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循环撞击流干燥机

“循环撞击流干燥机” （中国专利号Chinese Patent ZL No 03235519.x）为我室研制的新型干燥机。在化工、医药、轻工等许多工业生产中需要对物料进行干燥处理；其中的一大类是粉粒状物料。湿的粉粒状物料中水分的赋存状态大致有三类：表面游离水、孔隙水和结晶水。凡含有孔隙水或结晶水的物料，同时也含有游离水。游离水很容易脱除，现有的多种干燥机例如流化床干燥机、气流干燥机等都可以满足脱除这类水分的要求；脱除孔隙水和结晶水就比较困难，通常需要相当长的时间。对某些孔隙水或结晶水含量较低的松散粉粒状物料，采用流化床这类停留时间较长的干燥机可以满足要求。然而某些物料水分含量较高，并含有孔隙水或结晶水，例如悬浮法制得的PVC含水25%，其中表面游离水约5－8%，其余为孔隙水。这类物料的干燥必须解决好两个问题：(1)必须快速脱除绝大部分表面水，否则半干状态的物料很容易结成团块，破坏干燥机正常操作；(2)总的干燥时间必须足够长，否则产品水分含量达不到要求。对于这类物料，传统的技术多半是采用气流—流化床两级干燥，至今仍广泛采用。气流干燥在数秒钟内迅速脱除表面水；流化床则提供足够长的干燥时间，保证达到最终脱水要求。这种两级干燥技术流程长、设备庞大，能耗也较高。上世纪80年代末至90年代初，德国研发了一种名为旋风干燥机的PVC专用干燥装置；我国已引进消化并在若干生产厂使用。该机本体外形为圆筒，内壁设有螺旋形折流挡板。热空气携带湿物料切向进入干燥机下部并旋转向上运动。由于折流挡板的存在延长了物料停留时间，可以满足干燥要求。该技术的不足之处是已干燥物料全部被气体带出干燥机，增加了旋风分离除尘回收系统的负荷，动力消化较大；装置结构也较复杂。本实用新型的目的，是克服上述现有技术的不足，提供一种能够同时满足脱除游离水和孔隙水或结晶水要求的更有效和节能的粉粒状物料干燥装置。本实用新型采用同轴垂直撞击流原理工作。循环撞击流干燥机由本体、上加速管和与之等直径的下加速管三个基本部件组成；本体为异径锥/柱形圆筒。其下半部分为较小的圆筒下接锥台形筒体，锥台小直径端与下进气管连接；锥台近圆筒壁处设有出料管；该下半部分与下加速管之间形成环室，是循环物料运动的空间；下加速管的下端与下进气管的顶端之间保留一定的距离，使得从下进气管进入的气流能够抽取并携带环室中下流的物料进入下加速管向上运动。本体的上半部分直径逐渐扩大为一个更大的、带顶盖的圆筒，其内部除了与之同轴的上加速管所占截面以外是沉降室；顶盖上设有排气管。上加速管兼作上进气管；在其伸出本体顶盖一定高度处连接进料管。上加速管的下端与下加速管的顶端之间保持一定的距离，即撞击距离；从上加速管出来向下流动的气－固两相流与从加速管出来向上流动的气－固两相流在该距离的中点处撞击，形成高度湍动的撞击区。操作时在下进气管和上加速管连续通入热气流的情况下，先用适当的加料机例如螺旋给料机通过进料管加入同种干物料，由热气流带入干燥机，直至环室中充满干物料时停止加干料。此时干物料在干燥机内循环。待干燥机内温度达到正常后，用加料机通过进料管连续加入待干燥湿物料，开始运行。从进料管进入上加速管的湿物料与热气流混合并被加速，形成气－固悬浮体从上加速管出口高速向下流出；经下进气管进入的热气流抽取并携带环室底部的部分基本干燥的物料沿下加速管向上流动并加速物料颗粒，形成气－固悬浮体从下加速管出口高速向上流出；两股反向流体在上、下加速管出口之间撞击，形成撞击区。撞击过程中发生强烈的相间热、质传递，湿物料所含水分大部分被脱除。撞击后两股流体合并，并转为径向向外流动。由于重力的作用，部分固体颗粒直接落入环室；部分颗粒随气体向本体上部内壁运动并与壁碰撞后沿壁滑落进入环室；小部分颗粒可能被气体携带向上运动，但在沉降室中与气体分离、落入环室。分离掉大部分固体颗粒、温度已降低的气体经排气管排出干燥机，随后再经过适当的装置除尘、回收处理后放空。进入环室的物料藉重力向下运动，到达环室底部时被经下进气管进入的热气流抽取、携带，再次通过下加速管向上运动，并与从上加速管出来的向下流体撞击，如此反复循环。通过若干次循环后物料水分含量可以保证达到要求。出料管在控制流量下连续卸出已达到干燥要求的物料作为产品。出料量的控制应使得环室中料位基本恒定。本实用新型循环撞击流干燥机的突出特点是包括两个最基本的要素：两股气－固两相流相向流动撞击和固体物料循环运动。撞击流有利于达到高的干燥强度；物料循环则可以保证足够长的平均干燥时间。撞击流是一种新的技术方法，已有大量实验结果证明它对强化相间传递非常有效。本实用新型充分利用了撞击流的这一特性。因此，与现有其它技术相比，其突出优点就是干燥强度高，从而设备较小。与传统的、用于同时含游离水和孔隙水或结晶水的物料的气流—流化床两级干燥技术相比，本实用新型流程、设备简单、紧凑，能耗、动力消耗较低；与前述旋风干燥机相比，由于绝大部分产品在干燥机底部回收，本实用新型具有除尘系统负荷低、动力消耗较小的优点。

武汉工程大学 2021-04-11