概述
旋轉閃蒸幹燥（zào）裝置是一種將幹燥技術和流態化技術綜合為一（yī）體的幹燥設備，它克服了幹燥設備能耗大和流化床幹（gàn）燥不均（jun1）勻的缺點，集兩者之所長，成為具有高效、節能、快速等特點的理想幹（gàn）燥設備（bèi）。它特別適合於膏狀物、濾餅（bǐng）等物料的直接幹燥，彌補了耙（pá）式幹燥效率低（dī）、產量（liàng）小的不足，改變了噴霧幹燥先稀釋再進行噴（pēn）霧處理的複雜過程。數年來，旋轉閃蒸幹燥廣泛應用於輕工、石油、化纖、食品、礦山、塗料、染料（liào）及中間體等化工（gōng）行業的高粘度、高稠（chóu）度、熱敏性膏狀物料的幹燥。與其他幹燥設備相比，旋轉閃蒸幹燥裝置技術先（xiān）進、設備緊湊、操（cāo）作簡單、維修方便，強化了汽固（gù）傳熱效果（guǒ），使幹燥（zào）時間（jiān）大（dà）為縮短，產品產量（liàng）及質量大大提高，節能效果^顯著。
1．1 幹燥機的構造
旋（xuán）轉閃蒸幹燥機如圖1所示。主要（yào）由熱風分配器、螺旋加料器、攪拌（bàn）器、分級器、旋轉幹燥室等組成。幹燥室底部為錐（zhuī）體結構（gòu），其外圓環為（wéi）熱風（fēng）分配器（qì），與熱風入口相連（lián），熱風在此作圓環（huán）狀分布，從筒體底部狹縫以切線方向進入流（liú）化段形成（chéng）旋轉風場（chǎng）。環隙尺寸是直接影響幹（gàn）燥（zào）機工作狀況的主要參數（shù）。錐體結構，可使熱風（fēng）流通截麵自下而上不斷變大，底部氣速相（xiàng）對較大，上部氣速相對（duì）較小，從而保（bǎo）證了下部的大顆（kē）粒處於（yú）流化狀態的同時，上部（bù）的小顆（kē）粒也處於流化狀態。另外，錐（zhuī）體結構還縮（suō）小了攪拌軸懸臂部分的長度，增（zēng）加了（le）運轉的可靠性（xìng），改善了軸在高溫區的工作狀況，延長了軸承的使用壽命。流化段內設有（yǒu）攪拌器，用來（lái）破碎、混合物（wù）料，使熱風（fēng）與（yǔ）物料充分接觸並保證粒子在幹燥室高溫區停留時間為^短。為防止物料在攪拌器作（zuò）用下拋向四壁，粘結在四壁上出現“結巴”現象，並導致不能（néng）正常操作，為此在（zài）攪（jiǎo）拌齒上安裝（zhuāng）了刮板，並與室底及器壁保持微小問隙。這種結構可以保證物料在與器壁（bì）粘結牢固之前便將其剝落。另（lìng）外，攪拌轉數也應合理選擇，其轉速的常規範周為50—500r／min。攪拌軸與（yǔ）幹燥器底部（bù）有良好的密（mì）封裝置。
幹燥室頂部的分級器是一（yī）個（gè）有一定角度的帶孔圓形板。分級器的作用主要（yào）是將顆粒較大、還沒有幹燥的物料分離擋下，以繼續（xù）進行幹燥，從（cóng）而保證滿足產（chǎn）品（pǐn）粒度分布（bù）窄、濕含量均勻（yún）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（dìng）時，孔徑（jìng）越小其產（chǎn）品的粒度越細。
1．2 幹（gàn）燥原理
根據幹燥過程發揮的作用，可以把旋轉閃蒸幹燥機的主體設備分為三部分：底部流化段（duàn），中問幹燥段，上部分級段。各段結構不同，所起作用不一樣。
(1)流化（huà）段是物料（liào）人口以下部分，內設有攪拌器。它能幫助（zhù）破碎高粘性物（wù）料，使濕（shī）料與幹燥熱空氣充分接觸，產生^大的傳熱係數。幹燥熱風從切線方向以一定速度進入幹燥器底部的環形通道，從殼（ké）底縫隙進入流化段。由於通道截（jié）麵突然（rán）減小，使動能與風速增大，這樣在（zài）器內形成具有較高風速的旋轉風場。物料自螺（luó）旋輸送器進入幹燥器後，首先（xiān）承受攪拌器的機械粉（fěn）碎，在離心、剪切、碰撞力的（de）作用下物料被微粒化，與旋轉熱風充分接觸形成流化（huà）床而被流態化。處於流化狀態的顆粒表麵完全暴（bào）露在（zài）熱風中，彼此問互（hù）相碰撞和摩擦，同時水分蒸發，使（shǐ）粒子問粘性力減弱，顆粒之問形成分散、不規則的運動，使氣固兩相充分接觸，加速了傳（chuán）質、傳（chuán）熱過程。在流化段（duàn）內冷熱介質溫差^大，大（dà）部分水分在此區被蒸發。隻有充分幹燥後的微粒才能被熱風帶出流化段。流化段屬於高溫區，因（yīn）為流化段（duàn）物（wù）料顆粒內部保持著一定的水分，物料不會過熱，而幹燥後的微粒瞬間便脫離高溫區，所以旋（xuán）轉
閃蒸幹燥設備對（duì）熱敏性物料非常適用。經過（guò）流化段幹燥後，物料被破碎幹燥成各種粒度不同的球（qiú）形和不規則形狀顆粒，在旋轉空氣的浮力和徑向離心力的作用下，未幹燥的顆粒向器壁（bì）運動，並因其具有較（jiào）大的沉降速（sù）度而落回流化段重（chóng）複流化幹燥；較小（xiǎo）顆粒（lì）向上進入幹燥段。
(2)幹燥段是加料螺旋以上到分級器之間的空間，此時（shí）物料在旋轉風場中繼續幹燥。較小顆粒繼續向上進入分級（jí）段；較大顆粒在器壁周圍向上運動與分級器碰撞下落重新幹燥，直至達到幹燥質量要求。幹燥段的熱風經過流化段（duàn）質熱交換後（hòu），風速減小（xiǎo），濕度增大，保證了幹燥段在穩定條件下順利（lì）進行。為了控製物料在幹燥器內的停留（liú）時間，應根據空氣在幹燥器內停留的時問來調節空氣流速，從而使成品的粒度、產量及^終含水量得到控製，使幹燥器形（xíng）成一種（zhǒng）進料速（sù）率與符合要求的幹品產量之間的平（píng）衡。旋轉閃蒸幹燥器^終產品的含水量很少受（shòu）進料濕含量波動的影響，這也是該幹燥器的優點之一。
(3)分級段是包（bāo）括分級器在內的分級器以上部分（fèn）。分級器是一個開（kāi）孔圓擋板，通過改變孔的（de）直徑和分級段（duàn）高度，即改變空氣流速就可以控製離開幹燥器的粒子尺寸和數量。在此段完成幹燥、達到粒度要求的（de）物（wù）料（liào）隨熱風進入除塵（chén）器進行捕集。
2旋轉閃（shǎn）蒸幹燥機（jī）的工藝計算和結構計算
2．1 工藝計算
(1)幹燥（zào）能力：
G2= G1(1-ω1)/（ 1-ω2) (1)
式中G2——幹燥物料產量（liàng），kg／h；
G1——濕物料的處理量，kg／h；
ω1——濕物料（liào）的濕基含水量，kg／kg；
ω2———出幹燥器物料的濕基含（hán）水量（liàng），kg／kg。
(2)水分蒸發量：
W= GC(X1- X2)=L(Y1–Y2) (2)
式（shì）中 W一水分蒸發量，kg／h；
GC一絕幹物料質量流量，kg／h；
X1一進幹（gàn）燥器物料的幹（gàn）基含水（shuǐ）量，kg／kg；
X2一出幹燥器物（wù）料的（de）幹基含水量，kg／kg；
Y1一進幹燥（zào）器空氣的濕度，kg水／kg幹空氣；
Y2一出幹燥（zào）器空氣的濕（shī）度，kg水／kg幹空氣；
L一絕幹（gàn）空氣流量，kg／h。
(3)空氣消耗量
L(I1-I2)= GC(I1`-I2`)+QL(3)
出幹燥器空氣的焓：
I2=(1.01+1.88 Y2)t2+2490 Y2(4)
式中 I1—進幹燥器空（kōng）氣的焓，kJ／kg幹空氣；
I2—出幹燥（zào）器空氣的焓（hán），kJ／kg幹空氣；
I1`一進幹燥器物料的焓，kJ／kg絕幹（gàn）料；
I2`一出幹（gàn）燥（zào）器物料的焓，kJ／kg絕幹料；
QL一幹燥器的熱量損失，kJ／h；
t2一（yī）空氣出幹燥器的溫度，℃。
由式(2)、(3)、(4)看出，隻有Y2、I2、L三個（gè）未知數，故方程（chéng）組可以求解，並由此可以確定風機風量和（hé）熱風爐供熱要求。
2．2 幹燥機的結構計算
(1)幹燥室（shì）直徑的確定
幹燥室直徑（jìng）由幹燥室內氣流的截麵速度確定：
式中 D一（yī）幹燥室直徑，m；
V一幹燥機內平均氣體流量，m3／h；
ν一幹燥機內氣體流速，一（yī）般為3—5m／s。
(2)幹（gàn）燥機（jī）高度H的確定
幹燥（zào）機的高度（dù）由濃相流態化高度和旋轉氣流幹燥（zào）段高度組（zǔ）成，為增大（dà）設備熱容量和穩定操作，流化段高度可（kě）以取得適當大一些（xiē），例如200—500mm。幹燥機高度H根據下式確定【1】：
式中△tm一對數平均（jun1）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等，℃；
tω2一物料出口溫度，℃；
進入旋轉氣流（liú）幹燥管的進氣溫度因通過流態化區而相應降低，取為（wéi）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／m3，
A=6G(1+x)／(3600πD2／4)dpρmVm
G—絕幹物料流量（liàng），kg／h；
x — 物料（liào）幹基含水量，kg／kg；
ρm一顆粒密度，kg／m3；
D一幹燥室直徑，m；
Vm一固體顆（kē）粒的運（yùn）動速度（dù），m／s；
q—旋轉氣（qì）流快（kuài）速幹燥管的熱交換量（liàng），q=CQ，
Q由幹燥器熱量衡算確定，c為係數，
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（bù）件（jiàn）設（shè）計
①分級器 位於幹燥室的頂部和（hé）中上部，其形狀為短管狀或圓環狀。其內徑的大（dà）小不僅（jǐn）影響產品的粒度大小，也影響著（zhe）產品的終濕含量。分級器直徑與產品粒度大小的關係，可通（tōng）過下式求得：
此式假設顆粒為球狀，其密度為ρ ，直徑為dp， 流體（tǐ）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（xuán）轉的（de）角速度為（wéi）ω，幹燥室的半徑為R，幹燥（zào）室從底部（bù）到分級器的高度為h，氣量為v 。
②氣體分布（bù）器 該裝置由一空（kōng）心的旋轉蝸殼和（hé）環形擋片（piàn）組成，幹燥室的下部為一錐形底，並配備有攪拌裝置。在擋板的下部留有一（yī）個間隙，形成窄縫。進風（fēng）環隙可調節，氣體切向進入氣體分布器，經過環形擋板的下部縫隙，進入幹燥（zào）室（shì）內部產生旋轉上升（shēng）氣流。環隙窄縫（féng）的高度h為：
h=V／(πDut)
V一幹燥室的進（jìn）風量（liàng），m3/s；
D一幹燥室的直徑，m；
ut一環隙的切（qiē）向速度，一（yī）般為30～60m／s。
以（yǐ）阻燃劑氫氧化鎂為例，將有關參數代入上（shàng）式，得到計算結果如表1。事實證（zhèng）明（míng），設備的實（shí）際運行情況與設計結果（guǒ）基本符合（hé）。
3旋轉閃蒸幹燥機的特點及應用
3．1 特點
(1)物料在幹燥機內同時完成破碎（suì）、分散、幹燥、分級等處（chù）理過程，強化了傳質、傳熱（rè），幹燥強度大（dà）。
(2)切向速度高，物料（liào）與空氣接觸時問短，解決（jué）了熱敏性物料的焦化變色問題。
(3)設（shè）置分（fèn）級器（qì），可控製產品的粒度、濕度。
(4)幹燥氣體進人幹燥機產生強烈的（de）旋轉（zhuǎn）氣流，對幹燥機壁麵上的（de）物料產生強烈的衝刷作用，可消除粘（zhān）壁現象。
(5)結構簡單，易製造和安（ān）裝，投資少。
(6)熱空氣與物料流化接觸，熱交換均勻充分，熱效率高（gāo），節能效果好。
3．2 應用
旋轉閃蒸幹燥機是處理濾餅、膏狀物料、觸變性、熱敏性物（wù）料及顆（kē）粒、粉狀物料的理想設備，在染（rǎn）料、醫藥、農藥、精（jīng）細化工、化纖、石油（yóu）和食品等（děng）行業有著（zhe）廣（guǎng）闊的應用前景（jǐng）。
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