，并含有孔隙水或結(jié)晶水，例如懸浮法制得的PVC含水25%，其中表面游離水約5－8%，其余為孔隙水。這類物料的干燥必須解決好兩個(gè)問題：(1)必須快速脫除絕大部分表面水，否則半干狀態(tài)的物料很容易結(jié)成團(tuán)塊，破壞干燥機(jī)正常操作；(2)總的干燥時(shí)間必須足夠長，否則產(chǎn)品水分含量達(dá)不到要求。對(duì)于這類物料，傳統(tǒng)的技術(shù)多半是采用氣流—流化床兩級(jí)干燥，至今仍廣泛采用。氣流干燥在數(shù)秒鐘內(nèi)迅速脫除表面水；流化床則提供足夠長的干燥時(shí)間，保證達(dá)到最終脫水要求。這種兩級(jí)干燥技術(shù)流程長、設(shè)備龐大，能耗也較高。上世紀(jì)80年代末至90年代初，德國研發(fā)了一種名為旋風(fēng)干燥機(jī)的PVC專用干燥裝置；我國已引進(jìn)消化并在若干生產(chǎn)廠使用。該機(jī)本體外形為圓筒，內(nèi)壁設(shè)有螺旋形折流擋板。熱空氣攜帶濕物料切向進(jìn)入干燥機(jī)下部并旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)。由于折流擋板的存在延長了物料停留時(shí)間，可以滿足干燥要求。該技術(shù)的不足之處是已干燥物料全部被氣體帶出干燥機(jī)，增加了旋風(fēng)分離除塵回收系統(tǒng)的負(fù)荷，動(dòng)力消化較大；裝置結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。本實(shí)用新型的目的，是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠同時(shí)滿足脫除游離水和孔隙水或結(jié)晶水要求的更有效和節(jié)能的粉粒狀物料干燥裝置。本實(shí)用新型采用同軸垂直撞擊流原理工作。循環(huán)撞擊流干燥機(jī)由本體、上加速管和與之等直徑的下加速管三個(gè)基本部件組成；本體為異徑錐/柱形圓筒。其下半部分為較小的圓筒下接錐臺(tái)形筒體，錐臺(tái)小直徑端與下進(jìn)氣管連接；錐臺(tái)近圓筒壁處設(shè)有出料管；該下半部分與下加速管之間形成環(huán)室，是循環(huán)物料運(yùn)動(dòng)的空間；下加速管的下端與下進(jìn)氣管的頂端之間保留一定的距離，使得從下進(jìn)氣管進(jìn)入的氣流能夠抽取并攜帶環(huán)室中下流的物料進(jìn)入下加速管向上運(yùn)動(dòng)。本體的上半部分直徑逐漸擴(kuò)大為一個(gè)更大的、帶頂蓋的圓筒，其內(nèi)部除了與之同軸的上加速管所占截面以外是沉降室；頂蓋上設(shè)有排氣管。上加速管兼作上進(jìn)氣管；在其伸出本體頂蓋一定高度處連接進(jìn)料管。上加速管的下端與下加速管的頂端之間保持一定的距離，即撞擊距離；從上加速管出來向下流動(dòng)的氣－固兩相流與從加速管出來向上流動(dòng)的氣－固兩相流在該距離的中點(diǎn)處撞擊，形成高度湍動(dòng)的撞擊區(qū)。操作時(shí)在下進(jìn)氣管和上加速管連續(xù)通入熱氣流的情況下，先用適當(dāng)?shù)募恿蠙C(jī)例如螺旋給料機(jī)通過進(jìn)料管加入同種干物料，由熱氣流帶入干燥機(jī)，直至環(huán)室中充滿干物料時(shí)停止加干料。此時(shí)干物料在干燥機(jī)內(nèi)循環(huán)。待干燥機(jī)內(nèi)溫度達(dá)到正常后，用加料機(jī)通過進(jìn)料管連續(xù)加入待干燥濕物料，開始運(yùn)行。從進(jìn)料管進(jìn)入上加速管的濕物料與熱氣流混合并被加速，形成氣－固懸浮體從上加速管出口高速向下流出；經(jīng)下進(jìn)氣管進(jìn)入的熱氣流抽取并攜帶環(huán)室底部的部分基本干燥的物料沿下加速管向上流動(dòng)并加速物料顆粒，形成氣－固懸浮體從下加速管出口高速向上流出；兩股反向流體在上、下加速管出口之間撞擊，形成撞擊區(qū)。撞擊過程中發(fā)生強(qiáng)烈的相間熱、質(zhì)傳遞，濕物料所含水分大部分被脫除。撞擊后兩股流體合并，并轉(zhuǎn)為徑向向外流動(dòng)。由于重力的作用，部分固體顆粒直接落入環(huán)室；部分顆粒隨氣體向本體上部內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)并與壁碰撞后沿壁滑落進(jìn)入環(huán)室；小部分顆?？赡鼙粴怏w攜帶向上運(yùn)動(dòng)，但在沉降室中與氣體分離、落入環(huán)室。分離掉大部分固體顆粒、溫度已降低的氣體經(jīng)排氣管排出干燥機(jī)，隨后再經(jīng)過適當(dāng)?shù)难b置除塵、回收處理后放空。進(jìn)入環(huán)室的物料藉重力向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)環(huán)室底部時(shí)被經(jīng)下進(jìn)氣管進(jìn)入的熱氣流抽取、攜帶，再次通過下加速管向上運(yùn)動(dòng)，并與從上加速管出來的向下流體撞擊，如此反復(fù)循環(huán)。通過若干次循環(huán)后物料水分含量可以保證達(dá)到要求。出料管在控制流量下連續(xù)卸出已達(dá)到干燥要求的物料作為產(chǎn)品。出料量的控制應(yīng)使得環(huán)室中料位基本恒定。本實(shí)用新型循環(huán)撞擊流干燥機(jī)的突出特點(diǎn)是包括兩個(gè)最基本的要素：兩股氣－固兩相流相向流動(dòng)撞擊和固體物料循環(huán)運(yùn)動(dòng)。撞擊流有利于達(dá)到高的干燥強(qiáng)度；物料循環(huán)則可以保證足夠長的平均干燥時(shí)間。撞擊流是一種新的技術(shù)方法，已有大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明它對(duì)強(qiáng)化相間傳遞非常有效。本實(shí)用新型充分利用了撞擊流的這一特性。因此，與現(xiàn)有其它技術(shù)相比，其突出優(yōu)點(diǎn)就是干燥強(qiáng)度高，從而設(shè)備較小。與傳統(tǒng)的、用于同時(shí)含游離水和孔隙水或結(jié)晶水的物料的氣流—流化床兩級(jí)干燥技術(shù)相比，本實(shí)用新型流程、設(shè)備簡單、緊湊，能耗、動(dòng)力消耗較低；與前述旋風(fēng)干燥機(jī)相比，由于絕大部分產(chǎn)品在干燥機(jī)底部回收，本實(shí)用新型具有除塵系統(tǒng)負(fù)荷低、動(dòng)力消耗較小的優(yōu)點(diǎn)。

武漢工程大學(xué) 2021-04-11

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