内热流化床干燥技术的发展现状及应用前景

摘 要：内热流化床干燥技术是继单室流化床、沸腾流化床干燥技术基础研发出来的一种新型节能型干燥技术。在分析我国流化床干燥技术现状的基础上，指出内热流化床干燥技术的发展方向，并提出内热流化床干燥技术研发应用重点研究借决的几个技术关键。

关键词：流化床 内热流化床 换热器

流化床干燥技术是流态化技术和传热传质技术的成功结合，现代流化床干燥技术领域中，振动流化床干燥技术、旋转闪蒸流化床干燥技术、沸腾流化床干燥技术等已成功广泛应用于各化工行业。但流化床干燥技术在某些领域的不足也日显突出，如针对热敏性物料或密度较小物料干燥时，由于风温低，空塔风速小，风量和床面积都要大幅提高，导致流化床干燥装置庞大，除尘系统负荷加重，装机容量加大。当最终产品含水率接近或低于平衡含水率时，流化床干燥的排气温度高，排气量大，通过排风散失的热量大，热效率降低。当处理量较大时，给排风系统和除尘系统的规模之大，已完全抵消了流化床本身的结构简单，体积较小等优势，使流化床干燥技术的性价比大打折扣。将流化床干燥技术与传导干燥技术相结合产生一种新型干燥技术，即内热流化床干燥机，也称之为内置换热器流化床干燥机。它是将管式热交换器置于流化床床层中，干燥所需热量的60-80%由这个传热元件提供。内热流化床干燥机集对流干燥和传导干燥于一体，即保留了流化床的气固接触充分，传热传质系数高，干燥迅速，干燥强度大等优势，又增加了物料与加热面之间的传导加热，物料与加热面接触的更新速度快，传热系数高，耗用风量小，除尘系统负荷低，节能等特点。二者结合后的技术具有节能、功耗低、产量大等特点，是新型高效节能产品，是目前化工干燥行业大力推广的目标.

一、流化床干燥技术发展现状

流化床技术起源于1921年，而我国60年代初才开始发展应用流化床干燥技术，八十年代得到广泛的发展和应用。目前在我国不到60年的时间里，经过科研人员的不断改进和创新，得到了长足发展。目前国外公司生产的流化床干燥设备由于起步早并采用先进技术而使其生产质量得到了较好的保证，我国由于起步晚，流化床干燥设备与国际先进水平相比有一定的差距，但随着我国化工、制药、轻工等行业的发展，在学习国外先进技术和实践经验的基础上，选择特定突破点，加大自主创新研发力度，正在缩小于国际先进水平的差距。

二、内热流化床干燥机发展方向

中国是世界上第二大能源消费国，以煤为主的一次能源结构在相当长的时间里是难以改变的，在国家“十一五”发展规划中，明确提出国家能源政策的基点是“节约优先，煤为基础”节能和减排是对国内化工行业发展中永恒主题，为了满足资源的可持续利用，降低环境污染，高效、节能、尾气粉尘夹带少的内热流化床干燥机越来越受到重视。内热流化床干燥机热效率比常规的流化床干燥机提高约20-30%，先进的内热流化床技术热效率可达到60-80%。因内热流化床内置了热交换器，干燥所需热量的60-80%由这个传热元件提供，整机集对流干燥和传导干燥于一身，即保留了流化床的气固接触充分，传热传质系数高，干燥迅速，干燥强度大等优势，又增加了物料与加热面之间的传导加热，物料与加热面接触的更新速度快，传热系数高，耗用风量小，除尘系统负荷低，可以节约50%的能耗，与常规流化床相比有其如下优点：

1.采用对流与传导方式干燥物料，比一般对流干燥节能30%以上。

2.内置管束提供60-80%以上热量，使床层面积小，占地小。

3.需要的风量小，配套辅机小。

4.排气量小，尾气处理负荷低，粉尘夹带少。

5.料层颗粒在激烈的气流作用下，与管束加热面不断碰撞、冲刷，传热系数比普通传导干燥方式高，干燥处理能力大。

6.可处理物料粒径范围宽，在50-800μm之间均可稳定运转。

7.可以在较低温度下大量脱除水份，物料滞留时间较长，处理工艺温和。

8.风速低，对粒子破碎小，适于颗粒和晶体物料的干燥。

9.物料在床内滞留时间可方便调整，适于含水量有变化的物料。

10.可以在同一机内完成干燥和冷却任务，简化了工艺流程。

三、内热流化床技术研发现状

我国自八十年代末开始陆续由瑞士sulzer，日本奈良、吉昂，丹麦尼罗等公司引进内热流化床干燥机，用在精制盐、PVC的干燥上，取得了很好的节能示范效果。最近十几年，通过国内各大专院校和企业的消化吸收，研究开发，到目前已有多家国内企业自主开发并生产内热流化床干燥机。现在国内虽然有很多生产化工机械企业都研发生产内热流化床产品，但大都是停留在将国外进口的内热流化床进行解剖、测绘，适当加入自己的设计理念，形成自己的产品阶段，很少有对内热流化床技术进行深入研究。因此很有必要对内热流化床干燥技术进行系统的研究与开发。

四、内热流化床干燥机研发的技术关键

内热流化干燥机立足于未来新型干燥技术之中，应在节能、减排、低耗、经济、可靠方面具备独特的竞争优势，相关的技术攻关应加快推进，应专题研究、重点解决以下几个问题。

1.内置换热器：在内热流化床干燥机中，对干燥效果起主要作用的包括内置换热器对床层的传导传热和辐射传热， 以及干燥介质对颗粒物料的对流传热，后者的传热机理与常规流化床相同，在总热量中占比例较小，而换热器对床层的传热对干燥器的工作指标高低起到至关重要的作用，是内热流化床干燥面研究和设计的重点。内热流化床中浸没的的换热管束，虽然可增大换热表面积，但其几何布置对整个床层的流化性能、颗粒循环及传热均有一定影响，因此内部换热器的结构设计至关重要。

2.空气分布板：空气分布板的功能主要有：承载床上物料，防止床上物料运行过程中及停车时泄漏到给风室；均匀分布气体，保证床上各点流化气速和小孔气速均匀，维持流化稳定性。正确先择分布板参数，对内热流化床的流化状态和稳定运转至关重要，不恰当的分布板设计，往往会造成物料不能流态化，或产生死区、沟流、腾涌等现象，直接影像干燥机干燥性能和经济技术指标。

3.流化室：流化室是内热流化床的重要部件之一，主要功能有，给流态化的物料提供一个可控的空间和氛围，内置加热管束，物料的干燥过程，包括流态化、预热、传热、传质等，主要在此区间进行，因而，流化室底面积和高度的确定是内热流化床设计的重要内容。

五、结束语

内热流化床技术具有系统负荷低，节能两个优势，是内热流化床技术的研究推广、发展方向，具有很好的经济效益和社会效益，同时对干燥行业的发展起到推动作用。化工装备业的技术人员通过长时间的探索研究、试验，内热流化床技术在我国实现了自主设计、生产、安装、调试，取得了良好的效果，这是我们化工装备业每一位技术人员努力的结果，只有这样才能不断发展和完善我国化工装备事业。只要不断对内热流化术技术进行深入研究，实践和摸索，先进的内热流化床定能普及祖国乃及世界各行业。

参考文献

[1]潘永康，王喜忠. 现代干燥技术. 北京.：化学工业出版社，1998。

[2]金国淼等. 化工设备设计全书干燥设备设计. 北京：化学工业出版社，2002。

[3]刘广文. 干燥设备设计手册. 北京：机械工业出版社，2008。

[4]李本斌， 金保国， 顾茜. 内置换热器流化床在己二酸干燥中的应用. 河南化工2002年第11期。

作者简介：任伟（1980.03-），男，河北省康保人，中专学历，助理工程师，石家庄工大化工设备有限公司。