1、Dry Theory & Equipment枯燥原理及設(shè)備第3章 流化床枯燥華中農(nóng)業(yè)大學工學院.3.1 概述3.1.1 流化床枯燥概念 流化床枯燥器是流態(tài)化原理在枯燥中的運用。在流化床枯燥器中，顆粒在熱氣流中上下翻動，彼此碰撞和混合，氣、固間進展傳熱、傳質(zhì)，以到達枯燥目的。 由于枯燥過程中固體顆粒懸浮于枯燥介質(zhì)中，因此流體與固體接觸面較大，物料猛烈攪動大大地減少了氣膜阻力，因此熱效率較高。流化床枯燥安裝密封性能好，傳動機械又不接觸物料，因此不會有雜質(zhì)混入。 .3.1.2 流化床枯燥器的分類 目前國內(nèi)流化床枯燥安裝，從其類型看主要分為單層、多層(25)，臥式和噴霧流化床、噴動流化床等。 從被枯燥

2、的物料來看，大多數(shù)的產(chǎn)品為粉狀，顆粒狀如谷物，晶狀。被枯燥物料的濕含量普通為10%30%，物料顆粒度在120目以內(nèi)。.加料 單層圓筒流化床枯燥器 至分別器出料熱空氣分布盤 單層流化床可分為延續(xù)、間歇兩種操作方法。延續(xù)操作多運用于比較容易枯燥的產(chǎn)品，或枯燥程度要求不很嚴厲的產(chǎn)品。. 多層流化床枯燥安裝與單層相比，在一樣條件下設(shè)備體積較小，產(chǎn)品枯燥程度較為均勻，產(chǎn)質(zhì)量量也比較好控制。多層床因氣體分布板數(shù)增多，床層阻力也相應地添加。多層床熱利用率較高，所以它適用于降速階段的物料枯燥。氣體出口加料出料床內(nèi)分別器第一層第二層熱空氣 多層流化床枯燥器 . 多室臥式流化床枯燥機.振動流化床枯燥機.噴動流化床

3、枯燥機.3.1.3 流化床枯燥的優(yōu)點1物料和枯燥介質(zhì)接觸面積大，同時物料在床內(nèi)不斷地進展猛烈攪動，所以傳熱效果良好，熱容量系數(shù)大；2流化床內(nèi)溫度分布均勻，從而防止了產(chǎn)品的任何部分的過熱，所以特別適用于某些熱敏物料枯燥；3在同一設(shè)備內(nèi)可以進展延續(xù)操作，也可進展間歇操作；4物料在枯燥器內(nèi)的停留時間，可以按需求進展調(diào)整，所以產(chǎn)品含水率穩(wěn)定；5枯燥安裝本身不包括機械運動部件，從而設(shè)備的投資費用低廉，維修任務量較小。.3.1.4 流化床枯燥的缺陷1被枯燥物料顆粒度有一定的要求，普通要求不小于30m，不大于4mm為適宜。當幾種物料混在一同枯燥時，各種物料重度該當接近；2由于流化枯燥器的物料返混比較猛烈，所

4、以在單級延續(xù)式流化枯燥安裝中，物料停留時間不均勻，有能夠發(fā)生部分物料因停留時間過短而枯燥不充分，部分顆粒因停留時間過長而過分枯燥。.3.2 流態(tài)化原理及其特性3.2.1 流態(tài)化過程的三個階段 1固定床階段：流體速度較低，物料顆粒靜止不動，床層高度不變，床層上下外表的壓力降隨速度的添加而增大。當流體速度添加到某一數(shù)值時，床層上下外表的壓力降近似等于單位面積床層上物料的實踐分量時，顆粒開場松動，床層高度略有膨脹，床層空隙率也略有添加。. 2流態(tài)化階段：流體速度進一步提高，物料顆粒開場被流體吹起并懸浮于流體中作自在運動，顆粒間相互碰撞、混合、床層高度上升，整個床層呈現(xiàn)類似流體的形狀。在床層頂部有一根

5、本程度料面，重度較小的顆粒飄浮其上。假設(shè)在料面以下容器壁上開一小孔，顆粒和流體的混合物那么會像液體一樣流出。這種景象稱為“固態(tài)顆粒流態(tài)化或稱為“假液化、“懸浮層、“沸騰層等。 此時流體的流速稱為起始流化速度u0 ，即臨界流化速度。此時床層的空隙率稱為臨界空隙率0。. 3保送階段：假設(shè)流體速度進一步提高，床層高度大于容器高度，顆粒那么被流體帶走，床層顆粒減少，空隙度添加，床層壓力減小。當流速添加到某一數(shù)值時，流體對顆粒的阻力和顆粒的實踐分量相平衡，此時的流速稱為“帶出速度或“最大流化速度、“懸浮速度。 假設(shè)流體的速度稍高于帶出速度、顆粒那么被流體帶走。.3.2.2 流態(tài)化的兩相實際 當流體速度添

6、加超越起始流化速度時，額外的流化氣體將以氣泡方式穿越流化床。此時描畫氣體流化粒子層的實際概念被稱為兩相實際。 流化床包括散粒相和氣泡相。 1散粒相是具有空隙度0和氣體流速u0的均勻物質(zhì)。 2氣泡相包含一切過量氣體并且?guī)缀醪缓Ｗ哟藭r氣泡迅速穿越粒子相，對流化床行為有很大影響。 氣泡的產(chǎn)生，開場來自氣體分布器孔道的小的氣體射流，當它們穿越流化床上升時由于壓力減小而不斷合并迅速變大。.3.2.3 流態(tài)化床中的不正常景象 氣-固系統(tǒng)流化景象及其復雜，經(jīng)常產(chǎn)生一些不正常景象，使氣體與固體顆粒不能很好接觸，降低了流化床設(shè)備的消費效能，甚至毀壞產(chǎn)品、破壞設(shè)備。 1溝流和死床 氣體速度雖然已超越臨界流速，但

7、床層仍不流化，某些部分被氣流吹走成一條“溝道，氣體由此穿過床層，這種景象稱為“溝流，為流化部分稱為“死床。有時可能出現(xiàn)部分溝流和部分死床。.溝流和死床產(chǎn)生緣由： 床層很??；顆粒很細、太濕、易粘合成團塊、物料顆粒帶靜電，產(chǎn)生“抱團；氣速過低或氣流分布不均勻；分布板構(gòu)造不合理，開孔率大小不適宜、床內(nèi)構(gòu)件妨礙氣體流動等。消除溝流與死床的方法： 加大氣流速度；假設(shè)物料太濕，可進展預先枯燥；分布板開孔率大小不適宜時，可運用小型實驗進展檢驗確定。. 2騰涌 流化床內(nèi)的氣泡集合長大，當其直徑接近床層直徑時，把床層他上的顆粒物料像活塞一樣向上托起，到達一定高度以后泵崩裂，顆粒被拋出很高，然后紛紛落下，這種景象

8、稱為“騰涌，又稱活塞流。 產(chǎn)生騰涌時，床層上下外表壓降猛烈動搖，床層極不均勻，傳質(zhì)傳熱很難進展，固體顆粒嚴重磨損和帶出，設(shè)備零件被沖擊而損壞。 .騰涌產(chǎn)生緣由： 顆粒性質(zhì)、床層高度和氣速等都會引發(fā)騰涌產(chǎn)生。當床層高度H0與床徑D之比較大時，大顆粒比小顆粒更易產(chǎn)生騰涌；假設(shè)H0/D較大而氣速較高，也易產(chǎn)生騰涌。消除騰涌的方法： 改動床層的高度或設(shè)備的直徑。通常當H0/D 1m)或者床層內(nèi)加設(shè)內(nèi)部構(gòu)件等，均可防止騰涌。 .3.2.4 流化質(zhì)量的評價 用以評價流化形狀或氣體與固體接觸情況的好壞。 實驗研討中，以壓力降的動搖存在溝流、騰涌、大量氣泡、床內(nèi)各點空隙率的均勻性、床層料面起伏不平等來判別流化

9、質(zhì)量的好壞。 工業(yè)消費中，以產(chǎn)品收率高低、副產(chǎn)品多少、產(chǎn)質(zhì)量量、設(shè)備消費效能等目的來判別流化質(zhì)量的好壞。. 影響流化質(zhì)量的要素：氣流速度、顆粒特性、床層構(gòu)造、分布板構(gòu)造與內(nèi)構(gòu)件等。 流化床中氣泡直徑越小，分布越均勻；固體顆粒的混合與循環(huán)猛烈，那么流化質(zhì)量越好。 溝流、騰涌以及氣泡直徑大、分布不均，都會呵斥流化質(zhì)量下降。.3.3 流化床枯燥器的類型 工業(yè)上常用的流化床從構(gòu)造上分，可分為：單層圓筒型、多層圓筒型、臥式多室型、噴霧型、惰性粒子型、振動型和噴動型等。 .3.3.1 單圓筒流化床枯燥器. 單層流化床可分為延續(xù)、間歇兩種操作方法。 單層圓筒型流化枯燥器普通是用于較易枯燥的產(chǎn)品或枯燥程度不嚴

10、厲的產(chǎn)品。由于流化床內(nèi)粒子接近于完全混合形狀，要減少未枯燥粒子的排出，必需延伸平均停留時間，需求添加流化床的高度，此時壓力損失隨著增大。 運用溫度盡能夠高的熱空氣藉以提高熱效率，可以適當減低床層高度。 單層圓筒型流化床枯燥器只適宜于枯燥含外表水及對枯燥程度不嚴厲的物料。.3.3.2 多層振動流化床枯燥器. 多層流化床枯燥器可以添加物料枯燥時間，改善產(chǎn)品含水的均勻性，易于控制產(chǎn)品的枯燥質(zhì)量。但因?qū)訑?shù)添加，分布板增多，床層阻力添加。同時，物料轉(zhuǎn)移，要保證穩(wěn)定的流化形狀，必需采用溢流安裝等，添加了設(shè)備構(gòu)造的復雜性。 任務原理：由安裝于主機下部的兩個振動電機同步反向回轉(zhuǎn)，使安裝于其上的多層環(huán)狀孔板組成

11、的主機產(chǎn)生垂直振動與扭振，從而使物料沿程度環(huán)狀孔板自上層向下層延續(xù)騰躍運動。熱空氣那么自下層向上層經(jīng)過各層孔板穿過物料層，到達物料均勻枯燥目的。 特點：節(jié)能；枯燥質(zhì)量高、效果好；投資??；用途廣；噪聲低；消費效率高。.3.3.3 圓型流化床枯燥器. 特點：在三維振動的單層或多層振動流動槽中， 一邊使被枯燥物延續(xù)挪動，一邊將均勻熱空氣送入每個振動流動槽，枯燥作業(yè)非常簡便。 主要特性：可以恣意改動被枯燥物的挪動速度，順應枯燥速率要求；恣意控制枯燥作業(yè)的熱空氣或冷風風量或風壓；延續(xù)枯燥作業(yè)，可以是單層或多層，組合簡便。 任務原理：被枯燥物從供應口投入，在流動槽的溝槽內(nèi)繞一周，經(jīng)過銜接口進入下一個流動槽

12、，從排出口排出，變成枯燥物。利用鼓風機將熱空氣從進風口吹入，經(jīng)過多孔底部與被枯燥物接觸?？菰镒鳂I(yè)終了后，熱空氣從排氣口排出。.3.3.4 載體噴霧流化床枯燥器. 載體流化床枯燥器以圓筒形構(gòu)造為主，流化床內(nèi)充填著直徑為數(shù)毫米的可流化惰性載體，故又稱惰性粒子流化床枯燥器。 任務原理：在流化床內(nèi)，空氣把載體預熱并使載體粒子群處于流化形狀，同時由輸料泵供料，經(jīng)噴嘴噴灑到載體外表呈膜狀附著，然后分散在流化層內(nèi)。載體和熱空氣同時向物料進展傳導傳熱和對流傳熱使之枯燥。由于載體外表積很大，水分在短時間內(nèi)被蒸發(fā)排出。載體外表殘留的固體物料在載體之間的相互碰撞中剝落下來，隨空氣排出枯燥器外，經(jīng)過旋風分別器和布袋除

13、塵器與氣體分別。 特點：降低了噴霧枯燥器的高度，可以對漿狀物料和高粘度物料進展枯燥。.3.3.5 振動載體流化床枯燥器. 任務原理：當濕物料參與床內(nèi)后，在振動載體的作用下沿床內(nèi)環(huán)狀空間均勻分布和流化，同時濕物料在載體外表構(gòu)成濕物料薄膜。濕物料薄膜在熱載體的內(nèi)部作用下和熱空氣外部作用下迅速完成枯燥過程，在載體相互之間碰撞下變干的濕物料薄膜零落并被粉碎。到達一定粒度后，隨枯燥尾氣帶出枯燥器，由系統(tǒng)后部的除塵設(shè)備搜集。 特點：振動載體流化床借助于載體來流化物料。對于具有一定黏性的液糊狀、輕粉狀、易于結(jié)團的物料，在振動流化床內(nèi)無法實現(xiàn)良好的流化形狀，會出現(xiàn)死床的景象。在振動載體流化床內(nèi)，在載體的作用下

14、物料與載體粘附混合，在載體外表構(gòu)成濕物料薄膜。濕物料在載體的帶動下，在床內(nèi)構(gòu)成良好的流化形狀，同時載體對物料進展預熱。.3.3.6 臥式多室流化床枯燥器. 臥式多室流化床，將床層分隔成36室，最多可達12室，任務時物料依次經(jīng)過各室，最后翻過堰板卸出。 優(yōu)點：構(gòu)造簡單、制造方便，沒有任何運動部件；占地面積小，卸料方便，容易操作；枯燥速率快，處置量幅度變動大；對熱敏性物料，可運用較低溫度進展枯燥，顆粒不會被破壞。 缺陷：熱效率相對較低；對于多種類小產(chǎn)量物料的順應性較差。抑制缺陷的措施：采用柵式加料器，可使物料盡量均勻地分布于床層之上；枯燥器內(nèi)加工光滑，以圓角過渡為好，消除各室篩板的死角；操作力求平穩(wěn)。.3.3.7 振動流化床枯燥器. 將機械振動強加于流化床即為振動流化床，使物料在流化的根底上添加床層的振動，讓物料有一個拋擲和松動