概述
旋轉閃蒸幹燥裝置是一（yī）種將幹燥技術和（hé）流態化技術綜合為一體的幹燥設備，它克服了幹燥設備能耗大和流化床幹燥不均勻的缺點，集（jí）兩（liǎng）者之（zhī）所長，成為具有高效、節能、快速等特點的理想幹燥設（shè）備。它特別適合於膏狀物、濾餅等物料的（de）直接幹燥，彌（mí）補了耙式幹燥效率低、產量小的不足，改變了噴霧幹燥先稀釋再進（jìn）行噴霧處理的複雜過程。數年來，旋轉閃蒸幹燥（zào）廣泛應用於輕（qīng）工、石油（yóu）、化纖、食品、礦山（shān）、塗料、染料及（jí）中間體等化工行業的高粘度、高稠度、熱敏性膏狀物料（liào）的幹燥。與其他幹燥設備相比，旋轉閃蒸幹燥裝置技術先進、設備緊（jǐn）湊、操作簡單、維修方便，強化（huà）了汽（qì）固傳熱效果（guǒ），使幹燥時（shí）間（jiān）大（dà）為縮短，產品產量及質量大大提高，節能效（xiào）果^顯著。
1．1 幹燥機的構造
旋轉閃蒸幹燥機如圖1所示。主要由熱風分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉幹燥室等組成。幹燥室底（dǐ）部為錐體結構，其外圓環為熱風分配器，與熱風入口相連，熱風在此作圓環狀分布，從筒（tǒng）體底部狹縫以切線方向進入流化段形成旋轉風場。環隙尺寸是直接影響幹（gàn）燥機工作狀況的主要參數。錐體結構，可使熱風流通截麵自下而上不斷變大，底部氣速相對較大，上部氣速相對較小，從而保證了下部的大顆粒處（chù）於流化狀態的同時，上部的小顆粒也處於流化狀態。另（lìng）外，錐體結構還縮小了攪拌軸懸臂部分的長度，增加了運（yùn）轉的可靠性，改善了軸在高（gāo）溫區的工作狀況，延（yán）長了軸承（chéng）的使用壽命。流化段內設有（yǒu）攪拌器，用來破碎、混（hún）合物料，使熱風與物料充分接觸並保證粒子在幹燥室（shì）高溫區停留時間為^短。為防止物料在（zài）攪拌器作用下拋向四壁，粘結在四（sì）壁（bì）上（shàng）出現“結巴”現象，並導（dǎo）致（zhì）不能正常操（cāo）作，為此在攪拌齒（chǐ）上安裝了刮板，並與室底及器（qì）壁保持微小問隙。這種結構可以保證（zhèng）物料在與器壁粘結牢（láo）固之前便將其剝落。另外，攪拌轉數也應合理選（xuǎn）擇，其轉速的常規範周為50—500r／min。攪拌軸與幹燥器（qì）底部有良（liáng）好的密（mì）封裝置。
幹燥室頂（dǐng）部的（de）分級器是一個有（yǒu）一定角（jiǎo）度的（de）帶孔圓形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒有幹燥的物料（liào）分離擋下，以繼續進行幹燥，從而（ér）保證滿足產（chǎn）品粒度（dù）分布窄、濕含量均勻一致的要求。分級器孔徑大小和高度決定幹品粒度，當高度一定時（shí），孔徑越（yuè）小（xiǎo）其（qí）產品的粒度越細。
1．2 幹燥原理
根據幹燥過程發揮的作用，可以把旋轉（zhuǎn）閃蒸幹燥機的主體設備分為三部分（fèn）：底部流化段，中問幹燥段，上部分級段。各段結構不同，所起作（zuò）用不一樣。
(1)流化段是物料人口以下部分，內設有攪拌器。它能幫助破碎高粘性物料，使濕料與（yǔ）幹燥（zào）熱空氣充（chōng）分接觸，產生^大的傳熱係數。幹燥熱風從切線方（fāng）向以一定速度（dù）進入幹燥器底部的環形通道，從殼底縫隙進入流化段。由於通道截麵突然減小，使動能與風速增大，這樣在器內形成具有較高風速的旋轉（zhuǎn）風（fēng）場。物料自螺旋輸送器進入幹燥器後（hòu），首先承受攪拌器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞力的（de）作用（yòng）下物料被（bèi）微粒化，與旋（xuán）轉熱風充分接觸形成流化床而被流態化。處於流化狀態的顆粒表麵完全暴露（lù）在熱風中，彼此問互相碰（pèng）撞和摩擦，同時水分蒸發，使（shǐ）粒子問粘性力減弱，顆粒之問形成分（fèn）散、不規則的運動，使（shǐ）氣固兩相充分接（jiē）觸，加速了傳質、傳熱過程。在（zài）流化段內冷熱介質溫差（chà）^大（dà），大部分水分在此區被蒸發。隻有充分幹燥後的微粒才能被熱（rè）風（fēng）帶出（chū）流（liú）化段。流化段屬於高（gāo）溫區，因為流化段（duàn）物料顆粒內部保持著一定的水分，物料不會過（guò）熱，而幹燥後的微粒瞬間便脫離高溫區，所以旋轉
閃蒸幹燥設備對熱敏性（xìng）物料非常適用。經過流化段幹燥後，物料被破碎幹燥成各種粒度不同的球形和不規則形狀顆粒，在旋（xuán）轉空氣的浮力和徑向離心力的作（zuò）用下，未幹燥的顆粒向器壁運動，並因（yīn）其具（jù）有較大的沉降速度而落回流化段重複流（liú）化幹（gàn）燥；較（jiào）小顆粒向上進入幹燥段。
(2)幹（gàn）燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時物料在旋轉風場中繼續幹燥。較小顆粒繼續向上進入分級段；較大（dà）顆（kē）粒在器壁周圍向（xiàng）上運動與分級（jí）器碰撞下落重新幹燥，直至（zhì）達到幹燥質量要求。幹燥段的熱風經過流化段質熱交換後，風速減小，濕度增大，保證了幹燥段在穩定條件下順利進行。為了控（kòng）製物料（liào）在幹燥器內的（de）停留（liú）時間，應根據空氣在幹燥器內停留（liú）的（de）時問來調節空氣流速，從（cóng）而（ér）使成品的粒度、產量及^終含水量得到控製，使幹燥器形成一種進料速率（lǜ）與符合要求的幹品產量之間的平衡。旋轉閃（shǎn）蒸幹燥器^終（zhōng）產品的含水量很（hěn）少受進料濕（shī）含量波動的影響，這也是該（gāi）幹燥（zào）器的優點之一。
(3)分級段（duàn）是包括分級器在內（nèi）的分（fèn）級器以上部分。分級器是一（yī）個開孔圓擋板，通過改變孔的直徑（jìng）和分級（jí）段高度，即改變（biàn）空氣流速就可（kě）以控製離開（kāi）幹（gàn）燥（zào）器的粒子尺寸和數量。在此段完成幹燥、達到粒度要求的物料隨熱風進（jìn）入除塵器進行捕集。
2 旋轉閃蒸幹燥機的工藝（yì）計算和結構計算
2．1 工藝計算
(1)幹燥能力：
G2= G1 (1-ω1)/（ 1-ω2) (1)
式中G2——幹燥物料產量，kg／h；
G1——濕物料（liào）的處（chù）理量，kg／h；
ω1——濕物料的濕基含水（shuǐ）量，kg／kg；
ω2———出幹（gàn）燥器物料的濕基含水（shuǐ）量，kg／kg。
(2)水分蒸發量：
W= GC(X1- X2 )=L(Y1 –Y2) (2)
式中（zhōng） W一水分蒸發量，kg／h；
GC一（yī）絕幹物料質量流量，kg／h；
X1一進幹燥器物料的（de）幹基含（hán）水量，kg／kg；
X2一出幹燥器物料的幹基（jī）含水量，kg／kg；
Y1一進幹燥器空氣的濕度，kg水／kg幹空氣；
Y2一出幹燥器空氣的濕度，kg水／kg幹空氣；
L一（yī）絕幹（gàn）空氣流（liú）量，kg／h。
(3)空氣消耗量（liàng）
L(I1-I2)= GC (I1`-I2` )+QL (3)
出幹燥器空氣的（de）焓：
I2 =(1.01+1.88 Y2 )t2 +2490 Y2 (4)
式中 I1—進幹燥器空氣的焓，kJ／kg幹空（kōng）氣；
I2—出幹燥器空氣的焓，kJ／kg幹空（kōng）氣；
I1`一進幹（gàn）燥器物料的（de）焓，kJ／kg絕幹料；
I2`一（yī）出幹燥器物料的焓（hán），kJ／kg絕幹料；
QL一（yī）幹燥器的熱量損失（shī），kJ／h；
t2一空氣出幹燥器的溫度，℃。
由式(2)、(3)、(4)看出，隻有（yǒu）Y2、I2、L三個（gè）未知數，故方程組可以求解，並由此可以確定風機風量和熱風爐供熱要求。
2．2 幹燥（zào）機的結構計算
(1)幹燥（zào）室直徑的確定
幹燥（zào）室直徑由幹燥室內氣流的（de）截（jié）麵速度確定（dìng）：
式中 D一幹燥室（shì）直徑，m；
V一幹燥機內平（píng）均氣體流量，m3／h；
ν一幹燥機（jī）內氣體流速，一般為3—5m／s。
(2)幹燥機高度（dù）H的確定（dìng）
幹燥機的高度（dù）由濃相流態化高度（dù）和（hé）旋轉氣流幹（gàn）燥（zào）段高度組成，為增大設備（bèi）熱容量和穩定操作，流化段高度可（kě）以（yǐ）取得（dé）適（shì）當大一些，例如200—500mm。幹燥機（jī）高度（dù）H根據下式確定【1】：
式中△tm 一對數平均溫差，℃；
t1—進口溫度，℃；
t2—出口溫度，℃；
tω1一認為與該區的濕球溫度相（xiàng）等（děng），℃；
tω2一物料出口溫（wēn）度，℃；
進入旋轉氣流幹燥管的進氣溫度因通過（guò）流態（tài）化區而相應（yīng）降低，取為t1`
t1`=t1 -(0.3~0.5)( t1- t2 )
A—單位幹燥管體積內的幹燥表麵積，m2／m 3，
A=6G(1+x)／(3600πD2／4)dpρm Vm
G—絕幹物料流量，kg／h；
x — 物料幹基含水量，kg／kg；
ρm一（yī）顆（kē）粒密度，kg／m3 ；
D一幹燥室直（zhí）徑，m；
Vm一固體顆粒（lì）的運動速度，m／s；
q—旋轉氣（qì）流快（kuài）速幹燥管的（de）熱交換（huàn）量（liàng），q=CQ，
Q由幹燥器熱（rè）量衡算（suàn）確定，c為（wéi）係數，
從安全考慮，取C=0．5—0．7；
h—傳熱係數，kJ／(m2·h·℃)；
dp—產品粒度，m。
(3)關鍵部件設計
①分（fèn）級器 位於幹燥室的頂部和（hé）中上部，其形狀為短管狀或圓環狀。其內徑的（de）大小不僅影響產品的粒度大小，也影響著產（chǎn）品（pǐn）的終濕含量（liàng）。分級器直徑與產品粒度大小的關係，可通過下式求得：
此式假設顆粒為球狀，其密（mì）度為ρ ，直徑為dp， 流體的密度為ρｇ，粘度為μ，顆粒初始旋轉半徑為r1，分級器的內半徑為r2，旋轉的角速度為ω，幹燥室的半徑為R，幹燥（zào）室從底部到分級器的高度為h，氣量為v 。
②氣體分布器 該裝置由一空（kōng）心的（de）旋轉蝸殼（ké）和環形擋（dǎng）片組成，幹燥室的下部為一錐形底，並配備有攪拌裝置。在擋板的下部（bù）留有一個（gè）間隙，形（xíng）成窄縫（féng）。進風環隙可調節，氣體切向進入（rù）氣體分布器，經過環形擋板的（de）下部縫隙，進（jìn）入幹燥室內部產生旋轉（zhuǎn）上升氣流。環隙窄縫的高（gāo）度（dù）h為：
h=V／(πDut )
V一幹燥（zào）室的進風量，m3/s；
D一幹燥室的直徑，m；
ut一環隙的切向速度，一般為30～60m／s。
以阻燃劑氫（qīng）氧化鎂為例，將有關參數代入上式（shì），得到計（jì）算結果如（rú）表1。事實證明，設備的實際運行情（qíng）況與（yǔ）設計結果基（jī）本符合。
3 旋轉閃蒸幹燥機的（de）特點及應用
3．1 特點
(1)物料在幹（gàn）燥機內同時完成破碎、分散、幹燥、分級等（děng）處理過程（chéng），強化了傳質、傳熱，幹燥強度大。
(2)切向速度高，物料與空氣接觸時（shí）問短，解決了（le）熱（rè）敏性物料的焦化變色問題。
(3)設置分級器，可（kě）控製產品的（de）粒度、濕度。
(4)幹燥氣體進（jìn）人幹燥機產生強烈的旋轉氣流，對幹燥機壁麵（miàn）上的物料產生強（qiáng）烈的衝刷作用，可消除粘壁現象。
(5)結構簡單，易製造和安（ān）裝，投資少。
(6)熱空氣與物料（liào）流化接觸，熱交換均勻充分（fèn），熱效率高，節能效果（guǒ）好。
3．2 應用
旋轉閃（shǎn）蒸幹燥機是處理濾餅、膏狀物（wù）料、觸變性、熱敏性物料及顆粒、粉狀物料的理想設備，在染料、醫藥、農藥（yào）、精細化（huà）工、化纖、石油和食品等行業（yè）有著廣闊的應用前景。
