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常州市广博干燥设备有限公司(http://www.yfdry.cn)专业生产实验室专用小型电加热双锥回转真空干燥机,喷雾干燥机,热风循环烘箱等干燥设备。产品广泛应用于化工、制药、食品、冶金、建材、农副等行业,深受用户好评。 ·English ·网站地图
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双锥回转真空干燥机
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热泵式低温干燥设备装置的研制分析

1 热泵式低温干燥设备的原理与特点随着对生物物料加工质量要求的提高,药物制剂(如丸剂)、生物活性制品(如血液制品)、菇菌制品(如香菇)及其它农副产品的低温加工(≤60℃)是基本发展趋势[1]。干燥是生物物料加工的基本环节,应用低温干燥设备能较好地保持其色、香、味及营养、质构,对保证生物物料的加工质量具有重要意义。
  目前常用的低温干燥方式中,冷冻干燥、微波干燥成本高,真空干燥温度不易做到太低,自然阴干直接受天气影响,利用吸湿剂(分子筛、硅胶等)制取冷干空气的方法易污染生物物料。因此研制物料干燥质量好(介于冷冻干燥和热风干燥之间)、初投资适中、运行费用低、干燥时间短的新型低温干燥设备,对于发展生物物料低温加工具有积极的作用。热泵式低温干燥设备基本可满足上述要求[2]。
  热泵与干燥设备组合,可回收干燥设备的排风热量(包括空气的显热和水蒸汽的潜热),制取低温(20℃至60℃)的干燥空气,并可改进物料的干燥工艺,实现干燥系统的集成、高效、绿色。以热泵式流化床干燥设备为例,其原理如图1。设备的工作过程为:热泵产生的20℃~60℃左右的低温干燥空气,在循环风机推动下进入流化床。
  在流化床中,低温干燥空气与待干物料进行热湿交换,吸收物料中的水分,变为潮湿冷空气,进入热泵蒸发器。在热泵蒸发器中,潮湿冷空气进一步被冷却至露点温度以下,凝结出其中的水分,变为干燥冷空气,进入热泵冷凝器。在热泵冷凝器中,干燥冷空气又被加热为20℃~60℃左右的低温干燥空气,通过循环风机提高压力后又进入流化床,开始下一个循环。如此循环运行,实现物料的连续干燥。
  由上可见,热泵式低温干燥设备有以下几个突出特点:
  (1)能耗低。加热冷空气所用的热量主要来自热泵蒸发器吸收流化床排风的余热,热泵压缩机消耗功率很小,仅为干燥设备加热空气能量的1/3~1/10,设备具有较高的能效,运行费用可大幅度降低。
  (2)低温干燥空气的吸湿容量大。在热泵蒸发器中用冷冻凝结方法去除空气中的水分,出热泵蒸发器时干燥冷空气中的含湿量已很小(0℃时,约为4g水蒸气/kg干空气),加热到20℃~60℃即可得到具有一定吸湿能力的低温空气(加热到40℃时,吸湿能力约为45g水蒸汽/kg干空气;而直接加热环境空气用来干燥物料时,设环境温度为20℃,相对湿度80%时,加热到40℃吸湿能力约为35g水蒸汽/kg干空气)。物料所要求的干燥温度越低,采用热泵除湿-加热方式提供低温干燥空气的优势就越突出。尤其当物料所要求的干燥温、湿度低于当地环境温度的温、湿度时(夏季湿热天气时),直接采用环境空气加热方式就不再可行。
  (3)物料的干燥质量好。物料有效成分、营养成分及生物活性成分等的降解反应一般与温度成指数关系,对热敏性物料实现低温干燥是确保物料干燥质量的重要手段,这对于干燥时间长、干燥负荷相对较小的降速干燥阶段具有特别重要的意义[3,4]。此外,热泵式流化床干燥设备是采用干燥介质(如空气等)的密闭循环方式,可减少空气净化设备的负荷,必要时还可采用惰性气体(如氮气等)作为干燥介质、以及采用真空操作等方法减少物料在干燥过程中的氧化,降低茶叶、香料等物料在干燥过程中的香气损失,因此,热泵式流化床干燥设备对热敏性物料、含易氧化成分的物料、含易挥发成分的物料尤为适宜。
  2 热泵式低温干燥设备的研制方法热泵式低温干燥设备研制的目的主要有两个:降低运行费用与提高干燥质量。根据干燥时物料中水分运动特点的不同,热泵式低温干燥设备可分为两大类,设备结构和研制内容也不同。
  2.1 逆向型热泵式干燥设备的研制这类热泵干燥设备多系热泵与当前广泛应用的干燥设备(如流化床、喷雾、转筒、烘房、带式干燥设备等)相结合,干燥过程中物料中水分的运动方向与热量传递方向相反。这类热泵干燥设备干燥热敏性物料时,在恒速干燥段干燥设备进风温度可能较高,但物料温度维持较低(低于60℃)[5];在降速干燥段干燥设备进风为低于60℃的低温干燥空气。其研制关键是通过热泵与干燥设备的集成技术来强化干燥过程、提高热泵效率、降低热泵成本,以及热泵的变工况适应技术(恒速干燥段提供中高温干燥空气,降速干燥段提供低温干燥空气),使整个干燥过程中热泵均可高效提供所需温度的干燥空气,确保物料的低温干燥。
  ⑴基本结构 一般当干燥热风温度不大于100℃时,可完全应用热泵系统回收干燥设备排风中的余热来加热干燥空气,基本原理如图1所示,热泵压缩机是设备的能源消耗部件。
  ⑵能效 设干燥设备进风温度为100℃,排风温度为70℃时,热泵的能效比(EER)约为4,即热泵式流化床干燥设备的耗电量是同等规模电加热式流化床干燥设备的25%。进风温度降低时,热泵式低温干燥设备的节能效果更好(进排风温差相同时)。
  ⑶技术经济性 以加热量为100kW的流化床干燥设备为例,取电费为0.8元/kW.h,干燥设备每天工作10h,热泵式干燥设备比电加热式干燥设备每月可节省电费约1.5万元,干燥设备加入热泵系统或利用热泵系统改造已有干燥设备的投资回收期约为3~5个月。
  ⑷部件 热泵式流化床(及喷雾、烘房、带式)干燥设备的热泵蒸发器、热泵冷凝器均可采用翅片管式换热器,换热器的平均传热温差10~15℃;热泵式转筒干燥设备中,冷凝器可采用套管式、壳管式、板式等型式,传热温差5~10℃。
  ⑸热泵工质 热泵循环工质宜采用环境友好的非共沸混合工质(NARM),如R227ea/R141b等,以确保较好的能效、工作压力、安全性、换热器内外介质温度变化的匹配性等[6]。
  ⑹其它 当前热泵加热空气所提供的空气温度一般低于100℃,当恒速干燥阶段需要更高温度的热空气时(如喷雾干燥等设备中),则需采用新的高温热泵技术[7]。对中小型蒸汽压缩式热泵,可选方案有以电为能源的近卡诺循环技术、无油润滑技术、湿压缩技术,以燃气、油为能源的燃气或燃油动力式热泵技术;对大型设备,可考虑以油、气、煤为能源的吸收式高温热泵技术。
  2.2 正向型热泵式干燥设备的研制这类干燥设备干燥物料时,物料中水分的运动方向与热流方向相同或靠真空形成水分运动的推动力。热泵与这类干燥设备(如微波、红外、真空干燥设备等)相结合,目的是在保证物料干燥质量的前提下,降低干燥能耗,强化干燥过程,缩短干燥时间,弥补单纯干燥设备的不足,其研制关键是热泵的除湿加热功能与干燥设备的加热驱湿功能的有效综合。
  ⑴温度 为保证热敏性物料的干燥质量,干燥温度一般不高,干燥条件相对较温和,所需热泵的相关技术及部件较成熟,热泵循环工质的可选范围大,如R134a、R227ea、R142b、R600及其混合物等可较好地满足这一温度区间各类热泵干燥设备的要求[6]。
  ⑵热泵式微波及红外干燥设备 微波及红外干燥均有透入物料表面对物料进行三维加热,形成温度内高外低的正向温度场(与水分排出物料的运动方向一致)的优点,可实现在较低温度下对物料的高质量干燥,但物料表面处富集水蒸汽的排除、干燥成本、大型化(尤其对微波干燥)是制约其应用的不利因素。热泵的引入可较好地克服上述不足,利用热泵制取的低温干燥空气即可保证物料的干燥质量,又可快速带走物料表面的水分,使微波或红外能量主要用于驱动水分由内向外的运动,水分的汽化与移走则热泵完成,形成优势互补型的集成,使热泵式微波或红外干燥设备具有物料干燥质量好、时间短、能耗低、易于实现大型化等综合优势。
  ⑶热泵式真空干燥设备 热泵式真空干燥设备可通过采用类似冷冻干燥设备的结构。利用热泵蒸发器作为冷阱,使物料中排出的水分在热泵蒸发器中凝结析出,可大幅度降低真空设备的负荷(真空设备仅用于排除不凝气体);利用热泵冷凝器加热物料,提供物料中水分蒸发排出所需的热量。与电加热式真空干燥设备相比,热泵式真空干燥设备用能(运行费用)仅为1/5。
  3 热泵式低温干燥设备的应用分析应用机会:热泵与微波、红外、真空等低温干燥设备相结合,可大幅度降低其干燥成本,可使诸多附加值相对低的物料也可采用低温干燥来提高干燥质量,拓展了可适用的物料范围,即将其适用物料范围向低附加值物料拓展了一大块。热泵与流化床等中高温干燥设备相结合,可在相对低的温度下实现较高的吸湿能力和干燥强度,从而可对原来不适宜的热敏性物料进行干燥,也拓展了可适用的物料范围,即将其适用物料范围向热敏性物料拓展了一大块。热泵与各类干燥设备的成功集成,可使干燥过程的能耗大幅度降低,提高了干燥产品的经济性和产品的市场竞争力[8]。
  市场定位:综上,热泵式低温干燥设备与冷冻干燥设备、中高温热力干燥设备相比,其物料的干燥质量与初投资均介于二者之间,而干燥运行费用则最低,可作为不能耐受高温但又不必冷冻干燥的一大类物料的理想干燥设备。
  技术关键:热泵式低温干燥设备应用与推广的技术关键是低温干燥空气与物料间的热质传递过程的强化,热泵式低温干燥设备的结构优化,热泵式低温干燥设备的工况调控,热泵式低温干燥设备的功能集成等。
  4 结论与建议热泵式低温干燥设备为一大类热敏性物料提供了较理想的干燥方法,影响其应用与推广的主要因素是初投资与可靠性,解决的主要途径是通过干燥与热泵两个领域的密切合作,在对典型物料干燥过程与热泵除湿加热过程均有透彻掌握的基础上,通过系统结构与功能的高度集成,实现设备的模块化、绿色化与智能化,研制出初投资与传统设备相近、物料适应性好、能耗低、技术易掌握、物料干燥质量上好的高水平热泵式低温干燥设备。

· 行业聚焦:

   选择干燥设备一定要兼顾配套设备,因为干燥系统是由干燥设备和附属设备组成。附属设备选择是否得当也是关键一环。一般情况下,干燥系统主要由通风设备、加热设备、主机(干燥设备)、气固分离设备、供料设备等组成。
  能源费用的上升以及对污染限制的规定,工作条件和操作安全性等对工业干燥机的设计和选择有着直接的关系。有人对这些设计因素影响(特别是悬浮式干燥机设计,例如喷雾、闪蒸和流化床干燥机)已经给予了充分的讨论,在对各种型号干燥机的选择阶段也一定要考虑到这些因素我国变性淀粉的研制开发与应用近10多年来呈现快速发展的良好态势,特别我国加入WTO以来,随着市场的进一步开放,变性淀粉在食品、造纸、纺织、饲料、医药、建筑、环保等诸多领域得到更加广泛的应用。同时市场的多样化要求也促使变性淀粉开发出现多种新趋势,其中各种化学变性的淀粉直接进行预糊化复合变性的生产工艺与应用开发是值得推广的符合我国新型工业化形势要求的好方法。
  根据化学变性工艺技术特性各异,产品在反应后的物料状态也不同,我们在实际应用时采用两大类不同的辊筒干燥机:即单辊筒干燥机和双辊筒干燥机。两种工艺设备的前提条件和产品都不同,但通过合理选择,可以大大提高产品的品质,最大限度适应不同的化学干燥是粮食产后处理最重要的环节之一,通过干燥将粮食水分降低到安全水分以下是确保储粮安全的首要条件。同时,干燥作业是否得当,也直接影响着粮食的等级、加工质量和食用品质,进而影响到粮农和粮食流通企业的经济效益和人们的生活质量。
  自上世纪九十年代以来,我国利用世界银行贷款和国债资金加快了粮食干燥设施建设。据最新统计,国有粮库共配备干燥设施4647套,总干燥能力已达到3.9万吨/小时,每年可干燥粮食4492万吨。其中大型设备主要集中在东北三省一区,形成了近3000万吨/年的干燥能力,基本解决了该地区高水分粮干燥能力不足的问题。
  但从全国范围看,我国粮食干燥仍存在的许多突出矛盾:粮食

 关于超细粉干燥机和旋转闪蒸干燥机的区别,很多朋友搞不清楚,甚至有些朋友把超细粉干燥机当作了粉碎机,因此在这里,就这些问题作些说明。


超细粉干燥机是在旋转闪蒸干燥机基础上研制开发的,是集干燥、破碎和分级为一体的多功能干燥机,专业用于超细和纳米级等粒径有严格要求的物料的干燥。

旋转闪蒸干燥机是固体流态化的一种干燥方式,干燥主机具有机械分散和干燥物料粒度调整功能,高含湿膏糊状。滤饼状物料进入干燥机后与热风混合,物料在热风与机械分散力作用下形成颗粒状流态化,瞬间完成热质交换,干燥后的物料进入搜集器获得粉状产品。


超细粉干粘附、静电作用附着在滤布表面,清洁气体穿过滤布的孔隙从净气室排出,滤布上的粉尘通过反吹或振击作用脱离滤布而堕入料斗中。
  袋滤器的工作参数
  从袋滤器的工作原理出发,工作阻力在一定范围内随粉尘在滤布上粘附量的增加而增大,阻力的变化会造成系统通风量的波动,对分离效率有较大影响,工作阻力主要由结构阻力、清洁滤布阻力和滤布上附着粉尘层阻力三部分组成。设备阻力的主要是由后两个阻力所决定。
  值得注意的是,干燥操作尾气是高含尘、高湿含量气体,要特别注意袋滤器的工作温度。一般操作温度要高于露点温度10~20℃,否则一但结露,粉尘大量粘附滤布、阻力陡然增大,严重时会造成系统不能工作。

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