解析流化床干燥器運(yùn)行過程中影響流化因素

梁元月 董富榮

摘要：化學(xué)工業(yè)中常常需要將濕物料中的濕分進(jìn)行氣化，同時(shí)通過惰性氣體將蒸汽帶走而得到具有一定濕分固體產(chǎn)品。此過程常常通過流化床干燥器來進(jìn)行，但是結(jié)塊問題會(huì)對(duì)車間正常生產(chǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量造成較大影響，所以是否能夠進(jìn)行正常的流化已經(jīng)成為了干燥器運(yùn)行好壞重要的影響因素。本文主要分析流化床干燥器運(yùn)行過程中影響流化因素，希望能夠?qū)μ嵘骰室约吧a(chǎn)效率提供一定參考和幫助。

Abstract： In the chemical industry， it is often necessary to gasify the moisture in wet materials， and at the same time， the steam is taken away by inert gas to obtain a solid product with a certain humidity. This process is often carried out by a fluidized bed dryer， but the problem of agglomeration will have a greater impact on the normal production of the workshop and the quality of the product， so whether it is possible to carry out normal fluidization has become an important factor influencing the operation of the dryer. This article mainly analyzes the factors affecting the fluidization during the operation of the fluidized bed dryer， hoping to provide some reference and help for improving the fluidization rate and production efficiency.

關(guān)鍵詞：流化床干燥器;運(yùn)行;影響因素分析;解決措施分析

Key words： fluidized bed dryer;operation;analysis of influencing factors;analysis of solving measures

中圖分類號(hào)：TQ051.892? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）22-0210-02

0? 引言

流化床干燥器又稱沸騰床干燥器，是利用流態(tài)化技術(shù)干燥濕物料。可實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)，是連續(xù)式干燥設(shè)備。干燥速度快，溫度低，能保證生產(chǎn)質(zhì)量，是化學(xué)工業(yè)中非常重要的設(shè)備。在流化床干燥器運(yùn)行過程中，會(huì)存在較多因素影響流化的正常運(yùn)行，所以為了保證流化床干燥器的正常運(yùn)行，需要對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析，采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，進(jìn)一步提升流化效率。

1? 流化床干燥器運(yùn)行過程中影響流化因素分析

1.1 影響干燥過程的相應(yīng)條件分析

第一，內(nèi)部條件分析。若是內(nèi)部物料表面缺少足夠的自由水分，那么熱量就會(huì)向物料內(nèi)進(jìn)行傳遞，從而形成溫度梯度，使得濕分從物料內(nèi)部向外表面進(jìn)行遷移而實(shí)現(xiàn)干燥。為了能夠達(dá)到更好的干燥效果，可以一定程度上降低物料的尺寸，并通過振動(dòng)、脈沖以及超聲波等方式加快內(nèi)部水分的擴(kuò)散。

第二，外部條件分析。影響到干燥過程的外部條件主要包括溫濕度、空氣流速、物料所處狀態(tài)、攪動(dòng)狀況、干燥過程中的持料方法等，通過這些條件的控制能夠?qū)⒎墙Y(jié)合水（物料表面的濕分）排除掉。

1.2 顆粒性質(zhì)對(duì)于流化的影響

第一，氣速對(duì)于流化的影響。干粉車間運(yùn)行時(shí)常常采取的是氣固流態(tài)化模式，主要是通過氣體和固體之間的對(duì)流將物料進(jìn)行干燥。若是空氣速度較小，固體顆粒處于靜止?fàn)顟B(tài)，氣體會(huì)從顆粒的間隙中流過床層，該床稱之為固定床。隨著氣速不斷增加，干燥器的壓降一旦和床層顆粒重力處在平衡狀態(tài)，那么床層就會(huì)因?yàn)榕蛎浂l(fā)生流化，此種狀態(tài)下的氣速可以稱之為“初始流化速度”;在氣速持續(xù)增加到一定限度時(shí)，總體壓降并不會(huì)發(fā)生改變，此流化狀態(tài)稱之為散式流化（正常流化狀態(tài)）;在此基礎(chǔ)上再提升氣速就會(huì)發(fā)生鼓泡，壓強(qiáng)會(huì)有顯著的波動(dòng)，此種情況下稱之為“鼓泡床”，也可以稱之為聚式流態(tài)化（非正常流化狀態(tài)）。

第二，顆粒對(duì)于流化的影響。

①顆粒直徑對(duì)于硫化情況的影響。按照顆粒直徑大小的區(qū)別可以將其分為A、B、C、D四種類型，這其中A、B兩類是對(duì)干燥效應(yīng)影響最大的兩種，同時(shí)也是干粉車間最為常用的兩種。其中A類顆粒的粒度在30-100μm范圍內(nèi)，屬于細(xì)粉顆粒，該類顆粒具有較快的鼓泡速度，要超出初始流化速度;B類顆粒的粒度在100-600μm范圍內(nèi)，稱之為粗顆粒或者鼓泡顆粒。此類顆粒的初始鼓泡速度和初始流化速度相一致，若是氣速>初始流化速度就會(huì)在床層內(nèi)出現(xiàn)“氣泡相”以及“密相”兩相，其中密相中氣固返混相對(duì)較小。針對(duì)上述兩種顆粒來說，大量的A類顆粒容易造成鼓泡床，從而引發(fā)物料的聚集而形成聚式流化，進(jìn)而形成結(jié)塊。

②休止角對(duì)于流化情況的影響。所謂的休止角也可以稱之為自然堆角，如圖1所示。對(duì)于同種物料來說，隨著顆粒粒徑的降低，休止角也會(huì)降低，而微粒子間的粘附性會(huì)隨之增加。所以對(duì)于同種物料來說，隨著粒徑的降低，在進(jìn)行干燥時(shí)由于粘附性較大會(huì)造成流化效果的下降，從而造成干燥物料結(jié)塊的發(fā)生。在流化床干燥器正常運(yùn)行時(shí)，在角落位置容易發(fā)生結(jié)塊問題，通過對(duì)這些結(jié)塊的深入分析可知，結(jié)塊主要是由細(xì)粉堆積形成（細(xì)粉達(dá)到80%以上），并且成塊物料相對(duì)較軟。

1.3 干燥器選擇對(duì)于流化的影響

第一，干燥器的類型。

①按照干燥器容器的不同可以將其分成托盤型、轉(zhuǎn)股型、流化床型、氣流或者噴霧型。對(duì)于目前的干粉車間來說，最為常用的就是流化床干燥器，其比較適合用在大型干燥機(jī)床中;

②按照傳熱方式的不同可以將其分成傳導(dǎo)加熱型、對(duì)流加熱型、輻射加熱型、微波以及介電加熱型。對(duì)于目前的干粉車間來說，最為常用的就是對(duì)流加熱型干燥器;

③按照產(chǎn)品在干燥器內(nèi)部停留的時(shí)間不同可以分成1min內(nèi)的噴霧、轉(zhuǎn)鼓干燥器;1h以上的隧道或者帶式干燥器;1min-1h之間的干燥器等。對(duì)于目前的干粉車間來說，最為常用的就是1min-1h之間的干燥器。

第二，振動(dòng)式流化床。此種流化床是目前干粉車間應(yīng)用最廣泛的類型，此種流化床能夠使得固體顆粒較好混合，并且氣固兩相的傳熱傳質(zhì)表面積較大，但是存在一定的問題。

①顆粒溫度較高情況下容易結(jié)塊。當(dāng)大量透明物料堆積在較低物床層的情況下，一旦溫度超出規(guī)定就會(huì)產(chǎn)生結(jié)塊。

②若是篩板以及造粒機(jī)刀間隙不合適，那么在干燥情況下會(huì)產(chǎn)生大量塊狀物料，對(duì)于正常生產(chǎn)造成較大影響;

③出力顆粒要控制在50-100μm范圍內(nèi)，否則會(huì)形成溝流以及滯動(dòng)區(qū)域，容易引發(fā)結(jié)塊。

1.4 流化床工藝參數(shù)影響因素分析

通常來說，流化床風(fēng)速率、風(fēng)溫地把控環(huán)節(jié)，對(duì)于推動(dòng)流化床地順利運(yùn)作具有很強(qiáng)的顯示作用。如果風(fēng)速高達(dá)臨界流化速率的時(shí)候，顆粒就會(huì)慢慢地懸浮在上游的氣流環(huán)境之中。而且，如果風(fēng)速越大，那么流化床床層就會(huì)變得越高。如果風(fēng)速生成的浮力超出了部分顆粒的重量時(shí)，那么此時(shí)顆粒就很容易被外部氣流所轉(zhuǎn)移走。伴隨風(fēng)速地不斷上升，此時(shí)氣流夾雜的物料就會(huì)逐漸增加。所以，相關(guān)的工作人員需要依據(jù)設(shè)備自身的實(shí)際狀況，將流化風(fēng)速逐漸把控在一定的范疇這種，這樣一來，不但可以讓床內(nèi)物料實(shí)現(xiàn)流化，同時(shí)也可以讓床層高度處于可控的范疇之中。不僅如此，相關(guān)的工作人員也需要將風(fēng)溫把控在既定的范圍：如果風(fēng)溫較低，那么物料之中的水分，就很難被完全性地帶出，時(shí)間一旦過長(zhǎng)，那么就很容易造成物料累積，造成運(yùn)行周期變短。而如果風(fēng)溫較高，不僅會(huì)造成資源被耗費(fèi)，還容易導(dǎo)致物料出現(xiàn)理化上的變化。因此，相關(guān)的工作人員在操作流化床干燥器的過程中，務(wù)必要把控好進(jìn)風(fēng)速率以及進(jìn)風(fēng)溫度兩項(xiàng)關(guān)鍵性的參數(shù)。

2? 流化床干燥器運(yùn)行中影響流化因素的解決方式

2.1 顆粒性質(zhì)對(duì)于流化影響的解決方式

此方面的影響最主要的因素就是顆粒直徑，針對(duì)此種情況可以通過如下方式來降低干燥器結(jié)塊發(fā)生概率：

第一，定期實(shí)施設(shè)備的維護(hù)以及研磨油的標(biāo)定，能夠在降低研磨油功耗的情況下通過大油量來提升造粒機(jī)的造粒效果;

第二，相應(yīng)包線工作人員要及時(shí)檢查造粒機(jī)三角區(qū)和造粒機(jī)底部的物料情況，明確最終的造粒效果以及物料中透明膠粒含量;

第三，要在每一次停線時(shí)對(duì)于造粒機(jī)刀間隙和篩板進(jìn)行仔細(xì)檢查，明確是否存在篩板滲漏、刀間隙較大以及刀具損壞問題，否則需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)更換;

第四，制定出完善的細(xì)粉回?fù)剿空{(diào)節(jié)考核機(jī)制，在進(jìn)行不同班組工作交接時(shí)需要仔細(xì)檢查上班水量調(diào)節(jié)情況。工作人員要不定期對(duì)細(xì)粉摻水量情況實(shí)施檢查，通過相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度對(duì)表現(xiàn)優(yōu)異的員工給予鼓勵(lì)，有效提升工作人員的積極性。

2.2 干燥器自身結(jié)構(gòu)對(duì)于流化影響的解決方式

因?yàn)槎镜臏囟容^低且熱損失較大，所以冬季干燥器想要確保較高負(fù)荷的運(yùn)行是比較困難的。但是冬季是干粉產(chǎn)量的上升期，此階段空氣濕度較低，在干燥器中引入外部空氣后會(huì)形成非常好的傳熱傳質(zhì)效果，影響干燥器高負(fù)荷運(yùn)行的最主要因素就是風(fēng)溫的影響，所以可以在干燥器內(nèi)部設(shè)置加熱器的方式來提升流化效果。

2.3 透明物料對(duì)于流化影響的解決方式

第一，加強(qiáng)高質(zhì)量透明物料的研發(fā)以及生產(chǎn)，嚴(yán)格遵照試驗(yàn)好的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，一旦反應(yīng)情況出現(xiàn)改變就要及時(shí)聯(lián)系科研機(jī)構(gòu)制定針對(duì)性措施。

第二，若是存在透明物料的情況，一旦另外預(yù)研磨內(nèi)存在較好物料，那么可以利用兩個(gè)預(yù)研磨共同出料的方式來降低透明物料量。若是兩個(gè)預(yù)研磨內(nèi)都存在大量透明物料，那么要降低轉(zhuǎn)數(shù)的同時(shí)提升油量，同時(shí)要實(shí)時(shí)明確干燥器內(nèi)物料流化情況，一旦發(fā)生結(jié)塊就要進(jìn)行及時(shí)清理。

第三，若是透明物料已經(jīng)對(duì)裝置生產(chǎn)造成影響，那么可以通過濕度相對(duì)較高的熱空氣實(shí)施物料干燥，從而避免發(fā)生質(zhì)量問題。若是采用外部空氣，那么要對(duì)空氣濕度進(jìn)行必要調(diào)節(jié)后將其送入到干燥器中。

3? 結(jié)束語

綜上所述，要想實(shí)現(xiàn)流化床干燥器地長(zhǎng)時(shí)間順利運(yùn)行，相關(guān)的工作人員需要將之與各項(xiàng)工序合理地配合在一起方可實(shí)現(xiàn)。通常來說，流化床本身參數(shù)所做的調(diào)控，要由各個(gè)工序進(jìn)料的狀況來決定，在此之中，控制流化床的進(jìn)風(fēng)風(fēng)量是流化床進(jìn)行調(diào)節(jié)的關(guān)鍵性方法?；诖?，本文詳盡地闡述了流化床干燥器運(yùn)行過程中影響流化因素，在此基礎(chǔ)上提出了流化床干燥器運(yùn)行中影響流化因素的解決方式。通過本文的介紹能夠?qū)α骰哺稍锲髡＿\(yùn)行提供一定參考和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜振明.流化床干燥器運(yùn)行過程中影響流化的因素[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（11）：15-17.

[2]陳鳳，馮斌，姜禹，崔光榮.臥式多室流化床干燥器的運(yùn)行總結(jié)[J].聚氯乙烯，2019（05）：18-19.

[3]張健平，趙周能.油菜籽流化床干燥水分?jǐn)U散規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2018（07）：88-91.

[4]李仕輝.淺談流化床干燥的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].廣東化工，2017（02）：18-19.

作者簡(jiǎn)介：梁元月（1982-），女，山東泰安人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事聚丙烯干燥設(shè)備研究工作。