纸页的干燥与设备选择方法.doc

纸页的干燥与设备选择摘要 纸页的干燥对于整个造纸过程来说是不可或缺的，由于干燥过程的好坏直接影响了纸张的性能，这一过程吸引了许多专业人员的目光，在过去几十年中，干燥过程机理研究方面已经取得了很大的进展，个别单一现象的研究已经取得了一些突破。而在干燥方式机越来越多的今天，正确的干燥选型无疑非常的重要。下面简要介绍干燥动力学和比干燥物料内部湿分阶段迁移机理的研究状况并对干燥中对烘干机选择的注意事项进行简要分析。关键词 纸页 纤维 烘干 设备 性能 干燥引言 干燥就是从各种物料中去除湿分的过程，由于物料的物理、化学、热特征性千差万别，湿物料的干燥过程很难用一个通用的物理机制来描述，各种物料可以是固体、液体或气体，固体又可分大块料、纤维料、颗粒料、细粉料等等，而湿分一般是物料中的水分，也可以是其它溶剂，在本文中以水分为对象，进行研究。而干燥设备的选型合理和使用好坏直接影响到产品质量、生产效率、生产成本、能源消耗、人员劳动强度等指标，因为干燥方法和干燥设备多种多样，同一种物料有多种干燥方式，可使用多种类型的干燥设备，同一种干燥设备又能干燥多种物料，因此，干燥设备的合理选型和正确使用是非常重要的。 目前较先进并有在生产中采用的干燥技术主要有热力对流干燥、远红外辐射干燥、高频干燥、微波干燥、太阳能干燥等技术，其中太阳能干燥虽然没有大规模投产但作为清洁能源目前的发展前景很广阔。（1）热力对流干燥是以热空气或热烟气为介质对纸页加热和除湿, 以进行干燥;（2）导热式干燥是靠导热（接触式换热）进行热交换来干燥纸页;（3）远红外辐射干燥是由红外发射器发出的远红外不可见光波对待烘干纸页进行照射, 使其中的水分子产生剧烈的振动而升温（红外加热）, 从而达到干燥的目的;（4）高频干燥及微波干燥工作原理相同, 都是利用高频电场或微波电场所产生的电磁波（同太阳能）对纸页进行照射, 高频电磁波或微波电磁波使物料中的水分子产生快速极性变换, 从而产生热效应, 使水分发散以达到干燥的目的。（5）太阳能干燥是依靠太阳能对纸页进行加热，但由于这项技术的不稳定性，通常仅仅是用于小规模的纸页预热。 在研究中，一个实际干燥过程的干燥动力学特性，可以以一条被干燥物料的平均湿含量一时间与平均温度一时间曲线来表达。一般的干燥过程可以分为一个“常速干燥段”和一个或两个“降速干燥段”。常速干燥段与降速干燥段的分界点称为：“临界点”，此时湿物料的平均湿含量称为”临界湿含量”。在常速干燥段，物料宝石在湿球温度不变，表面蒸发速率可由水蒸汽通过环绕气膜的扩散速率来确定。由于常速干燥过程段的机理明确、计算方法简单，同时在实际干燥过程对许多物料来说干燥段都短或根本不存在，因此干燥动力学的研究大多集中在降速干燥段。 由于物料的物理、化学、热特征性千差万别，湿物料的干燥过程很难用一个通用的物理机智来描述。在干燥原理与实践一书中对多孔料中的湿分迁移过程进行了分析.本书认为在常速干燥段如果物料最初是全湿的话,那么在液体压力梯度的作用下会有液相流动存在,非结合湿分以液态存在于物料表面和大毛细孔中的液体体积,此时物料的表面温度近似为湿球温度;而塑性物料的体积收缩近似等于蒸发掉液体的体积.。在降速干燥段初期（也称第一降速干燥段）湿分仍处于饱和蒸汽压下，湿分的迁移主要是毛细流动。随着湿含量的继续下降，液体在固体的骨架中形成液滴桥，此时开始了蒸汽相液相的同时迁移过程；即便在高度民主毛细系统中，只要存在1摄氏度/mm的温度梯度，就会有蒸汽相迁移。此时的物料温度回升至湿球温度以上。通常假设此阶段的湿分迁移为掖相扩展。随着干燥速率的急剧下降，标志着第二降速干燥段的开始，此时只有小毛细孔内存在水分。这些水分沿毛细孔壁或在液体桥间通过持续的蒸汽冷凝作用而缓慢迁移，水蒸汽分压下降。 最后，在第三降速干燥段所有的干燥过程都发生在物料内部，基本上没有湿分通过物料表面的外逸过程，即湿分量不在降低，达到所谓的“平衡阶段”，此时物料捏蒸发的湿分量等于冷凝量，达到了动态平衡状态。上述对整个干燥过程的描述并不存在于所有的工业干燥过程；根据被干燥物料的特性和对产品更新换代最终湿含量的要求，很多工业干燥过程也许不存在常速干燥段和第三降速干燥段乃至第二降速干燥段。 干燥中多孔固体物料内部的湿分迁移过程涉及掖相流动、毛细流动、蒸汽流动、掖相扩散、蒸汽扩散等诸多想象；在特定的干燥过程中，它们可能单一存在或多种现象并存，因此横难用一种通用的理论来描述。目前的生产中的干燥方法有三类：（1）机械脱水法 机械脱水法其实就是通过对物料加压的方式，将其中一部分水分挤出。常用的有压榨、沉降、过滤、离心分离等方法。机械脱水法只能除去物料中部分自由水分，结合水分仍残留在物料中，因此，物料经机械脱水后物料含水率仍然很高，一般为 4060。但机械脱水法是一种最经济的方法。（2）加热干燥法 也就是我们常说的干燥，它利用热能加热物料，气化物料中的水分。除去物料中的水分需要消耗一定的热能。通常是利用空气来干燥物料，空气预先被加热送入干燥器，将热量传递给物料，气化物料中的水分，形成水蒸汽，并随空气带出干燥器。物料经过加热干燥，能够除去物料中的结合水分，达到产品或原料所要求的含水率。目前通常和机械脱水法联合使用以达到最佳效率（3）化学除湿法 是利用吸湿剂除去气体、液体、固体物料中的少量水分，由于吸湿剂的除湿能力有限，仅用于除去物料中的微量水分。因此生产中应用很少。在实际生产过程中，对于高湿物料一般均尽可能先用机械脱水法去除大量的自由水分，之后再采取其它干燥方式进行干燥。目前就中国国内来说，干燥或烘干几乎都在采用机械+升温的方式进行处理，但由于各个纸业情况并不相同，所以在此提出以下干燥系统选择的建议：（1）纸页的特点 包括密度、强度、打浆度、热容以及纸页的粘附性能等。粘附性能的高低，对进料和某些形式的干燥机的工作有很大的影响，粘附严重时干燥过程无法进行甚至损坏纸页和机械。所以按照物性、车速以及是否易被破坏等特性来选择是至关重要的。( 2) 经济条件 经济条件好的建议使用自动化干燥机系统以保证干燥的品质。经济条件差的可以选择一些简易的干燥机。( 3) 能源条件 选择干燥机时, 还要考虑当地的能源状况, 充分利用当地的资源。当地煤比较多的, 可选择用煤作为燃料的干燥机; 平原地区, 可考虑秸杆气化干燥机;但目前普遍使用电力作为能源，处于环境考虑电力也是一个上佳的选择( 4) 其他条件如果有可利用的厂房, 则可减少初期的投入。选购专业厂生产、售后服务好、各证齐全的名牌产品。 最后还有两点需要注意，首先是气候问题这里主要是指天气的变化对干燥的影响，一般干燥机都是以加热作为干燥的方式，气候的温度越高，湿度越低，就越有利于干燥，而南方春夏季，天雨潮湿，空气湿度很大，就不利于干燥机能力的发挥，影响产量。我国幅员辽阔,南北方空气湿度相差很大。就湖南来说，冬季的湿度仅为 0.008 kg水/kg 绝干空气，而到春夏季，其大气湿度却高达 0.025 kg 水/kg 绝干空气，是前者的三倍多，因此，在春夏季时大气湿度增高，其干燥速率必然下降，而所需的时间将上升。由于大气湿度的增高，物料的平衡水含量亦必然上升，这些因素均将使干燥产量下降，在某些情况下会使产量下降 50以上。其次便是水的排出。所有的干燥设备都应该设有有排湿口，而通常来说排湿口或多或少总会夹带一些纸张粉