本文介紹了旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機干燥工藝過程、干燥機理，并介紹了該裝置對多品種氧化鋁干燥的操作性及其設備特點。

主題詞：閃蒸干燥；多品種氧化鋁

多品種氧化鋁有別于冶煉級氧化鋁，它在晶形結構、化學成分、外觀形狀、粒度分布等方面具有特色，因而有特殊物理化學性能，在多品種氧化鋁如催化劑用氫氧化鋁，阻燃劑用氫氧化鋁，活性氧化鋁等產(chǎn)品的干燥工藝過程滿足工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少作業(yè)環(huán)節(jié)，節(jié)能降耗的重要過程，適應這些特點的干燥設備的應用是人們所關心的重要課題。

東北大學遼寧東大粉體工程技術有限公司，一九九○年在吸收借鑒國外設備及工藝基礎上，設計生產(chǎn)出適合國情，具有技術特點的閃蒸干燥設備，已形成專業(yè)化系列化產(chǎn)品，在化工、建材、冶金等領域形成工業(yè)化規(guī)模應用，對多品種氧化鋁的干燥已取得成功的經(jīng)驗和較完善的工藝配套系統(tǒng)。本文對旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機干燥過程作一介紹，以期有助于對多品種氧化鋁干燥上的選擇與應用。

1. 顆粒物料干燥過程的機理

顆粒物料進入干燥機后，熱氣流首先將熱量傳給顆粒表面，水分立即蒸發(fā)，并向外界擴散。表面水分的蒸發(fā)，引起顆粒表面和內(nèi)部的水分差，水分將從顆粒內(nèi)部不斷地擴散到表面，再由表面向外界蒸發(fā)，此過程循環(huán)往復，zui后達到整個顆粒的干燥。

1.1 升速干燥階段

顆粒置于溫度較高而相對濕度小于100％的傳熱介質(zhì)中，在較短時間內(nèi)，表面被加熱到干燥介質(zhì)濕球溫度，水分蒸發(fā)的速度增長很快，顆粒吸收的熱量和蒸發(fā)水分耗去的熱量相等，達到平衡。此階段時間很短，排出水量不大，之后進入等速階段。

1.2 等速干燥階段

在此階段，顆粒表面蒸發(fā)的水分，由其內(nèi)部向表面*地補充，因而顆粒表面總是保持潤濕狀態(tài)。此時干燥速度保持不變，顆粒表面溫度亦保持不變。該階段水分的蒸發(fā)，理論上可按外擴散（蒸發(fā)）公式及傳熱公式計算干燥速度：

I_外 ＝ M /（t?F）＝ a〔η（t_濕球－t_表）〕，kg/m²h

由上式可看出，蒸發(fā)速度（干燥速度）與顆粒表面和周圍介質(zhì)水蒸氣濃度及溫度差有關。其差愈大，干燥速度也愈大。另外，干燥速度還與顆粒表面的空氣速度有關。顆粒表面總有一層不易流動的空氣膜，它的厚度減小有利于水份蒸發(fā)和熱交換。因而增大顆粒表面氣流的速度，使空氣膜減薄，可顯著提高干燥速度。

1.3 降速干燥階段

此階段蒸發(fā)速度和熱量的消耗大為降低，顆粒表面溫度高于介質(zhì)的濕球溫度并逐漸升高，與載熱體之間溫差減小，直至接近或相同。

1.4 平衡階段

此時顆粒表面水分吸濕和蒸發(fā)達到平衡，干燥速度為零。

顆粒中的水分亦即干燥zui終水分，通常不應低于儲存時的平衡水分。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機由于干燥后物料粒度顆粒粒度很小，物料在干燥筒內(nèi)停留時間極短，通常在1～3s。因此，顆粒的干燥處于等速干燥階段，其表面的溫度就是干燥介質(zhì)的濕球溫度。采用旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥設備，物料的粒度均勻，表面無開裂、變形和過熱，有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2. 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機內(nèi)顆粒的運動狀態(tài)及干燥過程

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的工作原理，主機 干燥筒的示意圖，見圖1。

圖1 干燥筒體示意圖

熱氣流從筒下部沿筒壁切線方向進入筒內(nèi)，在筒內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)上升，與濕物料相遇后，旋轉(zhuǎn)葉片將物料粉碎，熱氣流將物料加熱，吹散。細顆粒物料的水份分被蒸發(fā)并隨熱氣流螺旋上升，從排風口排出，經(jīng)分離裝置分離后形成干品。粗顆粒物料螺旋上升一段高度后，由于其懸浮速度小于干燥機的操作速度，因此將停止上升并滑落，經(jīng)粉碎變成細顆粒，被熱風吹散后再重復上述過程。干燥機內(nèi)旋轉(zhuǎn)葉片的*設計及布置，有利于物料的快速碎散和干燥，分級環(huán)結構的合理設計，可保證產(chǎn)品的zui終含水量和顆粒粒度。

干燥機中的熱交換，主要表現(xiàn)為氣流和顆粒、筒壁與顆粒的兩種熱交換。

如前所述，干燥過程的實質(zhì)是水分的擴散過程，是靠外擴散和內(nèi)擴散進行的。

水分子移動依其動力的不同，可分為濕傳導和濕熱傳導。

2.1 濕傳導

干燥過程中，由于表面水分的蒸發(fā)，顆粒表面水分與內(nèi)部水分形成濃度差，因而在顆粒半徑方向有一個水分梯度，引起水分由內(nèi)部向表面移動。這種擴散、傳導是由水分差引起的。

2.2 濕熱傳導

由于顆粒表面水分蒸發(fā)時需要吸收熱量，造成顆粒內(nèi)部與表面的溫度差，即在半徑方向存在一個溫度差 溫度梯度。由此引起的水分移動稱濕熱傳導。

在用于熱空氣干燥時，濕擴散由顆粒內(nèi)部向外部表面進行。同時，由于顆粒表面溫度往往高于其內(nèi)部溫度，熱擴散則使水分由顆粒表面向內(nèi)部移動。因此，可以看作熱擴散阻礙濕擴散的進行，降低了干燥速度。

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機由高速熱氣流沿切線方向給入筒體，由于筒體內(nèi)的螺旋運動，一方面降低顆粒周圍的介質(zhì)溫度，同時增加了周圍介質(zhì)流速和溫度，提高了外擴散的速度，另一方面高溫氣流高速沖擊位于筒體下部的顆粒聚集體（ 溫度較高的料團），加之筒體內(nèi)攪拌葉片的作用，使聚集體碎散，粒度變小，內(nèi)部毛細管的長度也因之減小，強化了內(nèi)擴散的效果，降低其阻力。該過程的反復，消除了物料結塊，強化了顆粒水分的蒸發(fā)。

顆粒和熱氣流的流動方式，在筒體下部既有對流，也有順流（并流）。對粗粒聚集體更是對流和順流反復換熱。對于細粒物料，上述過程則隨熱氣流同程進行，因而干燥過程可瞬間完成。對于粗聚集體的干燥，實際上是采用高溫低濕的熱空氣進行。這些粗聚集體主要是由水份分子吸附，充填于顆?？障吨g，采用高溫低濕的條件，使整個聚集體的熱傳導緩慢，造成局部應力集中而使其干裂、碎散，加速干燥過程，提高熱效率。

3. 閃蒸干燥機的工藝流程

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機屬連續(xù)工作的干燥設備，由主機和螺旋給料機構組成，并分別由電動機單獨驅(qū)動。

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)，除主機外還必須具備：供熱部分，供氣部分，成品收集部分。一般此三部分中供熱多采用燃煤、燃油、燃氣的熱風爐或采用電力、蒸汽換熱器；供氣系統(tǒng)則由離心式通風機及其管路、閥等組成；成品收集部分則由旋風分離器和袋式過濾器等組成。由主機與上述各種配套設備組成的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)工藝流程

上述系統(tǒng)配置是閃蒸干燥機系統(tǒng)的基本配置，對特殊物料應進行系統(tǒng)調(diào)整，以適應不同物料干燥的要求。

4. 多品種氧化鋁干燥的工藝性及參數(shù)選擇

多品種氧化鋁的干燥習慣采用的干燥方式為箱式、帶式或回轉(zhuǎn)滾筒干燥，這些干燥物料多處于靜態(tài)或半動態(tài)干燥過程，干燥時間長，能耗高，且干燥后的物料還需進行粉碎、分級過程，造成產(chǎn)品質(zhì)量低，能耗高，產(chǎn)品浪費嚴重，形成粉塵環(huán)境污染，閃蒸干燥機是全動態(tài)干燥方式。高含濕物料進入干燥機內(nèi)經(jīng)過幾秒鐘的瞬間即干燥成粉，完成干燥、分散、分級過程，干燥熱介質(zhì)與被干燥物料是在zui大比表面積傳熱狀態(tài)下進行表現(xiàn)出瞬間傳熱干燥特點，使能源利用率明顯提高，產(chǎn)品表觀、流動性、均勻性異常突出，干燥過程是在封閉狀態(tài)下進行，提高產(chǎn)品回收率，減少環(huán)境污染，這種干燥方式在多品種氧化鋁產(chǎn)品干燥上表現(xiàn)出顯著特點。

多品種氧化鋁產(chǎn)品干燥過程，首先將壓濾或離心脫水后的產(chǎn)品，由可調(diào)速的送料機送入干燥機內(nèi)，這種送料裝置具有送料穩(wěn)定并可克服不同物料的粘性，干燥機的熱源可采用間接或直接燃燒的加熱器。燃料為天然氣、柴油、液化氣，如燃煤應采用機燒式燃煤熱風爐，保證燃煤溫度穩(wěn)定，燃燒尾氣符合環(huán)保要求，系統(tǒng)穩(wěn)定的設定根據(jù)干燥產(chǎn)品物性進行選擇，過高溫度易引起個別物料表面燒結，結晶水析出及熱敏色變等，在進入閃蒸干燥機內(nèi)的物料經(jīng)分散、干燥、粒度分級過程后由后部氣體捕集系統(tǒng)進行氣固分離，分離參數(shù)選擇要視物料粒度進行確定，對超細物料要限定進入袋濾器的風速不大于1米/秒為宜以防止跑料，以阻燃用氫氧化鋁為例，將壓濾后含水為50??以上的濾餅送入閃蒸干燥機內(nèi)，進口風溫為250～300℃，干燥后物料終水1??以下，SKSZ125型每小時產(chǎn)量為500～700kg/h，系統(tǒng)配置功率65千瓦，占地120m²。

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機的作業(yè)、動態(tài)、連續(xù)、快速、產(chǎn)品品質(zhì)均勻，系統(tǒng)操作穩(wěn)定，且節(jié)能、降耗、無污染，在多品種氧化鋁的干燥，以及在輕金屬行業(yè)產(chǎn)品方面將會得到更廣泛的應用。