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第七節(jié)沸騰枯燥裝置一、沸騰枯燥的根本概念沸騰就是指流化(Fluidized),“流化”是指固體顆粒被流體吹起呈懸浮狀態(tài),粒子可以相互別離,作上下、左右、前后運(yùn)動(dòng),這種狀態(tài)我們稱作“流化”,或流態(tài)化,流動(dòng)化或沸騰狀態(tài)。沸騰枯燥是指枯燥介質(zhì)使固體顆粒在沸騰狀態(tài)下進(jìn)行枯燥的過(guò)程。1、固定床階段2、流化床階段3、氣流輸送階段

1/13/20231二、沸騰枯燥的特點(diǎn)一般適用于30um-6mm顆粒狀物料,或結(jié)團(tuán)現(xiàn)象不嚴(yán)重的場(chǎng)合,故常用于氣流或噴霧枯燥后的物料作進(jìn)一步枯燥之用。對(duì)溶液或懸浮液的液體物料的枯燥和造粒也很適宜。沸騰枯燥設(shè)備的熱容量系數(shù)為2300-7000w/m2,生產(chǎn)能力可在小至幾kg/h,大到數(shù)百t/h范圍內(nèi)變動(dòng),物料停留時(shí)間可任意調(diào)整,尤其對(duì)含水要求很低的產(chǎn)品特別適宜。1/13/20232

1.沸騰枯燥器的優(yōu)點(diǎn)(1)物料與枯燥介質(zhì)接觸面積大,攪拌劇烈,外表更新時(shí)機(jī)多,熱容量大,傳熱好,產(chǎn)量高,可實(shí)現(xiàn)小設(shè)備大生產(chǎn)。(2)枯燥速度大,停留時(shí)間短,故最適宜于某些熱敏性物料枯燥。(3)床內(nèi)縱向返混劇烈,溫度分布均勻,對(duì)物料外表水分可使用比較高的熱風(fēng)溫度。同一設(shè)備,既可用于間歇又能連續(xù)生產(chǎn)。(4)枯燥停留時(shí)間,可按需要進(jìn)行調(diào)整,對(duì)產(chǎn)品含水量有變化或原料含水量有波動(dòng)的物料更適應(yīng)。(5)設(shè)備簡(jiǎn)單,投資費(fèi)用低廉,操作維修簡(jiǎn)單。1/13/202332、沸騰枯燥器的缺點(diǎn)(1)對(duì)被枯燥物料的顆粒度有一定的限制,當(dāng)幾種不同物料混在一起枯燥時(shí),各種物料的密度應(yīng)當(dāng)接近。(2)濕含量高而且易結(jié)團(tuán)的物料不適合。(3)易結(jié)塊物料與設(shè)備會(huì)粘壁或堵塞。(4)因縱向沸騰,對(duì)單級(jí)連續(xù)式沸騰枯燥器,物料停留時(shí)間可能不均勻,未枯燥的物料會(huì)隨產(chǎn)品一起排出床層。1/13/20234

3.適用范圍和有關(guān)參數(shù)的選擇(1)固體顆粒大小要求>30um,如太小,會(huì)產(chǎn)生溝流現(xiàn)象即局部并不流化,在顆粒間形成通道稱溝流,枯燥效率下降。濕度越大,溝流現(xiàn)象越嚴(yán)重。如顆粒>6mm時(shí),要求氣流速度高,經(jīng)濟(jì)效益不合算。(2)物料含水率要求粉狀原料含水量在2-5%,顆粒物料含水量在10-15%,使用沸騰枯燥是適宜的。因流化性能不一致也沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定。停留時(shí)間選擇適當(dāng),產(chǎn)品含水可達(dá)0.03%。(3)氣體的溫度高溫枯燥介質(zhì)可提高熱的利用率,但保證溫度控制在使產(chǎn)品平安以內(nèi)。1/13/20235(4)流化速度與截面積(5)沸騰床層高度:一般只能由經(jīng)驗(yàn)確定。(6)多孔板的開(kāi)孔率及其它數(shù)據(jù)如孔徑太大,引起氣流分布不均勻;孔率太小,阻力損失太大。故一般開(kāi)孔比可取20%,孔徑可取5-20mm,多孔板的壓力損失為1332.89-13328.95Pa。對(duì)多段流動(dòng)層,其段間隔取300mm為宜。臥式連續(xù)多室流動(dòng)床,如隔板為4塊,分成5個(gè)小室,隔板與孔板間隔為30-60mm。

1/13/20236三、沸騰枯燥器(Fluidized-beddryer)的結(jié)構(gòu)型式

1、流化床枯燥器的分類按被枯燥的物料可分為:①粒狀物料;②膏狀物料;③懸浮液和溶液等具有流動(dòng)性物料。按操作情況不同,流化床枯燥器可分為:間歇式和連續(xù)式。按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式可分為:①單層流化床枯燥器;②多層流化床枯燥器;③臥式多室流化床枯燥器;④噴動(dòng)式流化床枯燥器;⑤振動(dòng)流化床枯燥器;⑥脈沖流化床枯燥器;⑦惰性粒子流化床枯燥器;⑧錐形流化床枯燥器。1/13/20237

①單層沸騰枯燥器

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,生產(chǎn)能力大,最廣泛應(yīng)用。一般床層高度為300-400mm,由枯燥介質(zhì)不同,生產(chǎn)強(qiáng)度可達(dá)1m2分布板從物料中脫水500-1000kg/h,空氣消耗量為3-12kg/kg水。

適用于較易枯燥或枯燥強(qiáng)度要求不嚴(yán)格的粒狀物料,對(duì)于一些粒度分布較廣并有一定粘性難以流化的物料,可加攪拌器。2、粒狀物料的沸騰枯燥器1/13/20238單層沸騰床于燥流程示意圖1—抽風(fēng)機(jī)2一料倉(cāng)3—星形下料器4一集灰斗5一旋風(fēng)別離器6一帶式輸送機(jī)7—加料機(jī)8一卸料管9一流化床10一加熱器11—鼓風(fēng)機(jī)12—空氣過(guò)濾器1/13/202391/13/2023101/13/202311氣流分布板是流化床枯燥機(jī)的主要部件之一。作用是支持物料,均勻分配氣體,以創(chuàng)造良好的流化條件。多采用金屬或陶瓷材料制作。1/13/202312

物料有規(guī)則的自上而下移動(dòng),故停留時(shí)間分布均勻,物料的枯燥程度均勻,易于控制產(chǎn)品質(zhì)量。熱利用率高,適宜物料降速枯燥或產(chǎn)品要求含水量很低的物料。又可分為溢流管式和穿流板式,前者用的場(chǎng)合多。溢流管的設(shè)計(jì)和操作是關(guān)鍵,否則易造成堵塞或氣體穿孔,從而造成下料不穩(wěn)定,破壞沸騰床。故一般溢流管下面均裝有調(diào)節(jié)裝置,其結(jié)構(gòu)主要有三種。

②多層沸騰枯燥器

1/13/202313溢流式多層流化床枯燥機(jī)濕物料顆粒由第一層參加,經(jīng)初步枯燥后由溢流管進(jìn)入下一層,最后從最底層出料。停留時(shí)間較長(zhǎng),產(chǎn)品能到達(dá)很低的含水量且較為均勻,熱量利用率也顯著提高。1/13/202314溢流管調(diào)節(jié)裝置自封式溢流管結(jié)構(gòu)圖

1/13/202315穿流板式多層沸騰干燥器1/13/202316③臥式多室沸騰枯燥器

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,適合難枯燥和熱敏感性物料的枯燥,現(xiàn)已推廣到粉狀、片狀等物料。為一矩形箱式沸騰床,底部為多孔篩板,開(kāi)孔率一般為4-13%,孔徑為1.5-2.0mm,上方有豎向擋板,將床分成8個(gè)小室,每塊板可上下移動(dòng)調(diào)節(jié)板間距,每小室下部有一進(jìn)氣支管,支管上有調(diào)節(jié)氣體流量的閥門。主要枯燥由造粒機(jī)制成4-14目散粒狀物料,初濕量在10-30%,產(chǎn)品終濕量在0.02-0.3%。缺點(diǎn)是熱效率不及多層式高,在l、2兩室易結(jié)塊。1/13/202317臥式多室沸騰枯燥器1/13/202318④噴動(dòng)床枯燥器噴動(dòng)床枯燥器底部為圓錐形,上部為圓筒形。氣體以高速?gòu)腻F底進(jìn)入,夾帶一局部固體顆粒向上運(yùn)動(dòng),形成中心通道。在床層頂部顆粒好似噴泉一樣,從中心噴出向四周散落,然后沿周圍向下移動(dòng),到錐底又被上升氣流噴射上去。如此循環(huán)以到達(dá)枯燥的要求。

噴動(dòng)床用于谷物、玉米胚芽等物料的枯燥。

1/13/202319噴動(dòng)床枯燥器1一放料閥2一噴動(dòng)床3一旋風(fēng)別離器4一加料器5一蝶閥6—加熱爐7一鼓風(fēng)機(jī)

1/13/202320⑤振動(dòng)沸騰枯燥器

適用不易流化的物料顆粒太粗或太細(xì)易粘成成塊,以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有特殊要求的物料(如保持完整晶體,晶體閃光度好等)。由振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生激振力使機(jī)器振動(dòng),物料在給定方向的激振力的作用下踴躍前進(jìn)。同時(shí)床底輸入的熱風(fēng)使物料處于流化狀態(tài),物料與熱風(fēng)充分接觸,從而到達(dá)理想的枯燥效果。1/13/202321振動(dòng)流化床枯燥器

1/13/202322振動(dòng)沸騰床枯燥器

1/13/202323特點(diǎn)與適用性脈沖式流化床枯燥器作用能量集中,適用于不易枯燥或有特殊要求的物料,屬間歇操作,適用于粒度為10μm~0.4mm的物料,床高0.1~0.4m。與常規(guī)流化床枯燥機(jī)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):能夠流化非球形大顆粒,如直徑為20~30mm、厚度為1.5~3.5mm的蔬菜也能獲得良好的流化狀態(tài);粒子間對(duì)流混合較充分,無(wú)溝流現(xiàn)象,改善了床層結(jié)構(gòu);壓降較低,節(jié)能效果明顯,高達(dá)30%。⑥脈沖沸騰枯燥器1/13/2023241/13/202325

3、膏狀物料沸騰枯燥器它和粒狀物料所用的沸騰枯燥器根本上相同,主要區(qū)別是加料器不同,必須使膏狀物入沸騰枯燥器內(nèi)很快分散、均勻、定量、連續(xù)進(jìn)行操作,目前有兩種型式的加料器:①螺旋擠壓型②振動(dòng)加料器

1/13/202326螺旋擠壓型加料器振動(dòng)加料器4—攪拌葉片3—第一個(gè)葉片1一彈簧2一軸承2—螺旋1—擠壓通過(guò)板3—轉(zhuǎn)軸4一不平衡體5—加料斗6一多孔板1/13/2023274.溶液、懸浮液等物料的沸騰枯燥器①葡萄糖沸騰造??菰镌O(shè)備噴成霧狀的葡萄糖溶液進(jìn)入沸騰枯燥器后有兩種情況,一種是在碰到沸騰床中流化粒子前,便已蒸發(fā)結(jié)晶枯燥成微粒,這局部微粒成為晶種;另一種情況是霧化的溶液,在它未蒸發(fā)、結(jié)晶、枯燥前,便與沸騰床中流化粒子碰撞,而涂布于其外表,在其外表不斷蒸發(fā)、結(jié)晶枯燥,使流化粒子不斷增大,尤其以后者為主要。故粒子越來(lái)越大,以致最后沸騰不起來(lái)。破壞了沸騰正常操作,故控制粒子大小成關(guān)鍵問(wèn)題,目前采用以下三種方法來(lái)處理。

1/13/202328采用錐形沸騰床——因流速隨沸騰床高度而改變,使顆粒在沸騰床中分級(jí),大顆粒在下面,小顆粒在上面,這樣就有可能使大顆粒從下面的出料口排出,以免繼續(xù)增大,而小顆粒留在床層內(nèi),保持一定的粒度分布。在沸騰床內(nèi)安裝粉碎裝置——可將大顆粒粉碎,以控制床內(nèi)粒度分布。加返料——將小顆粒不斷參加沸騰床內(nèi)作晶種,用調(diào)節(jié)返料量來(lái)控制床層的粒度分布。目前用得最多的為加返料的方法,因容易控制。1/13/202329第八節(jié)氣流枯燥器

氣流枯燥器(Pneumaticdryer)是一種連續(xù)式高效固體流態(tài)化枯燥方法。它是利用高速熱氣流將潮濕的粉、粒、塊狀物料分散而懸浮于氣流中,一邊與熱氣流并流輸送,一邊進(jìn)行枯燥。氣流枯燥器在食品行業(yè)中應(yīng)用于淀粉、面粉、葡萄糖、食鹽、味精及肉丁食品的枯燥。1/13/202330一、氣流枯燥的特點(diǎn)

1.枯燥強(qiáng)度大

2.枯燥時(shí)間短3.熱效率高

4.設(shè)備簡(jiǎn)單可以同時(shí)把枯燥、粉碎,篩分,輸送等單元過(guò)程聯(lián)合操作。不適用的物料為:產(chǎn)品要求有一定形狀的物料;易于粘壁、非常粘稠以及要求枯燥至臨界濕含量以下的物料。1/13/202331二、氣流枯燥器組成及型式氣流枯燥器一般由空氣濾清器、熱交換器、枯燥管、加料器、旋風(fēng)別離器、出料器及除塵器等組成。其結(jié)構(gòu)型式有直管式、脈沖式、倒錐式、套管式和旋風(fēng)式。目前,我國(guó)生產(chǎn)的氣流枯燥機(jī)主要有兩種:直管式脈沖式1/13/202332一

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