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摘要：介绍了用于干燥碳酸锌滤饼的旋转闪蒸干燥机的设备结构。旋转闪蒸干燥机结构紧凑，集干燥、粉碎、分级为一体，是硫化技术、旋转技术、粉碎分级技术、喷动技术及对流传热技术的优化组合，简化了生产工艺流程，节省了设备投资和运转费用。该设备也适用于碳酸锶、硫酸钡、碳酸钙等滤饼类物料的干燥，同样对于冶金、化工、医药、食品等行业的滤饼类物料的干燥也具有很高的应用价值。
关键词：闪蒸干燥机 碳酸锌 干燥 粉碎
干燥设备有多种型式，但是能直接干燥滤饼的设备并不多。传统的碳酸钡干燥设备一般采用回转圆筒干燥器，使用该设备存在基建投资大，能耗高，产品铁含量高、颜色暗黄，设备维修量大，以及粉尘污染严重等诸多问题。为解决化学工业中高黏性高糊状物料干燥问题，1970年研制成功了旋转闪蒸干燥机。旋转闪蒸干燥机是一种带有旋转粉碎装置的气流干燥设备。是能一次完成高糊状物料粉碎、干燥、分级的高效快速型干燥设备。旋转闪蒸干燥机结构紧凑，占地面积小。集干燥、粉碎、分级为一体，是硫化技术、旋流技术、粉碎分级技术、喷动技术及对流传热技术的优化组合，简化了生产工艺流程，节省了设备投资和运转的费用。解决了化学工业中高黏性高糊状物料的干燥问题。物料由螺旋加料器进入干燥器内， 在高速旋转搅拌器的强烈作用下， 物料在受到撞击， 摩擦及剪切的作用下得到分散， 块状物料迅速被粉碎， 与热空气充分接触、受热、干燥。脱水后的干粉料随热气上升，分级环将大颗粒截留，小颗粒从环中心排出干燥器外，由旋风分离器回收，未干透的物料或大块物料受离心力作用甩向器壁，重新落到底部被粉碎干燥。
一、旋转闪蒸干燥机的工作原理
设备主体为圆筒型结构。由底部粉碎段、中部干燥段和顶部分级段组成。底部粉碎段装有水平回转的搅拌器，由外置驱动电机驱动，转速50～500 r/min（可调）。它主要有两个作用：一是支持从外侧空气分配器切向输入的热风所形成的流化床层。二是产生强烈的粉碎和搅拌作用，强化传热和传质过程，加剧底部湿料迅速干燥。外侧附有蜗壳式空气分配器，切向送入的热风通过环形器壁上的导向缝隙，均匀地切向输入到干燥室内作为干燥介质，中部干燥段上设有分散作用的螺旋加料器，顶部分级段出口处下面配有一个直径可改变的锐形分级环，以获得所需细度的产品。
螺旋输送器送入的湿料落到干燥机底部。块状的滤饼被回旋搅拌器破碎，干燥用的空气沿切线方向进入空气分配器，产生的高速回转气流流经干燥机。又湿又重的块状滤饼被迫沿着干燥机的壁面向上运动，但又因沉降速度高而很快降落到干燥室底部。
滤饼块表面先被干燥，搅拌器的机械冲击力和干燥空气的湍动气流共同形成了一个平衡的硫化状态，从原始湿料到最终产品之间的各种中间状态都处于硫化之中。
破碎的颗粒因沉降速度降低而被空气带到干燥机顶部离去，被干燥后的小颗粒向干燥室内涡流轴线移动，所以只要改变干燥室出口下面的分级环通径，便能在某种限度内改变产品的粒径。
热空气由入口管以适宜的喷动速度从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，于是物料受到离心、剪切、碰撞、磨擦而被微粒化，强化了传质传热过程。在干燥机底部，较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，湿含量较低、颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥，由于气固相作旋转流动，固相惯性大于气相，固气两相间的相对速度较大，强化两相间的传质传热，所以该机干燥强度高。
根据旋转闪蒸干燥机的结构，可以把工作过程分为破碎、气固接触、干燥、分级等4个阶段，这4个工作过程也是其它干燥机所不能同时具备的。
1.破碎
由于旋转闪蒸干燥机主要用于高糊状物料的干燥，物料进入干燥机后立即受到搅拌桨叶和高速气流的破碎，最大限度地增加物料的分散度和单位体积湿物料的表面积。
2.气固混合
旋转闪蒸干燥机一般以空气为载热体，能否有效达到气固混合是影响干燥速率的主要因素。旋转闪蒸干燥机的搅拌桨把物料破碎并产生弥散作用，同时进入干燥机的空气也处于高度湍动状态，很快达到气固混合。热空气切线进入干燥器底部，在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场。膏状物料由螺旋加料器进入干燥器内，在高速旋转搅拌桨的强烈作用下，物料受撞击、磨擦及剪切力的作用下被分散，块状物料迅速粉碎，与热空气充分接触、受热、干燥。同时，块状物料在重力作用下向下坠落。由于干燥机底部为倒锥结构，气流的速度很大，最高可达60m/s。能保证块状物料处于良好的硫化状态而被空气包围。
3.干燥阶段
物料粉碎后，被来自底部高速旋转的热气流吹起，在干燥室内形成了一个相对稳定的流化床，在物料与热空气之间进行传热传质的干燥过程，大部分水分在这一阶段蒸发掉。含水率高，比表面积小的物料密度大，在干燥室内向下坠落。由于底部的气速高，沉降到一定位置后下落速度为零，此时重力与浮力平衡。受到进一步破碎和干燥后浮力大于重力，物料开始向上运动，通过分级后排出干燥机。干燥器底部设计成倒锥体结构，可使干燥气体流通截面自下而上不断变大，这样底部气速相对较大，上部气速相对较小，从而保证了下部大颗粒物料始终保持流化状态。另外，倒锥体结构还缩短了搅拌轴悬臂部分的长度，增加了运动的可靠性，还可以防止轴承在高温区工作的恶劣环境，从而延长了轴承的使用寿命。
4.分级阶段
分级器是装在干燥机出料口下部的环形挡板，物料随气流上升，由于受到离心力的作用，大块未干的物料受离心力作用旋转半径增大。当旋转半径大于分级环半径时物料被挡在干燥室内，直至满足要求才能通过分级器排出干燥机。干燥室的分级环，可把未干燥的和大颗粒物料挡住，继续进行粉碎与干燥，从而保证产品粒度，湿含量一致的要求。当物料加入到干燥机后，处于旋转的流态化状态，物料受到粉碎后直径迅速减小，水分被蒸发。物料在气体的夹带下作螺旋上升运动，粒径较小并干燥的物料内环，较大较湿的物料产生的离心力大，在外层靠近器壁。但外层的大颗粒在不断被粉碎干燥，离心力变小后也向内环运动，当水分满足要求后被气体带出。 综上所述，旋转闪蒸干燥剂的热效率高、干燥迅速的主要原因：首先，由于回转搅拌器的机械冲击和固体颗粒之间互相不断地碰撞和摩擦作用，碾磨成细粉粒，比表面积大幅度增加；其次，高速螺旋热空气的激烈湍动作用，气固间相对运动和紧密有效的接触，并加大了气固间的相对速度，进一步强化传热和传质，使干燥过程进行得极其猛烈而迅速，从而能在短时间内达到干燥目的。
二、基本流程简介
如图所示，来自前道工序的湿料（譬如滤饼）直接投入到加料器4，在加料器中，湿料稍许散开，并被搅拌匀后挤入螺旋加料器。螺旋加料器采用无极变速，将湿料送入干燥机5进行干燥。新鲜空气由空气过滤器1处进入，被直接或间接加热器3加热。干燥机底部的搅拌器转速约为200-500 r/min，促进湿料流态化。主要依靠从空气分配器的环形缝隙进入干燥室的热空气进行流化。尾气带着粉末从干燥机顶部离去，经过旋风分离器6和布袋除尘器7排出干燥机（如下图）。
三、旋转闪蒸干燥机的设计方法
1.干燥室的确定
旋转闪蒸干燥机处理部分物料的蒸发强度见表1。体积给热法是旋转闪蒸干燥机的理论设计方法，但此方法中最关键的体积给热系数很难确定，所以缺乏可操作性。蒸发强度法是体积给热法的间接方法，只要有一定的实验数据就可以进行计算，是工业设计中常采用的方法。蒸发强度法是根据蒸发水量和蒸发强度计算出干燥室的体积，再根据直径和高度的关系计算出有效高度。
3.干燥器的高度及分级粒径
从热风分配器出来的热风成切线方向通过环形缝隙进入干燥室，干燥室的物料在热风吹送作用下和搅拌器的推动下作螺旋式旋转上升运动。研究较小颗粒在离心力场作用下的流体运动时，重力作用的影响很小，因此可忽略。
四、闪蒸干燥机的应用
碳酸锌用旋转闪蒸干燥机的温度条件
干燥室上部设有分级环，其作用主要是使颗粒较大或没干燥的物料与合格产品分离，挡在干燥室内，能有效保证产品粒度和水分要求。更换不同通径的分级环可以满足产品粒度要求。锥底热风入口处设有冷风保护，防止物料与高温空气接触产生过热变质。干燥系统为封闭式，而且在微负压下操作，粉尘不外泄，保护生产环境，安全卫生。
参考文献
[1]王惠良.高糊状物料的旋转闪蒸干燥[J]. 化工装备技术，1988，（5）：15-18.
[2]崔柯. 马殿举. 干燥高粘度物料的旋转闪蒸干燥机[J].石油化工设备技术，1992，（3）16-19.
关键词：闪蒸干燥机 碳酸锌 干燥 粉碎
干燥设备有多种型式，但是能直接干燥滤饼的设备并不多。传统的碳酸钡干燥设备一般采用回转圆筒干燥器，使用该设备存在基建投资大，能耗高，产品铁含量高、颜色暗黄，设备维修量大，以及粉尘污染严重等诸多问题。为解决化学工业中高黏性高糊状物料干燥问题，1970年研制成功了旋转闪蒸干燥机。旋转闪蒸干燥机是一种带有旋转粉碎装置的气流干燥设备。是能一次完成高糊状物料粉碎、干燥、分级的高效快速型干燥设备。旋转闪蒸干燥机结构紧凑，占地面积小。集干燥、粉碎、分级为一体，是硫化技术、旋流技术、粉碎分级技术、喷动技术及对流传热技术的优化组合，简化了生产工艺流程，节省了设备投资和运转的费用。解决了化学工业中高黏性高糊状物料的干燥问题。物料由螺旋加料器进入干燥器内， 在高速旋转搅拌器的强烈作用下， 物料在受到撞击， 摩擦及剪切的作用下得到分散， 块状物料迅速被粉碎， 与热空气充分接触、受热、干燥。脱水后的干粉料随热气上升，分级环将大颗粒截留，小颗粒从环中心排出干燥器外，由旋风分离器回收，未干透的物料或大块物料受离心力作用甩向器壁，重新落到底部被粉碎干燥。
一、旋转闪蒸干燥机的工作原理
设备主体为圆筒型结构。由底部粉碎段、中部干燥段和顶部分级段组成。底部粉碎段装有水平回转的搅拌器，由外置驱动电机驱动，转速50～500 r/min（可调）。它主要有两个作用：一是支持从外侧空气分配器切向输入的热风所形成的流化床层。二是产生强烈的粉碎和搅拌作用，强化传热和传质过程，加剧底部湿料迅速干燥。外侧附有蜗壳式空气分配器，切向送入的热风通过环形器壁上的导向缝隙，均匀地切向输入到干燥室内作为干燥介质，中部干燥段上设有分散作用的螺旋加料器，顶部分级段出口处下面配有一个直径可改变的锐形分级环，以获得所需细度的产品。
螺旋输送器送入的湿料落到干燥机底部。块状的滤饼被回旋搅拌器破碎，干燥用的空气沿切线方向进入空气分配器，产生的高速回转气流流经干燥机。又湿又重的块状滤饼被迫沿着干燥机的壁面向上运动，但又因沉降速度高而很快降落到干燥室底部。
滤饼块表面先被干燥，搅拌器的机械冲击力和干燥空气的湍动气流共同形成了一个平衡的硫化状态，从原始湿料到最终产品之间的各种中间状态都处于硫化之中。
破碎的颗粒因沉降速度降低而被空气带到干燥机顶部离去，被干燥后的小颗粒向干燥室内涡流轴线移动，所以只要改变干燥室出口下面的分级环通径，便能在某种限度内改变产品的粒径。
热空气由入口管以适宜的喷动速度从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，于是物料受到离心、剪切、碰撞、磨擦而被微粒化，强化了传质传热过程。在干燥机底部，较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，湿含量较低、颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥，由于气固相作旋转流动，固相惯性大于气相，固气两相间的相对速度较大，强化两相间的传质传热，所以该机干燥强度高。
根据旋转闪蒸干燥机的结构，可以把工作过程分为破碎、气固接触、干燥、分级等4个阶段，这4个工作过程也是其它干燥机所不能同时具备的。
1.破碎
由于旋转闪蒸干燥机主要用于高糊状物料的干燥，物料进入干燥机后立即受到搅拌桨叶和高速气流的破碎，最大限度地增加物料的分散度和单位体积湿物料的表面积。
2.气固混合
旋转闪蒸干燥机一般以空气为载热体，能否有效达到气固混合是影响干燥速率的主要因素。旋转闪蒸干燥机的搅拌桨把物料破碎并产生弥散作用，同时进入干燥机的空气也处于高度湍动状态，很快达到气固混合。热空气切线进入干燥器底部，在搅拌器带动下形成强有力的旋转风场。膏状物料由螺旋加料器进入干燥器内，在高速旋转搅拌桨的强烈作用下，物料受撞击、磨擦及剪切力的作用下被分散，块状物料迅速粉碎，与热空气充分接触、受热、干燥。同时，块状物料在重力作用下向下坠落。由于干燥机底部为倒锥结构，气流的速度很大，最高可达60m/s。能保证块状物料处于良好的硫化状态而被空气包围。
3.干燥阶段
物料粉碎后，被来自底部高速旋转的热气流吹起，在干燥室内形成了一个相对稳定的流化床，在物料与热空气之间进行传热传质的干燥过程，大部分水分在这一阶段蒸发掉。含水率高，比表面积小的物料密度大，在干燥室内向下坠落。由于底部的气速高，沉降到一定位置后下落速度为零，此时重力与浮力平衡。受到进一步破碎和干燥后浮力大于重力，物料开始向上运动，通过分级后排出干燥机。干燥器底部设计成倒锥体结构，可使干燥气体流通截面自下而上不断变大，这样底部气速相对较大，上部气速相对较小，从而保证了下部大颗粒物料始终保持流化状态。另外，倒锥体结构还缩短了搅拌轴悬臂部分的长度，增加了运动的可靠性，还可以防止轴承在高温区工作的恶劣环境，从而延长了轴承的使用寿命。
4.分级阶段
分级器是装在干燥机出料口下部的环形挡板，物料随气流上升，由于受到离心力的作用，大块未干的物料受离心力作用旋转半径增大。当旋转半径大于分级环半径时物料被挡在干燥室内，直至满足要求才能通过分级器排出干燥机。干燥室的分级环，可把未干燥的和大颗粒物料挡住，继续进行粉碎与干燥，从而保证产品粒度，湿含量一致的要求。当物料加入到干燥机后，处于旋转的流态化状态，物料受到粉碎后直径迅速减小，水分被蒸发。物料在气体的夹带下作螺旋上升运动，粒径较小并干燥的物料内环，较大较湿的物料产生的离心力大，在外层靠近器壁。但外层的大颗粒在不断被粉碎干燥，离心力变小后也向内环运动，当水分满足要求后被气体带出。 综上所述，旋转闪蒸干燥剂的热效率高、干燥迅速的主要原因：首先，由于回转搅拌器的机械冲击和固体颗粒之间互相不断地碰撞和摩擦作用，碾磨成细粉粒，比表面积大幅度增加；其次，高速螺旋热空气的激烈湍动作用，气固间相对运动和紧密有效的接触，并加大了气固间的相对速度，进一步强化传热和传质，使干燥过程进行得极其猛烈而迅速，从而能在短时间内达到干燥目的。
二、基本流程简介
如图所示，来自前道工序的湿料（譬如滤饼）直接投入到加料器4，在加料器中，湿料稍许散开，并被搅拌匀后挤入螺旋加料器。螺旋加料器采用无极变速，将湿料送入干燥机5进行干燥。新鲜空气由空气过滤器1处进入，被直接或间接加热器3加热。干燥机底部的搅拌器转速约为200-500 r/min，促进湿料流态化。主要依靠从空气分配器的环形缝隙进入干燥室的热空气进行流化。尾气带着粉末从干燥机顶部离去，经过旋风分离器6和布袋除尘器7排出干燥机（如下图）。
三、旋转闪蒸干燥机的设计方法
1.干燥室的确定
旋转闪蒸干燥机处理部分物料的蒸发强度见表1。体积给热法是旋转闪蒸干燥机的理论设计方法，但此方法中最关键的体积给热系数很难确定，所以缺乏可操作性。蒸发强度法是体积给热法的间接方法，只要有一定的实验数据就可以进行计算，是工业设计中常采用的方法。蒸发强度法是根据蒸发水量和蒸发强度计算出干燥室的体积，再根据直径和高度的关系计算出有效高度。
3.干燥器的高度及分级粒径
从热风分配器出来的热风成切线方向通过环形缝隙进入干燥室，干燥室的物料在热风吹送作用下和搅拌器的推动下作螺旋式旋转上升运动。研究较小颗粒在离心力场作用下的流体运动时，重力作用的影响很小，因此可忽略。
四、闪蒸干燥机的应用
碳酸锌用旋转闪蒸干燥机的温度条件
干燥室上部设有分级环，其作用主要是使颗粒较大或没干燥的物料与合格产品分离，挡在干燥室内，能有效保证产品粒度和水分要求。更换不同通径的分级环可以满足产品粒度要求。锥底热风入口处设有冷风保护，防止物料与高温空气接触产生过热变质。干燥系统为封闭式，而且在微负压下操作，粉尘不外泄，保护生产环境，安全卫生。
参考文献
[1]王惠良.高糊状物料的旋转闪蒸干燥[J]. 化工装备技术，1988，（5）：15-18.
[2]崔柯. 马殿举. 干燥高粘度物料的旋转闪蒸干燥机[J].石油化工设备技术，1992，（3）16-19.