概（gài）述
旋轉閃蒸幹燥裝置（zhì）是一種將幹燥技（jì）術和流態化技術綜合為一體的幹燥設備，它克服了幹燥設備能耗大和流化床幹燥不均勻的缺點，集兩者之所長，成為具有高效、節能、快（kuài）速等特點的理想幹燥設備。它特別適（shì）合於膏狀物、濾餅等（děng）物料的直接幹燥，彌補了耙式幹燥（zào）效（xiào）率低、產量小的不足，改變（biàn）了噴霧幹燥先稀釋再進行噴霧處（chù）理的複雜過（guò）程。數（shù）年來，旋轉閃蒸幹燥廣泛（fàn）應用於輕工、石油、化纖、食品、礦山（shān）、塗料（liào）、染料及（jí）中間體等（děng）化工行業的高粘度、高（gāo）稠度、熱敏性（xìng）膏狀物料的幹燥。與其他幹燥設（shè）備相（xiàng）比，旋轉閃蒸幹燥裝置（zhì）技術先進、設備緊湊、操作簡單、維修方便，強化了汽固傳（chuán）熱效果，使幹（gàn）燥時（shí）間大為縮短，產品產量及質量大大提高，節能效果^顯著。
1．1 幹燥機的構造
旋轉閃蒸幹燥機如圖1所示（shì）。主要由熱風分配器、螺旋加料器、攪拌器、分級器、旋轉幹燥室等組成。幹燥室底部為錐（zhuī）體（tǐ）結構，其外圓環（huán）為熱風分配器，與熱風入口相連（lián），熱風在此作圓環狀分（fèn）布，從筒體（tǐ）底（dǐ）部狹縫以切線方向進入流（liú）化段形成旋轉（zhuǎn）風場。環隙尺寸是直接影響幹燥機工作狀況的主要參數。錐體結構，可使熱風流通截麵（miàn）自下（xià）而上不斷變大，底部氣（qì）速相對較大，上部氣速相對較小，從而保（bǎo）證了下部的大顆粒處於流化狀態的同時，上部的小顆粒也（yě）處於流化狀（zhuàng）態（tài）。另外，錐體結構還縮（suō）小了攪拌軸懸（xuán）臂部分的長度，增加了運轉的可靠性，改善了軸在高溫區的工（gōng）作狀況，延（yán）長了軸承的使（shǐ）用壽命。流化段內設有攪拌器，用來破（pò）碎、混（hún）合物料，使熱風與物料充分接觸並保證粒子在（zài）幹燥（zào）室高溫區停留時間為^短。為防止（zhǐ）物料在（zài）攪拌器作用下拋向四壁，粘結在四壁上出現（xiàn）“結巴”現象，並導致不能正常操作，為此在攪（jiǎo）拌齒上安裝了刮板，並與室底（dǐ）及器（qì）壁保持微（wēi）小問隙。這種（zhǒng）結（jié）構可以保證物料在與器壁粘結牢固（gù）之前便將其（qí）剝落。另外，攪拌轉數也應合理選擇，其轉速的常規範周為50—500r／min。攪拌軸與幹燥器底部有良好的密封裝置。
幹燥室頂部的分（fèn）級器（qì）是一個有（yǒu）一（yī）定角度的帶孔圓形板。分級器的作用主要是將顆粒較大、還沒有幹燥的物料分離擋下，以繼續進行幹（gàn）燥，從而保（bǎo）證滿足產（chǎn）品粒度分布窄、濕含量均勻一致（zhì）的要求。分級器孔徑大小和高度決定幹品粒度，當高度一定時，孔徑越小其產（chǎn）品的粒度越（yuè）細。
1．2 幹燥原理
根據幹燥過程（chéng）發揮的作用，可以把旋轉閃（shǎn）蒸幹燥機（jī）的主體設（shè）備分為三部分：底部流化（huà）段，中問幹燥段，上部分級段。各段結（jié）構不同，所起作用不（bú）一樣。
(1)流化段是物料人口以下部分，內設有（yǒu）攪拌器。它能幫助（zhù）破碎高粘性物料，使濕料與幹燥熱空氣充分接觸，產生^大的傳熱係數。幹（gàn）燥熱風從切線方向以一定速度（dù）進入幹燥器底部（bù）的環形通道，從殼底縫隙進入流化段。由於（yú）通道截麵突然減小（xiǎo），使動能與（yǔ）風速增大，這樣在器（qì）內（nèi）形成（chéng）具有較高風速的旋轉風場。物料自螺旋輸送器進入幹（gàn）燥器後，首先承受攪拌（bàn）器的機械粉碎，在離心、剪切、碰撞力的作用下物料被微粒化，與（yǔ）旋轉熱風充分接觸形成流化床而被流態化。處（chù）於流化狀態的顆粒表麵完全暴露（lù）在熱風中，彼此問互相碰撞和摩擦，同時水分蒸發，使粒子問（wèn）粘性力減弱，顆粒之問形（xíng）成分散、不規則（zé）的運（yùn）動，使氣固兩相充分接觸，加速了傳質、傳熱過程（chéng）。在流化段內冷熱介質溫差^大，大部分水（shuǐ）分在此區被蒸發。隻有充（chōng）分幹燥後的微粒才能被熱風帶出（chū）流化段。流化段屬於高溫區，因（yīn）為流化段物料顆粒內部保持著（zhe）一定的水分（fèn），物料不會過熱，而幹（gàn）燥（zào）後的微粒瞬間（jiān）便脫離高溫區，所以旋轉
閃蒸幹燥設備對熱敏（mǐn）性（xìng）物料非常適用。經過流化段幹燥後，物料被破碎幹燥成各種粒度不同的球形和不規則形狀顆粒，在旋轉（zhuǎn）空氣的浮力和徑（jìng）向離心力的作用下，未幹燥的顆粒向器壁運動，並因其具有較大（dà）的沉降速度而落回流化段重複流化幹燥；較小顆粒向上進（jìn）入幹燥段。
(2)幹（gàn）燥段是加料螺旋以上到（dào）分級器之間的空間，此時物料在旋轉風（fēng）場（chǎng）中繼續幹燥。較小顆（kē）粒繼續向（xiàng）上進入分級段；較大顆粒在器壁周圍向上運動與分級器碰撞下（xià）落重新幹燥，直至達到幹燥質量要求。幹燥段的熱（rè）風（fēng）經（jīng）過流化段質熱交換（huàn）後，風速減小，濕度增（zēng）大（dà），保證了幹燥段在穩定條件下順利進行。為了（le）控製物料在（zài）幹燥器內的停留時間，應（yīng）根據空（kōng）氣在幹燥器內停留的時問來調節空氣流速，從而使成（chéng）品的（de）粒度、產量及^終含水量得到（dào）控製，使幹燥器形成一種進料（liào）速率與符合（hé）要求的幹品產量之間（jiān）的平衡。旋轉閃蒸幹燥器^終產品的含水量很少受進料濕含量波動（dòng）的影響，這也是該幹燥器（qì）的優（yōu）點之一。
(3)分級段是包（bāo）括分級器在內的分級器以上部分。分（fèn）級器是一個開孔圓（yuán）擋（dǎng）板，通過改變孔的直徑和分級段高度，即改變空氣流（liú）速就可以控製離開幹燥器的粒子尺（chǐ）寸和數（shù）量。在此段完成幹燥、達到粒度要求的物料隨熱風進入除（chú）塵器進行捕集。
2 旋轉閃蒸幹燥機的工（gōng）藝計算（suàn）和結構計算
2．1 工藝計算（suàn）
(1)幹燥能力：
G2= G1 (1-ω1)/（ 1-ω2) (1)
式中G2——幹燥物料產量，kg／h；
G1——濕物料的處理（lǐ）量，kg／h；
ω1——濕物料的濕基含水量，kg／kg；
ω2———出幹燥器物（wù）料（liào）的濕基（jī）含水量，kg／kg。
(2)水（shuǐ）分蒸發量：
W= GC(X1- X2 )=L(Y1 –Y2) (2)
式中 W一水分蒸發量，kg／h；
GC一絕幹物料質量流量，kg／h；
X1一進（jìn）幹燥器物（wù）料的幹基（jī）含水量，kg／kg；
X2一出（chū）幹燥器物料的幹基含（hán）水量（liàng），kg／kg；
Y1一進幹燥（zào）器空氣的濕度，kg水／kg幹空氣；
Y2一出幹燥器空氣的濕度，kg水／kg幹空氣；
L一絕幹空氣流量（liàng），kg／h。
(3)空氣消耗量
L(I1-I2)= GC (I1`-I2` )+QL (3)
出幹燥器空氣的（de）焓：
I2 =(1.01+1.88 Y2 )t2 +2490 Y2 (4)
式中（zhōng） I1—進幹燥器空氣的焓，kJ／kg幹空氣；
I2—出幹（gàn）燥器空氣的焓，kJ／kg幹空氣；
I1`一進幹燥器物（wù）料的焓，kJ／kg絕幹料；
I2`一出幹燥器物料的焓，kJ／kg絕幹料；
QL一幹（gàn）燥器的（de）熱量損失，kJ／h；
t2一空氣出幹燥器（qì）的溫度，℃。
由式（shì）(2)、(3)、(4)看出，隻有Y2、I2、L三（sān）個未（wèi）知數，故方程組可以求解，並由此（cǐ）可以確定風機風量和熱風爐供熱要求。
2．2 幹燥機的結構（gòu）計算
(1)幹燥室直徑的確定（dìng）
幹燥室直徑由幹（gàn）燥室內氣流的截麵速度確定：
式（shì）中 D一幹燥室直徑，m；
V一幹燥機內（nèi）平均氣體流量，m3／h；
ν一幹燥機內氣體流速，一般為3—5m／s。
(2)幹燥機高度H的（de）確定
幹燥（zào）機的高度由濃相流態化高度（dù）和旋轉氣流幹（gàn）燥段高度（dù）組成，為增大設備熱容量和穩定操作，流化段高度可（kě）以取得適（shì）當大一些，例（lì）如200—500mm。幹燥機高度H根據下式確定【1】：
式中△tm 一（yī）對數平（píng）均溫差，℃；
t1—進口溫度，℃；
t2—出（chū）口溫度，℃；
tω1一（yī）認為與該區的濕球溫度相等，℃；
tω2一物料（liào）出口溫度，℃；
進入旋轉氣流幹燥管的進氣溫度因通（tōng）過流態化區而相應降（jiàng）低，取為t1`
t1`=t1 -(0.3~0.5)( t1- t2 )
A—單位幹燥管體積內的幹（gàn）燥（zào）表麵積，m2／m 3，
A=6G(1+x)／(3600πD2／4)dpρm Vm
G—絕（jué）幹物料流（liú）量，kg／h；
x — 物料幹基含水量，kg／kg；
ρm一顆粒（lì）密度，kg／m3 ；
D一幹（gàn）燥室直徑（jìng），m；
Vm一固體顆粒的運動速度，m／s；
q—旋轉氣流快速（sù）幹燥管的熱交換（huàn）量，q=CQ，
Q由幹燥器熱量衡算（suàn）確定，c為係數，
從（cóng）安（ān）全考慮，取C=0．5—0．7；
h—傳熱係數，kJ／(m2·h·℃)；
dp—產品粒度，m。
(3)關鍵部件設計
①分級器 位於幹（gàn）燥室的（de）頂部（bù）和中（zhōng）上部，其形狀為短管狀或圓環（huán）狀。其內（nèi）徑的大小不僅影響產品的粒度大小，也影響著產品的終濕（shī）含量。分級器直徑與產品粒（lì）度大小的關係，可（kě）通過下式（shì）求得：
此式假設顆粒為球狀（zhuàng），其密度為ρ ，直徑為dp， 流（liú）體（tǐ）的密度為ρｇ，粘度為μ，顆粒初始（shǐ）旋轉半徑為（wéi）r1，分級器的內半徑為r2，旋轉的角速度為ω，幹燥室的半（bàn）徑為R，幹燥室從底部到（dào）分級器的高度為h，氣量為v 。
②氣體分布器 該（gāi）裝置由一（yī）空心的旋轉蝸（wō）殼和環形擋片組成，幹燥室的下部為一（yī）錐形底（dǐ），並配備（bèi）有攪拌裝置。在擋板的下部留有一個（gè）間隙，形成窄縫。進風環隙可調（diào）節，氣體切向進（jìn）入氣體分布器，經過環形擋板的下部縫隙，進入幹燥室內部產生旋轉上升氣流。環（huán）隙窄縫的高度h為：
h=V／(πDut )
V一幹燥室的進風量，m3/s；
D一幹燥室的直（zhí）徑，m；
ut一環（huán）隙的切向速度，一般為（wéi）30～60m／s。
以阻燃劑（jì）氫氧化鎂（měi）為例，將有關參數代入（rù）上（shàng）式，得到計算結果如表1。事實證（zhèng）明，設（shè）備的實際運行情況（kuàng）與設計結（jié）果基本符（fú）合。
3 旋轉（zhuǎn）閃蒸幹燥機的特點及應用
3．1 特點（diǎn）
(1)物料在幹燥機內同（tóng）時（shí）完成破碎、分散、幹燥、分級等處理過程，強化了（le）傳質、傳（chuán）熱，幹燥強度大。
(2)切向速（sù）度（dù）高，物料與空氣（qì）接觸時問短，解決了熱敏性物料的焦化變色問題。
(3)設置分級器，可控製產品的粒度、濕度。
(4)幹燥氣（qì）體進人（rén）幹燥機（jī）產（chǎn）生強烈的旋轉氣流，對幹燥機壁麵上的物料產生強烈的衝刷作用，可消除粘壁現象（xiàng）。
(5)結構簡單，易製造和安裝，投資少。
(6)熱空氣與物料流化接觸，熱交換均勻（yún）充分，熱效率高，節能效果好。
3．2 應（yīng）用（yòng）
旋轉閃蒸幹燥機是處理濾餅、膏狀（zhuàng）物料、觸變性、熱敏性物料及顆粒、粉狀物料的理想設備，在染料、醫藥、農藥、精細化工、化纖、石油和食品等行業有著廣（guǎng）闊的應用前景。
