流化床干燥器运行过程中影响流化的因素分析

摘 要：在化学工业中，湿分是以自由溶剂和（或）化合剂溶剂存于湿物料中的水分或溶剂。我们常常把借热能使湿物料中湿分气化，并将产生的蒸汽由惰性气体带走，从而得到含有一定含有湿分的固体产品的过程叫做干燥。而干燥由恒速干燥和降速干燥两个过程组成，它们影响着干燥速率的好坏。在正常的生产中，干燥器的应用非常广泛。但结块现象的出现严重的影响了车间的正常生产与产品的质量，因此流化行为的正常与否已成为干燥器运行过程好坏的重要指标。流化干燥是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。本文就以振动流化床为例，从流化床干燥器的运行过程出发，对流化床干燥器的工作原理、影响流化的因素及其解决方案进行分析，以期望提升流化率，提高生产效率。

关键词：干燥原理 振动流化床 流化行为

一、流化床干燥器的工作原理

流化床干燥器由空气过滤器、流化床主机、布袋除尘器、旋风分离器、高压离心通风机、操作台组成。根据干燥物料的不同性质，配套除尘设备时，根据实际需要，可选择布袋除尘器、旋风分离器中一种，也可以同时选择。生产中常使用旋风分离器来干燥比重较大的冲剂及颗粒物料。而布袋除尘器则需备有气力送料装置及皮带输机用以干燥比重较轻的小颗粒状和粉状物料。

流化床干燥器的工作原理是将散粒状固体物料由加料器加入流化床干燥器中，经过滤处理的空气加热后由鼓风机送入流化床底部经分布板与物料接触，形成流化态达到气体与固体的热量交换。干燥后的物料经排料口排出，产生的废气由流化床顶部送入旋风除尘器组和布袋除尘器回收固体粉料后排出。

二、流化床干燥器运行中影响硫化的因素

1.影响干燥过程的条件

湿分以化学结合形式和液态溶液形式存在于固体中的液体称之为结合水，而固体表面的液体称为非结合水。干燥包括恒速干燥和降速干燥两个过程，这两个过程先后控制着干燥的速率。恒速干燥过程（又称为外部条件控制过程）是能量流经物体表面，使其表面的湿分蒸发，物料所处环境、温度气流的方向及流速等因素都能影响干燥的速率。而降速干燥过程（又称为内部条件过程）是固体内部的湿分游离到其表面，再进行表面蒸发，而物料内部的湿分迁移为物料性质、温度湿分含量的函数。适当减小物料尺寸、施加脉冲等都有助于内部的湿分向外部扩散，提高干燥效率。

2.气速对流化行为的影响

在干粉车间中运用了气固流态化的模式，其原理是通过气体和固体的对流效应将物料中的湿分带走进而达到干燥的目的。当气速达到一定的程度时，干燥器的平衡压等于颗粒的重力，床层开始硫化。当增加气速，总压降不变，此时的流化状态是散式流化。再进一步增加气速将产生聚式流态化。正常的硫化状态是散式流化。由此可知，气速的大小将影响流化的好坏。

3.颗粒对硫化行为的影响

颗粒对流化行为的影响主要表现为颗粒直径与休止角两方面。

生产中，根据颗粒直径的大小将其分为A、B、C、D四种。其中，影响干燥器干燥效果最为明显的是A、B两种颗粒。A类颗粒称为细颗粒，其鼓泡速度高于初始硫化速度。B类颗粒称为粗粒，其鼓泡速度等于初始流化速度。由此可知，颗粒在正常的初始流化速度下，A类易于造成物料凝聚，产生结块，形成聚式流化。

休止角指在重力场中，粉料堆积体的自由表面处于平衡的极限状态时自由表面与水平面之间的角度。同一种物料，颗粒越大，其休止角越大，颗粒间的粘附性越小。因此，颗粒的尺寸越小，干燥过程中流化的效果就越差，导致干燥器内物料结块。

三、干燥器的选择对流化行为的影响

干燥器有很多种分类。再次本文就以振动式流化床为例进行简单的分析。振动式流化床具有气固两相传热的表面积较大、固体颗粒易于混合的优点。但其也有以下几点不足：

1.颗粒温度很高时易于形成团聚和结块

当很多透明物料积聚在较低的物床层，在温度超过规定要求范围时，就很容易发生结块。这是因为物料所含水分较多，较高的温度造成物料过快的干燥产生湿度梯度，最终物料弯曲破裂。

2.颗粒粒度分布广时，严重挟带

筛板规格不符合要求、造粒机刀间隙不合适等情况下，干燥过程中会有许多块状物料从烟囱中飞出，严重影响了正常的生产秩序与车间的卫生。

3.出力颗粒要大于50微米小于100微米，否则不会产生制动区与沟流，造成结块

在旧式的干燥器运行中，细粉回掺水量的调节至关重要，在研磨物料时，物料升温快，但风温较低，这样物料就会形成聚式流化。提高转速会有制动区与沟流产生，长时间下会大范围结块，影响产品质量与干燥器稳定性。

4.对切片、延展性好的物料的流化效果不理想

与颗粒温度很高时易于形成团聚和结块的情况相似，大颗粒物料在造粒机造粒时被较多的透明物料挤出来，这样致使物料变形，影响硫化的效果。在以较低转速的情况下，放入物料可以大量减少结块的产生，但产量将受到不小的影响。

三、流化床干燥器运行中影响硫化的解决方法

1.对于颗粒对硫化行为的影响的解决方案

首先，定期对设备进行维护和研磨油标定的，从而在保证低油耗的情况下，挺高造粒机的生产效率。其次，生产中工作人员要及时检查造粒机底部物料及其三角区的工作情况，防止透明胶粒较多与造粒机工作效率低。最后，定期调节造粒机刀间隙和筛板，防止其工作时漏下物料的状况发生。

2.对于透明物料对硫化行为的影响的解决方案

一方面要从源头抓起，加大科研投入，从根源上解决生产透明物料的情况。同时，要严格按照正确的生产工艺生产，对发生的问题能快速、科学的制定应对措施。另一方面，使用两个预研磨一起出料，减少透明物料。若效果不佳，可降低转速并及时清理制动区物料与结块。

3.对于细粉回掺水量对流化行为的影响的解决方案

制定严格的细粉回掺水量调节的考核制度，工作人员每天要不定时的对细粉回掺水量的情况进行检查，遇到为正常运行的情况及时的解决。并且厂家应实行奖罚制度对于工作认真的员工进行奖励，以此来提高员工的工作积极性。

四、结束语

综上所述，对于流化床干燥器运行过程中影响流化的因素的解决，需要厂家制定严格的规章制度与设备的使用细则，并在生产中严格要工作人员对设备的使用方法，加强巡检，对干燥器的运行情况进行及时的观察与处理，避免结块的大范围产生。只有这样，才能够提高干燥器的干燥效率，减少因物料浪费而带来的损失，使企业走上一条高效、节能的道路。

参考文献

[1]朱学军，叶世超.内热式惰性粒子流化床中膏状物料干燥模型.《化工学报》.2010年3期 .

[2]张国辉.流化床干燥器在药用氯化钠生产中的应用.《盐业与化工》.2012年3期 .