[科普中國]-預干燥階段

濕物料從進入某個干燥條件開始，至物料在此干燥條件下達到一定的狀態(tài)，這樣的一個階段稱為預干燥階段。通常這個階段是很短的。

分子篩預干燥簡介20世紀90年代以前，國內(nèi)分子篩預干燥采用的是轉(zhuǎn)鼓干燥，這種干燥機由于自身結(jié)構(gòu)的原因，無法達到預期的干燥要求，相當一部分干燥過程必須由焙燒爐來完成，造成焙燒爐長度增加，有時還會因前段工藝波動造成焙燒時間不足，從而影響到產(chǎn)品質(zhì)量。分子篩預干燥技術的滯后，已成為國內(nèi)分子篩產(chǎn)品質(zhì)量提高的瓶頸。

原理旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥是以空氣為熱載體，熱空氣與濕物料直接接觸進行對流傳熱的一種干燥方式。其可選擇的操作彈性較寬，熱空氣入風溫度可以從150℃到1000℃以上（具體根據(jù)設備本體材質(zhì)的耐溫性能和被干燥物料的熱敏性要求而定）；空氣加熱方式的選擇主要是根據(jù)被干燥物料對空氣質(zhì)量和溫度的要求而定的，目前較為普遍采用的空氣加熱方式有：電加熱、蒸汽換熱、燃料油或燃料氣直接加熱（即煙氣發(fā)生爐）、燃料油或燃料氣或燃煤間接加熱（使用換熱器）等。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)具有設備體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點，而且集干燥與破碎于一體，是一種應用前景非常好的干燥方式。

如圖所示，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機內(nèi)的工作原理如下：需要被干燥的濕物料經(jīng)由加料設備從旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥主機的頂部或側(cè)面中部送入干燥室內(nèi)；熱空氣則從旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥干燥主機的底部經(jīng)過一個特殊流道設計的環(huán)隙口進入干燥室內(nèi)，受環(huán)隙口尺寸和形狀的影響，熱風在干燥室內(nèi)形成一股高速螺旋的上升氣流；需要被干燥的濕物料在重力的作用下朝旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器的底部下落，與高速螺旋的上升熱氣流相接觸，同時，干燥室內(nèi)的數(shù)組破料刀片高速旋轉(zhuǎn)，對較大、較濕的物料顆粒進行機械破碎；物料在干燥室內(nèi)由于高速螺旋的熱氣流和高速旋轉(zhuǎn)的刀片的雙重作用而受到強烈的離心力、剪切力的作用，物料顆粒與顆粒、顆粒與容器內(nèi)壁、顆粒與破料刀片之間不斷地進行碰撞和摩擦而被迅速微?；槐环鬯楹蟮奈锪蟼鳠崦娣e大大增加，可以在很短的時間內(nèi)與熱空氣之間完成熱交換，因此濕物料在干燥室內(nèi)只需要很短的停留時間就能被干燥。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機內(nèi)一般都設有分級環(huán)，其作用是防止未被破碎和干燥的大顆粒物料隨上升氣流逸出干燥室，由于離心力的作用，已經(jīng)被破碎和干燥的細粉處于螺旋上升氣流的內(nèi)圈，可以順利地從分級環(huán)中穿過而離開干燥室，大顆粒的物料則處于螺旋上升氣流的外圈，在上升過程中被分級環(huán)截留，然后在離心力和重力的作用下被甩向干燥器內(nèi)壁又向干燥器底部回落，重新進行破碎和干燥。

旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機發(fā)展歷程旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機是為了解決高粘性膏狀、糊狀以及濾餅狀物料的直接干燥問題而開發(fā)的產(chǎn)品。它是利用流態(tài)化原理,通過攪拌器的機械力和熱氣流的剪切、吹浮、旋轉(zhuǎn)湍動作用使沒有流動性的顆粒能像流體一樣呈現(xiàn)快速流動狀態(tài)，氣體一固體兩相流動時，相間發(fā)生高速傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象，物料因此得到干燥。由于流態(tài)化技術很復雜，干燥操作條件（如氣速、溫度、壓力）差別大，物料性質(zhì)（如粒度、粒度分布、重度等）各式各樣，因此，關于旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥的流態(tài)化文獻很少，放大設計仍舊依靠實驗和經(jīng)驗。目前，需要閃蒸干燥的行業(yè)已達到十幾個，相應地，需要干燥的物料產(chǎn)量、質(zhì)量、種類等也發(fā)生了很大變化，各種企業(yè)對設備的實際需求，也迫使旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術進一步提高。

對于旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥機來說，影響流態(tài)化質(zhì)量的因素主要有五個：物料顆粒、氣流、熱風分布器、攪拌器、干燥室的形狀尺寸。后三個都是結(jié)構(gòu)因素，因此，分析和改進結(jié)構(gòu)是加強流化干燥的主要途徑。旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥從最初投入市場開始，其主機的結(jié)構(gòu)形式經(jīng)歷了三個階段的變化，從最初的直筒錐體結(jié)構(gòu)形式變化到直筒平底的外形結(jié)構(gòu)再變化到直筒倒錐體底。其使用性能也越來越理想，在熱氣流分布、物料干燥、破碎效果和物料在干燥器內(nèi)壁的粘結(jié)情況等方面均有了較大程度的改善，因此旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術的應用領域越來越廣泛。

工藝流程圖是目前最典型的旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥系統(tǒng)的的工藝流程示意圖。

其工作原理如下：需要被干燥的濕物料在加料器（3）內(nèi)被機械攪拌初步破碎后，由螺旋輸送器（4）輸送到旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機（5）內(nèi)；作為熱載體的空氣經(jīng)鼓風機（1）進入加熱器（2）加熱到所需溫度后，以一定的噴動速度進入旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥器主機（5）底部的空氣分布器中，從分布器環(huán)隙口進入干燥室，對干燥室內(nèi)的濕物料進行干燥。由于氣流和干燥室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)刀片的聯(lián)合作用，物料在干燥室內(nèi)受到離心力、剪切力和碰撞的影響而被微?；?；被粉碎后的物料傳熱面積大大增加，在很短的時間內(nèi)被熱空氣干燥，然后隨氣流進入旋風分離器中（6）內(nèi)進行干品捕集；經(jīng)過旋風分離后的氣體中仍含有一定量的物料顆粒，再經(jīng)過布袋除塵器（7）的進一步氣固分離后由引風機（8）抽出排大氣。

我國分子篩預干燥技術還處于研究開發(fā)階段，近些年隨著國內(nèi)大專院校和科研院所不斷進行的理論和工業(yè)應用研究，旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥技術比以前有了較大幅度的進步，但是與國外先進水平相比還是有一定的差距，這些差距主要體現(xiàn)在工藝設計、自控設計、關鍵部件的專有技術和機械制造水平等多方面。1

褐煤預干燥常見事故分析和處理（1）干燥機排氣除塵器濾袋著火

在進行停干燥機操作過程中發(fā)現(xiàn)干燥機干煤出口溫度迅速上漲，干燥機排氣除塵器中箱體溫度超過150℃，操作人員立即打開氮氣閥門向干燥機排氣除塵器補入氮氣，班長通過監(jiān)控發(fā)現(xiàn)干燥機尾部密封處有火光串出，立即命令停止給煤、停止給蒸汽，同時停止排氣風機，關閉干燥機排氣除塵器入口插板閥，打開所有氮氣閥門向排氣除塵器補入氮氣。同時將刮板機倒到就地，將著火的原料煤排到地溝，派人用水澆滅。后打開干燥機排氣除塵器檢查，發(fā)現(xiàn)濾袋燒毀，進行全部更換。

原因分析： 操作人員在進行干燥機停機的過程中，逐步減少給煤量，減少蒸汽量，但排氣風機的風量并沒有及時調(diào)整，造成干燥系統(tǒng)中氧含量超標，致使干燥機干燥管末端原料煤著火。由于干燥系統(tǒng)中沒有設置氧含量和一氧化碳監(jiān)測表，主要靠溫度來反映系統(tǒng)狀態(tài)，反映滯后。所以控制干燥系統(tǒng)氧含量在正常范圍內(nèi)對保證系統(tǒng)安全至關重要。

（2）干燥機排氣除塵器底錐堵塞

在冬季運行的過程中，操作人員發(fā)現(xiàn)排氣除塵器底錐料位始終保持高料位，將系統(tǒng)停下來，打開排氣除塵器底錐手孔檢查發(fā)現(xiàn)，排氣除塵器底部全是煤泥，將排氣除塵器底部旋轉(zhuǎn)卸料閥堵塞，造成煤粉逐步在干燥機排氣除塵器內(nèi)堆積。

原因分析： 排氣除塵器伴熱設計不合理，設計院沒有充分考慮北方冬季極寒天氣，造成排氣除塵器伴熱不足，廢氣中的水蒸氣冷凝，使煤粉結(jié)塊，甚至變成煤泥。

采取的措施一是通過給系統(tǒng)加入熱的氮氣，使系統(tǒng)溫度高于系統(tǒng)的露點溫度，保證水蒸氣不冷凝，二是給排氣除塵器做了一個保溫房，保證排氣除塵器溫度。通過以上方法基本解決了排氣除塵器底部積煤堵塞的問題。

（3）干燥機筒體積液，頻繁跳車

在正常運行過程中發(fā)現(xiàn)當三臺干燥機負荷不同時，負荷小的干燥機經(jīng)常會出現(xiàn)頻繁跳車的情況。通過電氣檢查發(fā)現(xiàn)是干燥機超電流跳車，現(xiàn)場人員檢查發(fā)現(xiàn)干燥機筒體內(nèi)積存大量冷凝液。

原因分析： 由于四臺干燥機公用一套冷凝液系統(tǒng)，冷凝液系統(tǒng)壓力相同。在運行的過程中干燥機的負荷不同，用的蒸汽量也不同，負荷低的干燥機冷凝液就不容易排出，逐步在干燥機筒體積存，最終造成干燥機過載跳車。在每一臺干燥機冷凝液系統(tǒng)中增加了一個冷凝液緩沖罐，通過冷凝液緩沖罐可以將四臺干燥機冷凝液分開，徹底解決了因負荷不同造成干燥機筒體積液過載跳車的問題。

（4）干燥管中原煤著火

干燥系統(tǒng)正常運行，刮板輸送機突然故障，而備用系統(tǒng)正在檢修。命令緊急停干燥機。干燥機停止后，干燥管內(nèi)大量原料煤沒有處理，第二天現(xiàn)場人員巡檢發(fā)現(xiàn)干燥機干燥管內(nèi)串出火苗，立即接蒸汽冷凝液對干燥管進行滅火。處理完后后發(fā)現(xiàn)干燥機筒體變形嚴重已無法運行。

原因分析： 干燥機緊急停車后，大量原料煤積存在干燥管內(nèi)，由于褐煤本身極易自燃，暴露在空氣中，發(fā)生自燃很正常。所以一旦干燥機因緊急情況停車，一定要把干燥機和刮板機內(nèi)的原料煤清理干凈，防止發(fā)生自燃，損壞設備。

（5）干燥機推力軸承損壞

裝置運行一段時間后發(fā)現(xiàn)干燥機尾部推力軸承損壞比較頻繁，現(xiàn)場拆開發(fā)現(xiàn)軸承滾珠磨損嚴重，保持架有裂紋，而且潤滑油比較黑，有雜質(zhì)。經(jīng)分析一是煤粉進入潤滑油系統(tǒng)，將潤滑油污染，二是干燥機在預熱的過程中，操作人員沒有嚴格的按照預熱曲線進行預熱。造成推力軸承承受更大的應力，縮短了推力軸承的使用壽命。所以在運行的過程中要認真巡檢干燥機潤滑油系統(tǒng)，一旦有異常，及時更換。同時干燥機預熱過程中嚴格按照預熱曲線進行。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學