干燥与净风系统浅析.doc

干燥与净风系统浅析摘要： 冷、热风在干燥机中进行冷热交换，冷风风温只有12，而热风的风温一般有65，相对湿度是14.933%，露点温度为27.783。当两种风交汇时，热风很容易就达到其露点温度而结成细小的水珠，致使干燥机内部出现了结块和变色晶体。关键词： 干燥机、净风系统、风量、露点、串风、水分、结块、变色晶体一、干燥机原理物料自进料口进入，由振动电机驱动，在振动力作用下，物料沿水平流化床抛掷向前连续运动、热风穿过流化床向上与物料换热后，由引风口排出，干燥物料由下料口排出。二、干燥的基本概念干燥的目的是通过物理方法除去湿柠檬酸晶体表面的游离水（或称自由水），而又不失去一水柠檬酸的结晶水，并保持晶型和晶体表面之光洁度。干燥的方法多种多样，柠檬酸干燥是采用热空气干燥法，对流式干燥。湿物料的干燥操作中，有两个基本过程，即传热和传质过程。被加热后的空气将部分热能传递给湿物料（传热），湿物料表面上的水分即进行汽化，并通过物料表面处的气模向气流主体扩散而被带走（传质）。同时，由于湿物料表面水分被汽化，物料内部与物料表面之间，产生了湿度差，于是物料内部水分向物料表面扩散(传质)，或在固体物料内部被汽化成蒸汽向物料表面扩散，最后达到干燥的目的。可以看出，干燥过程的实质是被干燥物料的水分从液相转移到气相中。三、影响干燥速率的因素 （1）空气的湿含量 干燥速率与物料表面和空气流之间的湿度差成正比，因此降低空气的湿含量，就等于提高了干燥的推动力，空气湿含量越低，吸收和带走水分的潜力越大。所以，在空气湿度较大的地区，环境空气经过冷却、除湿，再经加热后，才能作为干燥介质使用。特别是对于经干燥脱水后的柠檬酸冷却段必须使用干燥无尘的冷空气（2）温度 在物料的安全温度范围之内，尽可能提高干燥介质温度，使物料表面的水蒸气分压增加，提高汽化速率。一水柠檬酸的干燥品温应在36以下，高于此温度，会失去结晶水而成为无水柠檬酸。温度过高则软化在干燥机筛板上，堵塞空气通道，影响工作；无水柠檬酸的干燥品温应高于40，否则会吸水而成为一水柠檬酸。流化床干燥机里的产品温度与废气温度有密切关系。由于水分蒸发，产品温度甚至比废气温度低12。热晶体比室温下的晶体容易吸湿，故干燥机应有冷却段，及时将干燥后的物料冷却下来。（3）物料的湿含量 物料的湿含量与干燥时间成正比。柠檬酸在流化床里“沸腾”时间过长，会磨损晶面、失去光泽、晶形不整、粉状物增多。（4）热空气的流速和流量 热空气的流速快、气膜厚度薄，热阻小，传热和传质都快，故干燥速率高。气流速度快、流量大、流化程度好，分散度大，两相湍流程度大，有利于传热和传质。但过高的空气流速和流量，会带走大量细小颗粒产品，造成损失，动力消耗也增大。（5）空气流动方向 物料与热空气反方向运动时，有利于提高物料与空气的温度差和湿度差，可减少空气耗量，提高干燥速率。四、新厂无水干燥系统计算现在无水干燥系统要求，进料水分含量0.5%，出料水分0.15%（湿基），进料速度0.556kg/s（2t/h）；干燥热空气温度为65，大气压取101300pa。1.物料衡算： 干燥前物料含水率w1=0.005/（1-0.005）=0.00503（干基） 干燥后物料含水率w2=0.0015/（1-0.0015）=0.001502（干基） 无水干基柠檬酸晶体质量g0=g1/（1+w1）=0.556/（1+0.00503）=0.553kg/s 干燥除去水量w=g0（w1-w2）=0.553（0.00503-0.001502）=0.00195kg/s2.热量衡算： 根据测量值，热风进来温度65，从引风管出来55，绝对压力为p=101300 pa，相对湿度为19.698%时，其绝对湿度为31.659g/m3，湿球温度为tw=38.241。 物料进干燥机温度42。由q放=q吸得： c空m空（t1-t2）= wcw（tw-t）+wrtw+g0c物（tw-t）c空湿热空气比热 湿热空气比热也就是1kg 绝干空气及其带有的h kg水气温度升高1所需要的热量 c空= cg + cv h式中：cg 绝干气体的比热，j/(kg绝干气体)； cv 湿份蒸汽的比热，j/(kg水汽) 。对于空气-水系统：cg=1.005 kj/(kg)，cv=1.884 kj/(kg) 代入上式得：c空=1.005+1.884h=1.05 kj/(kg)（该比热随着空气绝对湿度的增加也会有所增加，由于代入后数值较小，在这里近似看做不变。）m空热空气进口量 w干燥除去水量cw水的比热容 c物干物料的比热c物=(0.99-0.66x+0.001t)*4.19，x为物料浓度，t为料温度t1、t2热空气进出口温度 t物料进口温度 tw物料出口温度rtw水的蒸发潜热（在55查得为2257.6kj/kg）代入热平衡方程则：m空=1.51798kg/s又湿空气的比容：h=（0.287+0.462h）t+273/p =0.9959m3/kg则需要的热风风量：v=m空h3600=5442.32 m3/h考虑热损失，则v再提高5-10%，因此v=5442.321.1=5986.55m3/h。冷却段计算：现在从热风段出来的料温为55，经过冷风的冷却为25。冷空气进风为12（工艺决定），冷却后为35。计算冷空气需要量。 由q放=q吸得： c空m空（t1-t2）=c物m物（tm1-tm2）c空湿热空气比热 c物=(0.99-0.66x+0.001t)*4.19，x为物料浓度，t为料温度 t1=12 t2=35 tm1=55 tm2=25查得冷风为50%相对湿度时其绝对湿度h=5.4 g/m3代入得：c空=1.01 kj/kg. c物=1.59kj/kg.整理：1.01m空（35-12）=1.590.553（55-25）m空=1.1355kg/s=4087.87kg/h h =(0.002835+0.004557h)(t+273)=0.813 m3/kg v空=4087.870.813=3325m3/h 修正后v空=3657.5m3/h综上所述，根据现有净风系统的额定风量，能够满足目前干燥系统的生产要求。但是，无水产品的水份随着气温和湿度的上升而增高也是不争的事实。其中南面无水（a套）尤为严重，根据报表统计，气温较低时干燥机出料月平均水分为0.13%,而在气温与湿度较高的7月份，平均水分达到了0.17%，其中多次出现0.25%以上的水分，最高时达到0.35%，严重影响到产品质量。针对此情况现在通过数据分析来说明问题。1、 从热风与温风段的除湿效果进行对比。根据焓湿图曲线显示，在一定的空间内单纯地加热湿空气，其特征是含湿量保持不变， ，过程沿定d 线进行。加热时朝焓增加方向变化，如图所示。随着热量的加入，湿空气温度升高，相对湿度降低；在此过程中，即使有部分空气中的湿度被过热蒸发，但由于无法及时排除水蒸气，过热蒸汽被冷凝后还是会恢复到原来的空气湿度，所以绝对湿度并没有降低。只有通过降温，将空气中的湿度冷凝成液态水，并排放到空间之外，才能降低空气的绝对湿度。而我们现在热风、温风段风箱的冷冻水除a套温风段还能起到一点效果外，其他阀门都不开或稍开，起不到应有的除湿效果，仅仅使风温略有降低。进风冷冻除湿后干球温度湿球温度相对湿度%绝对湿度g/m3干球温度湿球温度相对湿度%绝对湿度g/m3a套温风392947.723.22925.575.621.79b套热风392947.723.23527.556.3722.36b套温风392947.723.2372955.30924.3一水热风392947.723.237.52953.30724.062、 根据现场观察，a套冷风段转轮除湿机的蒸汽开度较小，除湿效果不如b套。进风出风干球温度湿球温度相对湿度%含湿量g/kg干球温度湿球温度相对湿度%含湿量g/kga35285821.3117.2584.7b35285821.3127.3504.33、 从干燥机风压的测量数据分析通过对新厂无水a、b套及老厂无水三、四效各测点的风压进行了测量和比较，分析如下：无水a套测点7.21上7.21中7.22下7.22上7.22中7.22下7.23上7.23中1-250-500-350-350-250-250-250-2502-500-500-550-400-300-350-500-5003-500-500-400-400-300-300-500-5004-50-50-50-100-50-80-50-805-50-50-80-100-100-100-80-1006150200150400350300350300结合上表的数据可以看出：1、 无水a套干燥机的正负压差较小，冷风段和热风段都是负压，这影响了料层的流化效果，对干燥效果也有一定的影响;2、 在上箱体热风段和冷风段之间的负压存在着压差，这个压差是由于冷风段的负压低于热风段的负压，使得冷风窜入热风之中，这样不但影响热风的干燥效果，还影响冷风段的对料温的冷却效果，使得料得不到充分的冷却，因为a套的冷风段较短，所以这个影响是比较大的，这也使得a套的料温较高；3、 冷、热风在干燥机中进行冷热交换，冷风风温只有12，而热风的风温一般有65，相对湿度是14.933%，露点温度为27.783。当两种风交汇时，热风很容易就达到其露点温度而结成细小的水珠，致使干燥机内部出现了结块和变色晶体，也导致了摇滚筛上层出现大量硬块。无水b套测点7.21上7.21中7.21下7.22上7.22中7.22下7.23上7.23中1-200-350-400-200-400-400-400-3502-200-350-400-250-400-400-400-3503-200-300-400-200-250-250-250-2504-200-380-350-200-250-250-250-2505450300250500400350400350630025025040030030030030071001004005002502002002508300300100150200300300300结合上表的数据可以看出：1、 无水b套干燥机的正负压差较大，流化效果较a套要好，干燥效果较好;2、 无水b套干燥机在上箱体热风段和冷风段之间的负压依然存在着压差，但是与a套比较，压差是由于冷风段的负压高于热风段的负压，使得热风窜入冷风之中，但是该压差较小，而且b套的冷风段较长，受到的影响较小，b套的料温也比a套低；3、 无水b套干燥机窜风还有一个特点是由于料层厚度不一，压差变化较大，使得窜风也跟着变化，一般窜至冷风段的四分之一左右。老厂三效测点7.21上7.21中7.21下7.227.23上7.23中1-350-300-300停-350-3002-200-220-200-250-1503-200-180-150-250-15044004002503003505350250200250200640018015020015073502001503003008200400500250250结合上表的数据可以看出：1、 由于冷风段的负压高于热风段的负压且负压较大，使得大量热风窜入冷风段，一般冷风段上箱体的三分之二都是热的，这严重影响了冷风段对物料的冷却效果，使得三效料温较高2、 老厂三效干燥机的正负压差较大，流化效果较好，但是由于窜风严重，使得干燥效果大打折扣，成品的水分还是比无水四效的要高；.3、 由于窜风严重，无水三效干燥机冷风段的视镜内有明显的变色晶体存在。老厂四效测点7.21上7.21中7.21下7.22上7.22中7.22下7.23上7.23中1-700-700-700-700-700-700-700-7002-700-700-700-700-700-700-700-7003-450-450-450-450-450-450-450-4504500550500500550500500550525025025020025020020025061502005015020015020015071501501005003002001501508200250200200200200200200结合上表的数据可以看出：1、 老厂四效干燥机在上箱体热风段和冷风段之间的负压基本没有压差，由于冷、热风段引风负压都很大，送风都能很快的被抽走，降低了窜风发生的可能，同时由于上下压差较大，流化效果较好，干燥效果较好，成品水分好； 综上分析不难看出，现在的设备基本存在着窜风的现象，这个现象不但影响着物料的温度和水分，使得产品容易结块，更容易出现变色晶体，影响产品的品质。五、针对上述问题，提出建议：1、之所以会发生串风现象，与干燥机本身的设计上有一定关系。可能本身只是设计为热风除湿，现在加入冷风段，由于热风与冷风段之间没有隔离腔室，难免发生串风、结露现象。建议在两段上箱体之间加装不锈钢挡板，下端用硅橡胶等软连接，防止发生积料。2、 如果条件允许或者建议在柠厂扩建中，将冷、热风段的引风管道分开布置。并在大、小干燥机中间加翻板（相当于锁气器），使物料通过而隔断热风与冷风段的接触。3、 现在的除湿机冷风段风箱，由于进口滤网堵塞比较严重，导致增压风机进口段负压较大。一水除湿机原有的疏水管为直管，