对流干燥技术方案简介

一、 对流干燥系统的组成：

热源送风       干燥器       气固分离，产品回收       排风.

进料器                （旋风分离、袋滤、湿法等）

二、 对流干燥技术方案中要了解的物料状态及参数：

1、物理状态：粒径，粘度，堆积密度，真密度，热熔性，热粘性（温度），物料中液体的组分——水或挥发性溶剤等.

2、化学状态：结晶水，自溶现象，分解热，凝固热（温度）等.

3、获取物料各种参数的方法：

（1）自己的经验（2）用户提供的数据与资料（3）查阅相关文献资料（4）实验测试 

4、技术方案中要确定的参数:

(1).原料处理量W原(换算成kg/h)或产品的产量W产(换算成kg/h);原料湿基含水率ω1,产品湿基含水率ω2,均由用户给出。

（2）.干燥进风温度t1,干燥排风温度t2，均由用户给出；环境温度t0，环境空气含湿量d0（单位是kg水/kg干空气），应该查气象资料得到，在没有气象资料的情况下可采用以下的参考数据：东北和西北地区：t0=10℃，d0=0.008kg水/kg干空气,黄河,长江地区: t0=15℃，d0=0.01kg水/kg干空气,南方地区: t0=20℃，d0=0.011kg水/kg干空气。

（3）.原料温度由用户给出，在没有给出的情况下，原料温度于环境温度，即θ1=t0，产品温度比排风温度低15℃，即θ2=（t2-15）℃。

(4).干燥进风含湿量d1: 间接换热时,d1=d0，直燃热风炉时，d1=0.025kg水/kg干空气。

三、对流干燥中物料衡算与热量衡算： 

1、物料衡算：一般提供湿基含水率来计算.

（1）.已知原料处理量W原，则W水=W原×（ω1-ω2）/（1-ω2）

（2）. 已知产量W产，则W水=W产×（ω1-ω2）/（1-ω1）

2、热量衡算：

计算步骤:

(1).蒸发水份热量:  Q1=W水(595+0.45t2-1×t0)         (kcal/h)

(2).物料升温热量:  Q2=W产(Cs×(1-ω2)+1×ω2)×(θ2-θ1) (kcal/h)

  Cs为绝干产品(不含水份)的比热,一般取Cs=0.4kcal/kg·℃

(3).外围护热损失:  Q3=(0.15~0.2)×(Q1+Q2)            (kcal/h)

    用蒸发1公斤水的外围护热损失来验算: q3=(60~100) kcal/kg水

(4)热风质量流量:  G=(Q1+Q2+Q3)/(i1-i2’-0.1×0.24×(t2-t0))

                                                  (Kg/h)

　　　　　　i1-  i2’=(0.24+0.45d1)×(t1-t2)            (kcal/kg)

(5).计算条件下干燥所需的热量:  Q干1=G×(i1-i0)       (kcal/h)

            i1-i0=(0.24+0.45d1)×(t1-t0)             (kcal/kg)

(6).验算排风含湿量: d2=d1+W水/G ,从空气焓湿图上找到相应的湿球温度tw2,  t2-tw2=(20~50) ℃。

3、热源的热量计算：

(1).冬季条件下干燥所需热量:  Q干2=K1×Q干1         (kcal/h)

在不同地区,K1取不同值,东北和西北地区: K1=1.15;黄河,长江地区: K1=1.10;南方地区: K1=1.05。

(2).热源应具有的供热能力或能源消耗:

饱和蒸汽热交换器应具有的供热能力 : Q=Q干2/0.95    (kcal/h)

饱和蒸汽消耗量:M=Q/600                (kg/h)

电加热器应具有的供热能力 : Q=Q干2/0.95;            (kcal/h)

电加热器所需电功率: N=0.0012Q           (kw)

直燃式燃煤热风炉耗煤量: M=Q干2/（5500×0.9）(kg/h)

直燃式天然气热风炉耗气量: M=Q干2/（8500×0.9）(Nm3/h)

直燃式燃油热风炉耗油量: M=Q干2/（10200×0.9）(kg/h)

间接式燃煤热风炉耗煤量: M=Q干2/（5500×0.7）(kg/h)

间接式天然气热风炉耗气量: M=Q干2/（8500×0.75）(Nm3/h)

间接式燃油热风炉耗油量: M=Q干2/（10200×0.75）(kg/h)

四、旋转闪蒸干燥器主要参数的计算：

1、干燥塔内热风平均体积流量计算:

t1温度时热风密度:γ1=273×1.293/(273+t1), t2温度时热风密度:

γ2=273×1.293/(273+t2) ,热风平均密度:γp=(γ1+γ2)/2 (kg/m3)

干燥塔内热风平均体积流量: Lp=G/γp         (m3/h)

2、空塔轴向速度u0：经验数据, u0 =3~5 m/s，由原料粘结性和含水率来确定, 原料粘结性大和含水率高，u0取大值；反之，取小值。

3、干燥塔直径计算：D=（Lp/（3600×0.7854×u0）0.5

4、干燥塔高度计算：经验数据：H=（2.5~4）D，视产品含水率不同而变化, 产品含水率高,取大值;反之取小值。

五、喷雾干燥器主要参数的计算：

（一）离心喷雾塔计算：

1、喷雾塔直径：

（1）.雾滴喷距计算公式  ：

R=3.46 d0.3 ×W原0.25× n-0.16 

d：雾化盘直径，（m），W原：原料液供给量（kg/h），n：雾化盘转速（r/min）

（2）.喷雾塔直径:

    D=(0.9～1.1)×2R

     2R前系数的取值: 产品有热粘性的，取大值; 产品无热粘性的,取小值。

2、喷雾塔高度：

直段高度：H1=（0.9~1.1）D

D前系数的取值: 产品含水率高,取大值; 产品含水率低,取小值。

底锥角取值：一般取α=60°，当产品不易流动时，α=50～55°，

    则锥段高度：H2=D/（2×tg（90°-α/2））

    3、离心喷雾干燥塔直段的热风平均风速u0=0.15～0.3m/s,以此来验算喷雾塔尺寸合理性的。

 （二）、压力喷雾塔计算：

     1．平均风速的取值：u0=0.3～0.45m/s, 产品有热粘性,取大值;反之,取小值。

     2．干燥塔直径计算：

D=（Lp/（3600×0.7854×u0）0.5

     3．干燥塔高度计算：

     直段高度：H1=（3～5）D

 D前系数的取值: 产品含水率高,取大值; 产品含水率低,取小值。

     锥段高度计算与离心喷雾相同。

六、旋风分离器：

1、旋风分离器进口风量计算：

 Lj= G/γ2 ，γ2是排风温度下的空气密度，前面已计算过。

2、旋风分离器进口风速确定：一般来说进口风速取：uj=16～23m/s，

  产品密度小，粒径细，uj应取大值；反之，uj应取小值。

3、旋风分离器选用：

  根据进口风速和进风量，查阅旋风分离器产品规格表，找到合适的型号。

七、布袋除尘器：

1、布袋除尘器过滤风量的确定：

   Lj= G/γ2 ，γ2是排风温度下的空气密度，前面已计算过。

2、布袋除尘器过滤风速的确定：

过滤风速一般和产品粉尘的物性，使用条件，温度条件，粉尘粒度，粉尘浓度和布袋除尘器中的压力有关。

在干燥系统中，布袋除尘器过滤风速一般取ug=1～2m/min，如产品密度小，粒径细，可以取ug=0.8m/min。如果密度特别小，粒径也特别小时，在一个布袋除尘器中同时过滤和清灰，产品粉尘沉降不下来，此时需要采用“离线清灰”方式，既一个布袋除尘器过滤，另一个布袋除尘器清灰，经过一段时间粉尘就可以沉降下来。采用这种方法，过滤风速可以取ug=2～3m/min。

3、布袋除尘器过滤面积的确定：

    布袋除尘器过滤面积：F=Lg/（60×ug）       （m2）

根据过滤面积，查阅布袋除尘器手册来选型，或作非标设计。

八、干燥系统阻力估算:

   1、连结风管阻力:

      连结风管阻力由连结管的长度和弯头数量决定。长度大弯头多，则阻力大；反之，阻力小。一般可估算连结风管阻力为800～1000pa。

   2、旋风分离器阻力：

      XLT和长锥旋风分离器的阻力为800～1200pa，扩散式旋风分离器的阻力为1200～1500pa。

   3、布袋除尘器阻力：

      布袋除尘器的阻力由滤布种类和过滤风速决定。滤布紧密（如涂膜针刺呢），过滤风速高，则阻力大，大约为1200～1500pa；反之，阻力小，大约为800～1200pa。

   4、水膜（或水浴）除尘器阻力：

      其阻力一般为1000～1200pa。

   5、热风炉和换热器的阻力：

     套筒式间接换热热风炉阻力大约为1800～2000pa。

     列管式间接换热热风炉阻力大约为2800～3500pa，与串联的换热器组数成正比。

     直燃式热风炉阻力大约为800～1200pa。

     蒸汽换热器的阻力：每组换热器阻力大约为50～60pa，如采用十组串联，则阻力为500～600pa。

     电加热器的阻力：每10kw的阻力为20～30pa，如功率为100kw，则阻力为200～300pa。

   6、喷雾干燥塔阻力：大约为500pa左右。

   7、旋转闪蒸干燥塔阻力：大约为2000～3000pa。

   8、气流干燥管阻力：大约为1000pa左右。

   9、振动流化床干燥机阻力：随床面上料层厚度变化，料层厚阻力大；反之，阻力小。一般阻力为600～1000pa。

九、送风风机的选用：

1、送风风机的风量确定：

送风风机的风量为：L送=1.05G/γ0            (m3/h)

 G是热量衡算中得到的热风质量流量,γ0是环境空气温度下的空气密度,计算公式为:γ0=273×1.293/(273+t0)

2、送风风机的风压确定：

 送风风机的风压由热源种类和干燥机种类来决定。

（1）、喷雾干燥机：

  热源为套筒间接换热热风炉，送风风机的风压应在2500pa左右，可选用4-72，4-79和9-26型号的风机。

  热源为列管间接换热热风炉，送风风机的风压应在4000pa左右，可选用9-19和9-26型号的风机。

  热源为蒸汽，导热油，过热蒸汽和电加热换热器，送风风机的风压应在2000pa左右，可选用4-72和4-79型号的风机。

（2）、旋转闪蒸干燥机：

   热源为套筒间接换热热风炉，送风风机的风压应在4500pa左右，可选用9-26和9-19型号的风机。

  热源为列管间接换热热风炉，送风风机的风压应在5000pa以上，可选用9-19型号的风机。

  热源为蒸汽，导热油，过热蒸汽和电加热换热器，送风风机的风压应在3000pa以上，可选用9-26型号的风机。

（3）、振动流化床干燥机：

热源为套筒间接换热热风炉，送风风机的风压应在3000pa左右，可选用9-26型号的风机。

  热源为列管间接换热热风炉，送风风机的风压应在4000pa以上，可选用9-26和9-19型号的风机。

  热源为蒸汽，导热油，过热蒸汽和电加热换热器，送风风机的风压应在1800pa左右，可选用4-72和4-79型号的风机。

3、送风风机的选型：

  根据风量和风压，可以从风机手册中选用风机，尽量在第2到第5工作点上选用风机。

十、引风风机的选用：

1、引风风机的风量确定：

引风风机的风量为：L送=1.05G/γ2           (m3/h)

 G是热量衡算中得到的热风质量流量,γ2是排风温度下的空气密度,计算公式为:γ2=273×1.293/(273+t2)

 2、引风风机的风压确定：

引风风机的风压由气固分离的“级数”来确定。另外，由于排风温度一般多在80～100℃，而风机说明书上的风压是指温度为20℃时的风压，风机在80～100℃运行时风压比20℃时要小1.2～1.25倍。所以要将干燥器排风出口后的实际风压乘上1.25倍,用这个压力到风机说明书上找相应的风压。

（1）、一级气固分离：引风风机的风压为2500～3000pa，可选用4-72，4-79或9-26型风机。

（2）、二级气固分离：引风风机的风压为3500～4000pa，可选用9-26和9-19型风机，如风量特别大，可选用G4-73（或Y4-73）风机。

3、引风风机的选型：

  根据风量和风压，可以从风机手册中选用风机，尽量在第2到第5工作点上选用风机。