濾餅干燥是輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)較為關(guān)鍵的工序，其裝備費(fèi)用約占生產(chǎn)線總投資的10～20%，發(fā)生的生產(chǎn)成本可以占總成本在10～25%，如此大的變動(dòng)范圍，和生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)時(shí)干燥機(jī)主體的選型有著密切的關(guān)系。對(duì)于生產(chǎn)不同品質(zhì)的碳酸鈣制品，烘干工段的設(shè)計(jì)不僅要關(guān)注產(chǎn)能的滿足，更多的應(yīng)該是烘干方式的確定，不合適的選型不但可能使生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重的會(huì)使生產(chǎn)線無法正常運(yùn)行，特別對(duì)于生產(chǎn)表面活性處理的納米碳酸鈣，更有可能會(huì)影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。筆者因工作關(guān)系，曾使用或接觸不同類型的烘干機(jī)，也曾根據(jù)碳酸鈣生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)選用的烘干機(jī)進(jìn)行各種改進(jìn)。本文擬對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)所用的各種烘干設(shè)備就其工作機(jī)理、應(yīng)用特點(diǎn)以及演化改進(jìn)歷程作一簡(jiǎn)略回顧，并對(duì)目前所能達(dá)到的性能、熱效率作一簡(jiǎn)單介紹，供同行參考。需要特別說明的是，本文所述觀點(diǎn)僅限于我個(gè)人在這個(gè)領(lǐng)域的認(rèn)知，談不上權(quán)威之言，不妥之處，歡迎指正。

一、烘干設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中需要關(guān)注的重點(diǎn)

所謂烘干設(shè)備應(yīng)該是以一定的方式供給熱量使物料所含水分蒸發(fā)到目標(biāo)值的工藝裝備，嚴(yán)格意義上它包括著供熱設(shè)備、干燥機(jī)主體及尾氣處理設(shè)備三大部分。在設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的烘干工段時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：

1）物料適用性。烘干設(shè)備主體的物料適用性是指烘干機(jī)能高效蒸發(fā)物料水分所要求的物料的物理狀態(tài)，待烘干物料可能是粉狀、濾餅狀或粘性的膏體狀，這就需要選用不同類型的烘干設(shè)備進(jìn)行烘干，選用的烘干機(jī)應(yīng)該和待烘干物料物理狀態(tài)相匹配，這是烘干機(jī)選型成敗的關(guān)鍵所在，也有可以不考慮物料適用性的烘干機(jī)，但其能耗一定會(huì)是比較高的，具體內(nèi)容將在下文各種烘干機(jī)介紹中再予敘述。

2）物料烘干過程對(duì)成品質(zhì)量可能的影響。烘干過程是一個(gè)熱交換的過程，待烘干物料在受熱使水分得到蒸發(fā)的過程中，有的烘干機(jī)有可能使部分物料受熱過度，如果過高的溫度會(huì)使待烘干物料質(zhì)量受損，那么必須評(píng)估這種受損是否在可接受范圍，以此對(duì)設(shè)備選型進(jìn)行取舍，或者要采取針對(duì)措施防止物料的過度受熱。

3）烘干系統(tǒng)的能耗水平，也就是運(yùn)行成本。不考慮燃料價(jià)格差的條件下，烘干系統(tǒng)的運(yùn)行成本差異主要是烘干機(jī)的熱能利用效率（熱效率）差異造成，熱效率是烘干機(jī)總供給熱量中用于物料水分蒸發(fā)所用熱量的占比。由于熱交換方式的不同各種烘干機(jī)的熱效率還是有一定的差異，熱效率越高，產(chǎn)品生產(chǎn)成本就越低，尤其是某些地區(qū)只能使用昂貴的天然氣作為能源，熱效率低的烘干機(jī)就會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

對(duì)于烘干機(jī)熱效率高低，我們可以通過烘干機(jī)的尾氣狀態(tài)作出簡(jiǎn)單判斷。進(jìn)入到烘干機(jī)的熱量最終去向是四個(gè)方面：一是物料的升溫，如果物料進(jìn)出烘干機(jī)的溫差越大，帶走的熱量就越多，也就會(huì)提高物料的烘干能耗；二是蒸發(fā)物料水分所用的熱量，或叫蒸發(fā)熱，這是烘干機(jī)烘干熱效率的最基本單元，常溫（物料和環(huán)境溫度20度）常壓（一個(gè)大氣壓）條件下如果物料所含水分是一噸，那就必須供給烘干機(jī)至少54萬大卡的熱量，且隨著尾氣溫度的提高而提高，如果是100度條件下，則需要62萬大卡/噸；三是設(shè)備包括整個(gè)烘干機(jī)系統(tǒng)表面散失的熱量，這是由裝備大小、內(nèi)外溫差及保溫處理方式?jīng)Q定的；四是排潮空氣帶著的熱量，排潮尾氣越多，溫度越高，從烘干機(jī)帶走的熱量就越多，這是表征一個(gè)烘干機(jī)熱利用效率的最重要因素，也是降低烘干能耗的最重要關(guān)注點(diǎn)。例如烘干機(jī)的進(jìn)口熱風(fēng)溫度是300度，而排潮尾氣溫度是90度，而環(huán)境溫度是20度，如過忽略不同溫度空氣比熱的影響，則熱風(fēng)熱量被尾氣帶走的占比近似為：

（90—25）÷（300—25）× 100% =  23.6%

由于還要考慮系統(tǒng)的散失熱和物料帶走的熱量，所以這個(gè)烘干機(jī)的熱效率一定是低于75%。

前文提及水的蒸發(fā)熱和排潮尾氣溫度有關(guān)，這同樣影響到烘干機(jī)熱效率。在常壓環(huán)境100攝氏度條件下每蒸發(fā)一噸水需要熱量為62萬大卡，但在40度條件下蒸發(fā)一噸水就只需要56萬大卡，期間有6萬大卡的熱能差，所以如果把排潮尾氣溫度降低60度，蒸發(fā)水用熱就可減少10%。

另外如果尾氣溫度也表征著物料離開烘干機(jī)的溫度。碳酸鈣的比熱值約為0.22大卡每公斤每度，如果一臺(tái)時(shí)產(chǎn)6噸普通輕鈣的烘干機(jī)，物料進(jìn)入烘干機(jī)的溫度為20度，離開烘干機(jī)的溫度是40度，則物料帶走的熱量為2.64萬大卡，且物料溫度每提高10度，帶走熱量就增加1.32萬大卡，尾氣溫度越高，離開烘干機(jī)的物料溫度也就越高，帶走的熱量也就越多。綜合來說如果烘干機(jī)的設(shè)備體積較小，表面保溫做得很完善，排潮尾氣量很少且溫度很低，那么烘干機(jī)的熱效率就一定會(huì)很高。

4）單機(jī)的產(chǎn)能及烘干設(shè)備系統(tǒng)的綜合投資費(fèi)用。單機(jī)產(chǎn)能是指烘干機(jī)的單位時(shí)間水分蒸發(fā)能力，烘干系統(tǒng)投資費(fèi)用應(yīng)該將主機(jī)設(shè)備、輔助設(shè)備（包括供熱和尾氣處理系統(tǒng)）以及由此要求的廠房的費(fèi)用都應(yīng)該包括在內(nèi)。各種干燥機(jī)由于供熱機(jī)理不同，熱源溫度不同，設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)不同，不但單機(jī)產(chǎn)能會(huì)有一定的差別，而且對(duì)廠房空間要求也會(huì)有所不同，由此會(huì)造成整個(gè)烘干系統(tǒng)綜合造價(jià)會(huì)差異很大。在保證工藝目標(biāo)達(dá)成前提下，盡量選用單機(jī)產(chǎn)能相匹配的干燥機(jī)，即使是必須采用兩級(jí)組合干燥，也應(yīng)盡量采用同一熱源，這樣可使工藝控制單一，不僅可降低運(yùn)行成本，系統(tǒng)總投資費(fèi)用也可以大幅度下降。

對(duì)于干燥機(jī)還有一個(gè)烘干效率的概念，是指在物料在干燥機(jī)內(nèi)水分蒸發(fā)達(dá)成目標(biāo)值所需停留的時(shí)間，時(shí)間越短效率越高。不同的干燥機(jī)烘干效率差異很大，需停留的時(shí)間單位可以是秒或小時(shí)或天來計(jì)算。與熱效率不同的是，相較于運(yùn)行成本，干燥機(jī)的烘干效率和干燥機(jī)的造價(jià)關(guān)系更為密切，這是因?yàn)槲锪显诟稍餀C(jī)內(nèi)的停留時(shí)間越短，烘干效率就越高，烘干設(shè)備體型就往往較小，主機(jī)的造價(jià)就會(huì)比較低。

以上應(yīng)該是碳酸鈣生產(chǎn)烘干系統(tǒng)選型設(shè)計(jì)中在眾多類型烘干機(jī)中選型需要關(guān)注的主要方面。在工藝設(shè)計(jì)中永遠(yuǎn)沒有完美的方案，所要做的就是在眾多設(shè)備組合的方案中進(jìn)行比較和取舍，最后的效果由生產(chǎn)實(shí)踐去驗(yàn)證，達(dá)成的產(chǎn)能、質(zhì)量和運(yùn)行成本是驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)者對(duì)所選設(shè)備性能理解程度和工藝掌控功力的最終詮釋。

二、目前行業(yè)傳統(tǒng)烘干設(shè)備介紹

輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)最早的濾餅烘干方式是火炕式烘干，其形式是將熱風(fēng)爐得到的熱風(fēng)進(jìn)入迂回的炕道，炕道上放置一個(gè)鐵板，高水分的碳酸鈣濾餅鋪設(shè)在鐵板上進(jìn)行烘烤干燥，期間需要進(jìn)行人工翻動(dòng)，物料水分在降低到合格后再予以分篩包裝。也有采取烘房形式，碳酸鈣濾餅用托盤放置在供熱管架上靜態(tài)烘干，為了縮短烘干周期，需要人員進(jìn)入烘房翻盤。這種烘干方式效率低，能耗高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度極大，但這確實(shí)是上世紀(jì)80年代輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)的主要烘干形式，直至到80年代后才逐漸被各種類型干燥機(jī)取代，發(fā)展至今大致主要有以下幾種：1）回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)；2）閃蒸干燥機(jī)；3）熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶干燥機(jī)；4）雙槳葉干燥機(jī)；5）拉板干燥機(jī)。每種干燥機(jī)的熱源及供熱方式、物料適用性、熱效率、系統(tǒng)造價(jià)都不盡相同，下面將分別給予簡(jiǎn)要介紹。

1）回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)

回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)應(yīng)該是國內(nèi)碳酸鈣行業(yè)第一款自動(dòng)烘干機(jī)，最早供熱是熱風(fēng)爐連接干燥機(jī)中心火管方式，其形式是一個(gè)直徑在約2米，長(zhǎng)16米左右的鋼制園筒，被設(shè)置在數(shù)對(duì)托輥上回轉(zhuǎn)滾動(dòng)，供熱管由中心火管和衛(wèi)星式回風(fēng)支管組成，熱風(fēng)爐的熱風(fēng)進(jìn)入到中心火管，然后分散到回風(fēng)支管內(nèi)構(gòu)成回路，在熱量得到釋放后排出烘干機(jī)。物料從進(jìn)口進(jìn)入其中，在圓筒的滾動(dòng)中，物料不斷被揚(yáng)起并前行，同時(shí)接受圓筒內(nèi)的供熱管發(fā)出的熱量，水分由此得到蒸發(fā)。

回轉(zhuǎn)烘干機(jī)的問世使最初工人在高溫高濕環(huán)境下翻料的勞動(dòng)強(qiáng)度得以解放，是上世紀(jì)90年代初期輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線使用的最為先進(jìn)的設(shè)備。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)圓筒內(nèi)空間有限，容納不了很多熱風(fēng)管，而氣體的熱交換效率又極其低下，有限的熱交換面積使熱風(fēng)尾氣溫度達(dá)到250以上，烘干機(jī)熱利用效率很低，每噸普通輕鈣烘干煤耗在120公斤以上，另外由于中心火管溫度近熱風(fēng)爐端可達(dá)到700度左右，同周邊回風(fēng)管有幾百度的溫差，熱膨脹的不同步使供熱管道容易發(fā)生脫節(jié)，熱風(fēng)的負(fù)壓作用會(huì)引起逃粉（產(chǎn)品進(jìn)入到煙道氣中），或者煙塵進(jìn)入到產(chǎn)品中，在2000年后逐步被導(dǎo)熱油供熱的回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)取代。

鑒于中心火管帶來的弊端，大約在2000年前后，唐山化工機(jī)械設(shè)備廠推出了以導(dǎo)熱油作為供熱載體，大致名稱是列管式滾筒干燥機(jī)，其形式是導(dǎo)熱油管以固定列管狀態(tài)設(shè)置在回轉(zhuǎn)干燥機(jī)內(nèi)，但與回轉(zhuǎn)圓筒不接觸，以靜態(tài)形式供熱，物料依然因圓筒的滾動(dòng)而帶起，不斷和導(dǎo)熱油列管接觸并前行，在此過程中吸收導(dǎo)熱油列管的供熱而得到烘干。相比熱風(fēng)，用導(dǎo)熱油就可使供熱管道溫差變得很小，如進(jìn)烘干機(jī)導(dǎo)熱油溫度為320度，出烘干機(jī)溫度為260度，且導(dǎo)熱油管處于靜置狀態(tài)，這樣設(shè)備運(yùn)行的故障率就低很多，設(shè)備的可靠性得到極大提高，另外導(dǎo)熱油管直徑可以比熱風(fēng)管小很多，因而管道設(shè)置相對(duì)可以比較密集，且導(dǎo)熱油對(duì)管壁的熱交換效率遠(yuǎn)高于熱風(fēng)，所以盡管供熱的導(dǎo)熱油溫度大大低于中心火管的回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，但單機(jī)產(chǎn)能并不受太多影響，單機(jī)產(chǎn)能可達(dá)2萬噸/年以上。

稍晚一些時(shí)間，石家莊鴻宇公司利用導(dǎo)熱油管道旋轉(zhuǎn)接頭，解決了固定油管向回轉(zhuǎn)圓筒的導(dǎo)熱油輸送問題，推出了回轉(zhuǎn)式列管滾筒烘干機(jī)，使導(dǎo)熱油管和回轉(zhuǎn)圓筒成為一體，同時(shí)擴(kuò)展到整個(gè)圓筒壁，這樣有大大增加了回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)的熱交換面積，提高了單機(jī)產(chǎn)能?？紤]到導(dǎo)熱油可燃帶來的安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，在筆者的要求下，鴻宇公司在2006年又推出了蒸汽供熱的回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，其原理基本不變，雖然產(chǎn)能會(huì)受蒸汽壓力的限制會(huì)有一定的影響（因?yàn)閷?dǎo)熱油可以達(dá)到300度以上的供熱，但8公斤以內(nèi)壓力的蒸汽溫度僅為170度左右），但安全性方面大為提高?，F(xiàn)在隨著過熱蒸汽的出現(xiàn)，現(xiàn)在多家企業(yè)已采用低壓過熱蒸汽，溫度達(dá)到200度以上，考慮到蒸汽的對(duì)供熱管道的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)高于導(dǎo)熱油，因此單機(jī)產(chǎn)能已不低于用導(dǎo)熱油供熱，加上蒸汽具有可以遠(yuǎn)程集中供熱，多點(diǎn)使用的優(yōu)點(diǎn)，目前這種蒸汽供熱回轉(zhuǎn)干燥機(jī)業(yè)已在輕鈣生產(chǎn)上得到較多應(yīng)用。

回轉(zhuǎn)干燥機(jī)產(chǎn)能設(shè)計(jì)以供熱面積為依據(jù)，主要是指內(nèi)置的導(dǎo)熱油/蒸汽管道及回轉(zhuǎn)圓筒壁的總面積，面積越大，蒸發(fā)水量（能力）就越強(qiáng)，如石家莊雙衡化工設(shè)備有限公司制作的回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)內(nèi)置熱交換面積可達(dá)600平方米，理論上以每小時(shí)每平方蒸發(fā)水量為5公斤計(jì)，理論上單機(jī)每小時(shí)可蒸發(fā)水量達(dá)到3噸，用200度過蒸汽供熱，單機(jī)可年產(chǎn)6萬噸以上普通輕質(zhì)碳酸鈣。

列管回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)優(yōu)點(diǎn)是具有較高的熱效率，其原因是排潮溫度可控制在90度左右，排潮風(fēng)量較少且可控，只需要在烘干機(jī)進(jìn)出口形成負(fù)壓保證沒有揚(yáng)塵即可，所以較之于閃蒸烘干機(jī)，其熱利用效率提高很多，可達(dá)到75%以上。例如華北某家企業(yè)用190度的過熱蒸汽生產(chǎn)輕鈣，濾餅水分在26%左右，每噸產(chǎn)品需蒸發(fā)水量為350公斤，蒸汽用量可控制在0.45噸以下，綜合熱效率達(dá)到了78%左右。此外列管回轉(zhuǎn)烘干機(jī)的電耗也比較低，單機(jī)裝機(jī)容量?jī)H在50千瓦左右，正常情況下每噸成品的電耗在10度電以內(nèi)。

列管回轉(zhuǎn)干燥機(jī)不適合粘性較大的物料，這是因?yàn)樵O(shè)備本身是沒有清除粘料的功能，回轉(zhuǎn)筒壁和供熱管道上不斷粘接上去的物料不易被處理，這會(huì)大大降低整個(gè)烘干機(jī)的熱量供給效率和單機(jī)產(chǎn)能，河南焦作有家企業(yè)用230度的過熱蒸汽作熱源，但蒸發(fā)水量每小時(shí)不到2噸，其原因就是用當(dāng)?shù)氐牡V石生產(chǎn)的輕質(zhì)碳酸鈣粘性比較大，使供熱管道粘了一層碳酸鈣而無法和濕物料進(jìn)行快速熱交換。此外由于物料在烘干機(jī)內(nèi)停留時(shí)間有限，翻滾過程無法破碎的塊狀物料在進(jìn)入烘干機(jī)前必須進(jìn)行粉碎，否則就有可能還沒被干化就離開烘干機(jī)，造成成品水分偏高；

回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)的烘干效率不算高，所以設(shè)備本身較為龐大（回轉(zhuǎn)圓筒長(zhǎng)度一般都在20米以上），加上必要的輔助尾氣處理設(shè)施，因此要求的建筑面積相對(duì)比較大，但好在要求的廠房高度不高（6米左右），可以和離心機(jī)進(jìn)行立體布置，從而可以得到彌補(bǔ)。

長(zhǎng)期來被行業(yè)詬病的是回轉(zhuǎn)筒體物料進(jìn)出口端的密封漏料，盡管現(xiàn)在已經(jīng)通過不斷改進(jìn)進(jìn)料設(shè)備和密封，及加強(qiáng)排潮風(fēng)的負(fù)壓操作，漏風(fēng)漏料現(xiàn)象得到明顯改善，但如果維護(hù)不當(dāng)還是容易會(huì)影響車間環(huán)境。

2）閃蒸烘干機(jī)

閃蒸干燥機(jī)是物料和供熱體熱交換效率最高，也就是烘干速度最快的干燥設(shè)備，行業(yè)內(nèi)使用的閃蒸干燥機(jī)外形是一個(gè)直徑1～1.8米，高3～5米的圓筒（隨產(chǎn)能不同而有所差異），圓筒底部設(shè)置有高速旋轉(zhuǎn)的打散物料的葉片，工作原理是熱風(fēng)在引風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的打散葉片進(jìn)入到干燥機(jī)中部，最后和待烘干物料發(fā)生劇烈熱交換后，降溫并離開烘干機(jī)，經(jīng)袋收塵與物料進(jìn)行分離排放；待烘干物料由定量可調(diào)的加料器不斷加入到烘干腔內(nèi)，并因重力掉入到烘干機(jī)底部，被高速旋轉(zhuǎn)葉片粉碎失重后又旋轉(zhuǎn)著被熱風(fēng)吹起，成為粉狀的物料與熱空氣之間進(jìn)行著迅速而充分的熱量和水份交換，大部分的水份蒸發(fā)在這一過程中完成，最后在袋收塵里得到干燥后碳酸鈣成品。

在閃蒸干燥機(jī)底部，粒子處于懸浮和旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在重力、離心力和流體曳力為主的作用下，不同粒徑的粒子以不同的軌道半徑運(yùn)行，不斷有新的濕物料進(jìn)入干燥腔底部，又不斷被打碎后受熱風(fēng)拖拽著離開干燥機(jī)，在干燥室底部形成了一種相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)的流化層，因此究其原理屬于流態(tài)干燥設(shè)備，每個(gè)粉體顆粒表面都在和熱空氣進(jìn)行熱交換，因而進(jìn)入烘干機(jī)的待烘干粉體的表面積就是熱交換面積，比如納米碳酸鈣的的比表面積是20平方每克，干燥機(jī)每小時(shí)的產(chǎn)能是3.6噸，意味著每秒鐘進(jìn)入烘干機(jī)的物料為1公斤，被打散后的表面積有2萬平方米，就相當(dāng)于干燥機(jī)具有2萬平方米的熱交換面積，每公斤物料所含400克左右水分，在這巨大的熱交換面積下，只要熱空氣的熱量（溫度）足夠，就能在以秒為單位的時(shí)間內(nèi)迅速蒸發(fā)，這是“閃蒸”干燥機(jī)名字的由來。

閃蒸干燥機(jī)因?yàn)榫邆鋵F(tuán)聚物料進(jìn)行打碎成粉體的功能，因此不僅可用于粉狀濕物料如普通輕質(zhì)碳酸鈣的烘干，對(duì)于膏體狀的納米碳酸鈣的濾餅也十分適用。國內(nèi)最早用于碳酸鈣生產(chǎn)的閃蒸干燥機(jī)應(yīng)該是由東北大學(xué)引入，被上海雪美精細(xì)化工廠在1999年首次安裝用于納米碳酸鈣的生產(chǎn)，產(chǎn)能為5000噸/年。但當(dāng)時(shí)的解聚葉片旋轉(zhuǎn)線速度僅約80米/秒，僅僅是為了打碎高水分的濾餅，對(duì)納米碳酸鈣粉體解聚嚴(yán)重不足，必須再配合二級(jí)解聚。約2010年前后，由靖江市新天地干燥除塵設(shè)備制造有限公司進(jìn)行改進(jìn)，解聚刀片線速度達(dá)到了110米/秒左右，并在烘干機(jī)上方配備了粉體分級(jí)機(jī)，使粗顆粒能回到分散沖擊區(qū)域進(jìn)一步進(jìn)行解聚，所以出烘干機(jī)已能基本滿足一些解聚要求不高的納米碳酸鈣制品的生產(chǎn)，作到了烘干解聚一體化。當(dāng)然由于熱風(fēng)風(fēng)量較大，粉體在分散沖擊區(qū)域停留時(shí)間有限，對(duì)于一些解聚度要求較高的產(chǎn)品的生產(chǎn)，解聚程度會(huì)稍嫌不夠，因此目前很多選用了閃蒸干燥機(jī)的納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)，仍然根據(jù)產(chǎn)品分散性需要配備二級(jí)解聚。

嚴(yán)格意義上來說閃蒸干燥應(yīng)該有熱風(fēng)爐、干燥機(jī)、袋收塵三個(gè)部分形成一個(gè)系統(tǒng)，為了降低能耗，需盡量提高熱風(fēng)溫度以減少排風(fēng)風(fēng)量，國內(nèi)一般熱風(fēng)溫度控制在300度左右，進(jìn)口的生產(chǎn)線最高達(dá)到500度左右。但是過高的溫度也有很多的弊病，其中如果發(fā)生斷料，熱風(fēng)沒有被物料冷卻，尾氣溫度會(huì)急劇升高，很容易把下游袋收塵濾袋燒壞，因此使用閃蒸烘干機(jī)，必須要使熱風(fēng)爐和物料喂送有穩(wěn)定的匹配和迅速響應(yīng)的控制方案。

目前較多新建生產(chǎn)線廠家采用天然氣熱風(fēng)爐和閃蒸干燥機(jī)相配套，其優(yōu)點(diǎn)是天然氣熱風(fēng)爐溫度可控，可較快配合喂料系統(tǒng)的變動(dòng)，保證進(jìn)入袋收塵的尾氣溫度在合理的范圍內(nèi)。其缺點(diǎn)是天然氣價(jià)格昂貴，每單位熱量成本（市場(chǎng)價(jià)格）約是燒煤的3倍，考慮燒煤需要熱交換的效率損失（70%左右），單位熱值成本仍然約為用煤做燃料的兩倍。天然氣熱風(fēng)爐還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是每摩爾甲烷的燃燒會(huì)生成2摩爾的水，提高了熱空氣中的相對(duì)濕度，所以同等情況下烘干機(jī)的尾氣溫度控制相對(duì)要高一點(diǎn)，以保證產(chǎn)品達(dá)成目標(biāo)水分，這也會(huì)造成烘干能耗的升高。一般采用閃蒸匹配天然氣熱風(fēng)爐，每噸納米碳酸鈣烘干需要80立方左右天然氣，燃燒后形成128公斤的水分在熱風(fēng)中，而生產(chǎn)一噸納米碳酸鈣需蒸發(fā)約650公斤左右的水分，這意味著尾氣中的絕對(duì)濕含量因?yàn)槭褂锰烊粴獾木壒识岣吡?8%。為了防止尾氣處理袋收塵的結(jié)露，除了外體的保溫外，適當(dāng)提高尾氣溫度或增加排潮氣風(fēng)量都是工藝設(shè)計(jì)必須的，但這會(huì)影響整個(gè)烘干系統(tǒng)的熱效率。

關(guān)于閃蒸干燥機(jī)的熱效率，現(xiàn)在進(jìn)閃蒸烘干機(jī)的熱風(fēng)溫度一般在300度左右，排風(fēng)溫度為保證產(chǎn)品水分低于0.4%，一般控制在90～100度。如果以環(huán)境溫度為20度計(jì)，不考慮系統(tǒng)表面熱量散失，閃蒸烘干機(jī)的烘干熱利用效率在70%左右，這和烘干每噸納米碳酸鈣需要約80立方天然氣是互相印證的，一般來說天然氣鍋爐產(chǎn)生1噸蒸汽需要消耗80立方天然氣，而每噸納米碳酸鈣蒸發(fā)水量一般在650公斤左右，因此說閃蒸烘干機(jī)的烘干效率很高，但熱利用效率僅65%左右，這是排潮尾氣溫度高，排潮風(fēng)量大帶來的必然結(jié)果。如果采用燃煤熱風(fēng)爐，且把熱風(fēng)溫度適當(dāng)提高，閃蒸干燥機(jī)的熱效率是能得到改善，但一定程度上會(huì)帶來整個(gè)烘干系統(tǒng)操控的復(fù)雜化。 2002年筆者所在的上海耀華納米科技有限公司通過意大利西蒙公司引進(jìn)了美國特礦（SMI）的納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)，其干燥機(jī)是英國的ATRITOR磨機(jī)，其工作原理也同屬于閃蒸干燥，只是熱風(fēng)溫度控制在近600度，使尾氣風(fēng)量減少了一半，對(duì)熱效率有一定的提高，三噸產(chǎn)能的烘干機(jī)每小時(shí)耗用天然氣約180立方，相當(dāng)于60立方/噸制品，熱效率達(dá)到了88%左右。

為了降低閃蒸干燥機(jī)的能耗，也為了提高烘干系統(tǒng)的產(chǎn)能，部分廠家設(shè)置了兩級(jí)烘干，用網(wǎng)帶熱風(fēng)穿流干燥機(jī)或雙槳葉干燥機(jī)作為預(yù)烘干，使進(jìn)入到閃蒸干燥機(jī)的物料水分得降低從38%降低到25%左右，一定程度上提高了整個(gè)烘干系統(tǒng)的熱效率，但也帶來了烘干系統(tǒng)控制的復(fù)雜化和綜合造價(jià)的提高。

閃蒸干燥機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是適合一切離心或壓濾脫水物料的干化，這是因?yàn)殚W蒸干燥機(jī)具有強(qiáng)制對(duì)物料進(jìn)行粉碎解聚的功能，甚至當(dāng)粉體活性要求不太高時(shí)，可以兼帶對(duì)粉體進(jìn)行干法的表面活化。

閃蒸干燥機(jī)由于烘干效率很高，所以主機(jī)設(shè)備較小，但由于需要較大的尾氣處理用袋收塵，加上熱風(fēng)爐的空間要求，所以對(duì)廠房的空間要求還是比較大的，所以綜合造價(jià)不算低。

3）圓盤烘干機(jī)

圓盤烘干機(jī)外形為高6～8米，直徑3～4米的塔體，內(nèi)部布置多層裝有導(dǎo)熱油管的承料盤，物料自加料器連續(xù)地加到干燥器上部第一層干燥盤上，帶有耙葉的耙臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使耙葉連續(xù)地翻抄物料。物料沿指數(shù)螺旋線流過干燥盤表面，在小干燥盤上的物料被移送到外緣，并在外緣落到下方的大干燥盤外緣，在大干燥盤上物料向里移動(dòng)并從中間落料口落入下一層小干燥盤中。大小干燥盤上下交替排列，物料得以連續(xù)地流過整個(gè)干燥器。已干物料從最后一層干燥盤落到殼體的底層，最后被耙葉移送到出料口排出。蒸發(fā)的水分通過頂層的排濕口由引風(fēng)機(jī)排出烘干機(jī)，底層裝有翅片導(dǎo)熱油熱交換器，使一部分新風(fēng)經(jīng)加熱后進(jìn)入烘干機(jī)以提高烘干機(jī)的烘干效率。

圓盤干燥機(jī)的工作原理簡(jiǎn)單，操作方便，適用于烘干濕度較高的粉狀物料，同時(shí)，因?yàn)橛邪易拥牟煌?qiáng)制推動(dòng)和翻滾，這種運(yùn)動(dòng)方式使其烘干效率大為提高，同時(shí)一些稍有粘性和結(jié)塊的物料也不影響其使用，業(yè)內(nèi)有廠家將其用作納米碳酸鈣生產(chǎn)的第二級(jí)干燥設(shè)備。

圓盤烘干機(jī)大約在2000年前后引入到碳酸鈣行業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)有二，一是設(shè)備本身具有很高的熱效率，可達(dá)到85%以上，使產(chǎn)品烘干能耗包括熱耗和電耗都很低，其原因是整個(gè)設(shè)備處于封閉狀態(tài)，除了系統(tǒng)表面散失熱，排潮空氣量是受引風(fēng)機(jī)的控制，基本可處于飽和水汽分壓狀態(tài)，排潮氣帶走熱量?jī)H為保持干燥機(jī)內(nèi)負(fù)壓即可；二是物料運(yùn)動(dòng)都是在低速狀態(tài)，不需要大功率的電機(jī)，所以設(shè)備裝機(jī)容量較小，用電少。盤式干燥機(jī)也可通入低壓的蒸汽、熱水，但產(chǎn)能因機(jī)內(nèi)溫度較低會(huì)大受影響，碳酸鈣行業(yè)出于產(chǎn)能的需要一般都是以導(dǎo)熱油供熱，目前為止筆者沒有接觸到用蒸汽做熱源的。2016年筆者在設(shè)計(jì)一條輕鈣生產(chǎn)線時(shí)，擬選用蒸汽作熱源的圓盤烘干機(jī)，但由于圓盤不能承受6公斤以上的蒸汽壓力而不得不選用工作原理相似的拉板烘干機(jī)。

圓盤干燥機(jī)的熱效率很高，運(yùn)行成本很低，曾經(jīng)是2010年前后普通輕鈣生產(chǎn)應(yīng)用最多的設(shè)備，但由于結(jié)構(gòu)的限制，圓盤干燥機(jī)不能做得很大，因此單機(jī)產(chǎn)能有限，對(duì)于普通輕鈣生產(chǎn)，可通過提高導(dǎo)熱油溫度一定程度上提高產(chǎn)能，但由于用耙臂和耙葉推動(dòng)的方式使物料在干燥盤上徑向運(yùn)動(dòng)的速度受限，給大宗物料的烘干帶來一定的困難；二是對(duì)于含有表面處理劑的納米碳酸鈣，物料要和高溫度的鋼板直接接觸受熱，不可避免會(huì)對(duì)表面處理劑產(chǎn)生影響而使產(chǎn)品質(zhì)量受損，而對(duì)導(dǎo)熱油溫度進(jìn)行限制，也就降低其單機(jī)的產(chǎn)能；三是高塔式上進(jìn)下出的物料運(yùn)動(dòng)方式使其必須配備兩套提升和水平輸送設(shè)備，系統(tǒng)顯得得有些復(fù)雜；最后一點(diǎn)是用導(dǎo)熱油供熱，長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，在封閉的空間內(nèi)有高溫的導(dǎo)熱油泄漏很難能被及時(shí)察覺，一旦發(fā)生事故就是災(zāi)難性的。由于以上幾點(diǎn)原因，現(xiàn)在新建的普通輕鈣生產(chǎn)線大多在選用蒸汽供熱回轉(zhuǎn)式干燥機(jī)。

4）拉板烘干機(jī)

拉板烘干機(jī)是一個(gè)箱型設(shè)備，其工作原理類似圓盤烘干機(jī)，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與之有很大的不同，是多層長(zhǎng)方形烘干板的疊加，每個(gè)平板面積可視產(chǎn)能需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大可達(dá)到20平米以上，通過多次平板的疊加，面積可以達(dá)到數(shù)百平米。待烘干物料被送入頂層平板上，物料由刮板拉動(dòng)，不斷從上層拉動(dòng)掉落的次一層。平板底部安裝有導(dǎo)熱油或蒸汽的管道以使平板處于高溫狀態(tài)，物料在不斷被刮板拉動(dòng)前行并掉落的次一層的運(yùn)動(dòng)中接收高溫平板的熱傳遞，水分得到蒸發(fā)，烘干后的物料離開最底部平板，由鏍運(yùn)機(jī)輸出烘干機(jī)。由于刮板是水平拉動(dòng)物料，所以在平板上基本沒有翻滾運(yùn)動(dòng)，只有掉落到次一層平板上時(shí)物料才得以翻滾，所以其烘干效率不如圓盤烘干機(jī)，但優(yōu)點(diǎn)在于其烘干面積可以得到大幅度擴(kuò)張，輸送的物料量也可隨著刮板速度而不受限制，所以適合粉狀物料的干燥。

筆者曾聯(lián)合靖江得意干燥設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)了用煙道氣作為熱源的拉板干燥機(jī)，其承料板是由方鋼管道以45度角度棱形并排組成，煙道氣在管道內(nèi)通過并釋放熱量，熱交換面積比普通平板擴(kuò)展了40%，彌補(bǔ)了煙道氣熱交換效率不高的短板，實(shí)現(xiàn)了煙道氣熱量直接用于輕質(zhì)碳酸鈣的干燥。在石灰窯正常運(yùn)行條件下，250度左右的煙道氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后進(jìn)入到烘干機(jī)內(nèi)，經(jīng)棱形管道組成的承料板釋放熱量，最后100度左右離開干燥機(jī)，煙氣的余熱回收效率達(dá)到了66.7%這種方式的低溫?zé)煔庥酂峄厥帐鞘指咝У?。如果?duì)煙氣先用熱交換器進(jìn)行換熱得到潔凈熱空氣，再利用潔凈熱空氣去烘干輕鈣，余熱回收效率就低很多。因?yàn)闊峤粨Q器對(duì)于低溫?zé)煹罋獾幕厥章室话阋簿驮?7%左右，再加上換熱得到的潔凈熱風(fēng)用于烘干輕鈣，熱利用效率以80%計(jì)，系統(tǒng)實(shí)際余熱回收效率不到55%。

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了棱形承料板的一個(gè)缺點(diǎn)，就是極大提高了物料在承料板上的粘滯力，拉板的負(fù)荷大幅度提高，容易引起牽引軸變速箱的損壞。所以對(duì)這種形式的拉板干燥機(jī)，拉板寬度或厚度都應(yīng)該適度壓縮，降低料層厚度，通過給拉板減負(fù)，這樣的拉板干燥機(jī)用于廢氣余熱回收效率還是十分高效的。

5）熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶烘干機(jī)

熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶干燥機(jī)最早是1999年由靖江三蘇機(jī)械制造有限公司引入到碳酸鈣行業(yè)，應(yīng)用廠家是當(dāng)初的杭州富陽先進(jìn)（現(xiàn)已歇業(yè)）用于納米碳酸鈣生產(chǎn)。熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶干燥機(jī)具有龐大的箱體外形，一般箱體內(nèi)安裝三層網(wǎng)帶，碳酸鈣濾餅由加料器均勻地鋪在不銹鋼篩網(wǎng)或扣網(wǎng)的網(wǎng)帶上，由傳動(dòng)裝置拖動(dòng)網(wǎng)帶在干燥機(jī)內(nèi)移動(dòng)。干燥機(jī)由若干單元組成，每一單元有獨(dú)立的循環(huán)風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱風(fēng)循環(huán)，高溫?zé)犸L(fēng)分散并入到各風(fēng)機(jī)中，形成混合循環(huán)風(fēng)不斷穿過網(wǎng)帶，最后由排潮風(fēng)機(jī)排出，風(fēng)量由調(diào)節(jié)閥控制，以保持箱體內(nèi)一定的負(fù)壓，循環(huán)風(fēng)基本上達(dá)到每平方4000立方左右，整個(gè)干燥機(jī)箱體內(nèi)的循環(huán)風(fēng)量依據(jù)產(chǎn)能要求有十多萬到數(shù)十萬不等，熱風(fēng)在不斷循環(huán)中穿過網(wǎng)帶加熱物料并帶走水分。網(wǎng)帶緩慢移動(dòng)，運(yùn)行速度可根據(jù)循環(huán)風(fēng)溫度自由調(diào)節(jié)，逐步將物料送到次層網(wǎng)帶上繼續(xù)干燥，在走完第三層網(wǎng)帶后物料基本烘干離開干燥箱。

由于鋪設(shè)在網(wǎng)帶上的物料是處于靜置狀態(tài)，所以特別適合高水分帶粘性的膏狀體納米碳酸鈣的濾餅干燥。物料層在熱風(fēng)穿過受熱后首先是蒸發(fā)水分，而物料本身由于濕球溫度計(jì)效應(yīng)，溫度并不會(huì)有很大的提高，這對(duì)納米碳酸鈣表面處理劑的保護(hù)十分有利，因而這款干燥機(jī)十分適合納米碳酸鈣的生產(chǎn)，但不適合用于生產(chǎn)普通輕質(zhì)碳酸鈣，這是由于網(wǎng)帶一般采用低目數(shù)的不銹鋼篩網(wǎng)甚至是鋼絲扣網(wǎng)，無法承載細(xì)粉狀物料。

傳統(tǒng)的熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶干燥機(jī)的烘干效率并不酸太高，這是因?yàn)槲锪蠟V餅是以大顆粒或用擠條機(jī)擠成條狀鋪設(shè)在網(wǎng)帶上，干燥的速率決定于三個(gè)方面，一是循環(huán)風(fēng)的溫度，二是物料顆粒的大小，三是循環(huán)風(fēng)穿過料層的風(fēng)速（風(fēng)量）及熱風(fēng)相對(duì)濕度，在烘干機(jī)內(nèi)隨著網(wǎng)帶緩慢前行，一般需要一個(gè)小時(shí)左右才離開烘干機(jī)。以每小時(shí)3噸產(chǎn)能的干燥機(jī)為例，假設(shè)3噸物料是以粒徑10MM的顆粒均勻鋪在網(wǎng)帶上，干燥后的顆粒比重是1.5，則干燥機(jī)內(nèi)物料和熱風(fēng)的熱交換面積大致應(yīng)該有1000多平方米，如此大的換熱面積照理物料能比較快地得到干燥，但由于首先失去水分的是顆粒的表面，干燥后的粉體熱傳導(dǎo)很差，就會(huì)形成一層隔熱層，阻隔熱量進(jìn)一步進(jìn)入到顆粒內(nèi)部；同時(shí)由于循環(huán)風(fēng)的濕含量比較高，會(huì)阻止顆粒內(nèi)物料水分的逸出，所以網(wǎng)帶干燥機(jī)的實(shí)際烘干效率并不高，相應(yīng)的設(shè)備就顯得十分龐大，包括熱風(fēng)管道，整個(gè)設(shè)備寬度可達(dá)5米以上，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十米，如果包括廠房建筑費(fèi)用，綜合造價(jià)是很高的。

網(wǎng)帶干燥機(jī)的能耗也是相對(duì)較高的。我們已經(jīng)知道影響烘干熱效率的是干燥機(jī)排放尾氣的風(fēng)量及其溫度。傳統(tǒng)的網(wǎng)帶干燥機(jī)排潮尾氣溫度一般在65～90度之間，如果使用熱風(fēng)作熱源，則排放尾氣的量就受供給熱風(fēng)所決定，而排風(fēng)的溫度溫度決定于干燥機(jī)內(nèi)循環(huán)風(fēng)的總量，為了提高熱效率，就要降低尾氣排風(fēng)溫度，循環(huán)風(fēng)溫度也就要降低，加大循環(huán)風(fēng)總量是必要手段，但循環(huán)風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量就會(huì)大幅度擴(kuò)大，電耗也就隨之提高。一般每噸納米碳酸鈣的烘干電耗大約在45～80度，同時(shí)由于設(shè)備龐大帶來的表面散熱相對(duì)嚴(yán)重，所以熱效率大約在65～80%，這會(huì)進(jìn)入到電耗和熱耗互相此消彼長(zhǎng)的困境，最終由設(shè)計(jì)者對(duì)電耗和熱耗進(jìn)行權(quán)衡取舍。

為了解決這個(gè)困境，提高網(wǎng)帶干燥機(jī)的熱效率同時(shí)減少其裝機(jī)容量，壓縮設(shè)備體積，筆者在2009年和2013年先后和靖江得意節(jié)能科技有限公司和上海亮慧環(huán)保機(jī)械有限公司進(jìn)行合作，內(nèi)置供熱多層網(wǎng)帶干燥機(jī)，將供熱熱源從熱風(fēng)改為蒸汽，同時(shí)干燥箱體長(zhǎng)度壓縮到15米以內(nèi)，由兩個(gè)大循環(huán)風(fēng)機(jī)從第二層到第六層進(jìn)行循環(huán)，不斷將蒸汽熱交換器的熱量帶入烘干機(jī)箱體內(nèi)，同時(shí)在第三層開始層與層之間加設(shè)內(nèi)置熱交換器，使循環(huán)風(fēng)熱量在被物料吸收降溫后立馬得到提升；而第一層被用作預(yù)熱層，排潮尾氣在從頂層排出時(shí)順便穿過第一層網(wǎng)帶，使新鋪設(shè)的物料得到預(yù)熱，排潮尾氣溫度得到降低。同時(shí)由于排風(fēng)風(fēng)量不再受熱風(fēng)爐的限制，排潮風(fēng)量控制在一萬立方/小時(shí)。結(jié)果是烘干機(jī)的熱效率提升到80%以上，裝機(jī)容量控制在60～70千瓦，這樣每噸納米碳酸鈣的的烘干電耗降低到25度。同時(shí)增設(shè)底層的刮板，將散落到底部的物料用刮板全部刮出，免除了傳統(tǒng)網(wǎng)帶干燥機(jī)經(jīng)常要清理掉落在烘干機(jī)底部的細(xì)顆粒的繁雜工作。目前這種內(nèi)置供熱多層網(wǎng)帶干燥機(jī)已在新建的納米碳酸鈣生產(chǎn)線上得到了比較多的應(yīng)用，對(duì)廠房建筑空間的要求大大降低。

改進(jìn)后的內(nèi)置熱交換多層網(wǎng)帶干燥機(jī)使生產(chǎn)運(yùn)行成本有了大幅度的降低，整體能耗水平已大大優(yōu)于閃蒸干燥機(jī)，而且對(duì)于要生產(chǎn)高白度的優(yōu)質(zhì)納米碳酸鈣來說，其干燥方式對(duì)其表面處理劑的保護(hù)是最為有效，所以是一種比較適合納米碳酸鈣生產(chǎn)的烘干設(shè)備選型，只是由于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因而造價(jià)比一般干燥設(shè)備要高一些。

網(wǎng)帶干燥機(jī)也有其缺陷，一是由于網(wǎng)帶長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，牽引網(wǎng)帶的鏈條經(jīng)常需要進(jìn)行張緊維護(hù)，否則容易因磨損造成網(wǎng)帶拉壞，特別是傳統(tǒng)的長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米的干燥機(jī)，這個(gè)問題會(huì)更為嚴(yán)重。二是出烘干機(jī)的水分不太容易控制，出烘干機(jī)的物料目前還沒有找到可作為表征水分含量的控制參數(shù)，所以經(jīng)常發(fā)生水分偏高的問題，需要進(jìn)行后續(xù)處理。當(dāng)然，如作為二級(jí)干燥系統(tǒng)的預(yù)烘干設(shè)備，對(duì)出烘干機(jī)物料水分波動(dòng)要求不高，這個(gè)問題就不復(fù)存在，同時(shí)尾氣溫度控制可適當(dāng)更低一些，烘干的熱效率可有一定的改善。

6）雙槳葉烘干機(jī)

雙槳葉干燥機(jī)的外形類似雙螺旋混合機(jī)，只是結(jié)構(gòu)要復(fù)雜很多，螺旋葉片被設(shè)計(jì)成中空的楔型攪拌槳葉，殼體也被制成耐壓夾套，內(nèi)部都通有高溫蒸汽或?qū)嵊蜆?gòu)成供熱面。待烘干物料進(jìn)入到干燥機(jī)后由楔型攪拌傳熱漿葉在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行擠壓混合，并不斷向前推烘干機(jī)出口。緊密的擠壓式接觸和翻抄使物料和接觸面間具有很高的傳熱效率，同時(shí)由于表面高溫的作用使其傳熱面具自清潔功能，保證不因?yàn)檎沉隙档蜔峤粨Q的效率。

槳葉干燥機(jī)的規(guī)格是以熱交換面積來標(biāo)定，當(dāng)物料呈膏體狀態(tài)時(shí)，雙槳葉干燥機(jī)每平方可蒸發(fā)水分量視供熱體溫度可達(dá)10～15公斤，目前碳酸鈣行業(yè)使用的最大規(guī)格的雙槳葉干燥機(jī)是200平方，理論上可蒸發(fā)水量達(dá)2噸以上，但實(shí)際上要低很多，這是因?yàn)闃~干燥機(jī)是通過楔型攪拌漿葉對(duì)濾餅的反復(fù)擠壓實(shí)現(xiàn)熱交換，使物料瞬間受熱達(dá)到高溫狀態(tài)蒸發(fā)水分，在物料處于膏體狀態(tài)時(shí)，這種傳熱十分高效，具有相當(dāng)高的烘干效率，但當(dāng)物料干燥至失去塑性變成粉狀后，這種傳熱方式就無法實(shí)現(xiàn)，粉狀物料只是被不斷旋轉(zhuǎn)的葉片推進(jìn)到出口，而烘干效率極低，所以很難把水分降低到0.5%以下。在碳酸鈣行業(yè)雙槳葉干燥機(jī)的應(yīng)用主要是納米碳酸鈣生產(chǎn)上，且作為兩級(jí)干燥系統(tǒng)的預(yù)干燥設(shè)備，而在普通碳酸鈣生產(chǎn)上很少使用，據(jù)筆者所知僅上海一家企業(yè)用于藥用碳酸鈣的烘干。

雙槳葉干燥機(jī)有著較高的熱效率，這是因?yàn)槠涔ぷ鳈C(jī)理是間接傳導(dǎo)加熱，排潮尾氣的抽取僅僅是為了免除水分蒸發(fā)造成內(nèi)部正壓，基本沒有多余空氣帶走熱量。由于干燥機(jī)理是高溫楔型槳葉把物料擠壓升溫到100度以上，因此物料水分在常壓高溫狀態(tài)得到蒸發(fā)，每噸水蒸發(fā)熱應(yīng)視為需要62萬大卡，這對(duì)其烘干熱效率產(chǎn)生一定的影響，而且供熱體溫度越高，烘干能耗也就會(huì)越大。在實(shí)際使用中，每蒸發(fā)1噸水需要蒸汽約1.25噸蒸汽，其熱效率在80%左右。

雙槳葉烘干機(jī)的電耗是比較高的，這是因?yàn)閿D壓物料需要極大的轉(zhuǎn)矩，一臺(tái)100平方的雙槳葉干燥機(jī)需要配置至少55千瓦的電機(jī)，電流控制在70安培左右，基本上每小時(shí)為35度左右的電能，理論上能蒸發(fā)1噸以上水分，但由于常規(guī)狀態(tài)，和待烘干物料形成擠壓效果的僅50%～60%，實(shí)際蒸發(fā)的水量可能僅500公斤左右，因而雙槳葉干燥機(jī)的運(yùn)行電耗還是比較高的。

設(shè)計(jì)將雙槳葉干燥機(jī)作為納米碳酸鈣生產(chǎn)的預(yù)烘干一定要注意供熱體的溫度，導(dǎo)熱油最好不要超過200度，蒸汽不要超過160度。這是由于物料直接和高溫傳熱面進(jìn)行擠壓式接觸，物料連同表面處理劑會(huì)快速升至高溫狀態(tài)，這種高溫會(huì)對(duì)表面處理劑產(chǎn)生一定的影響，部分有機(jī)表面處理劑可能由于溫度過高而焦化，從而影響產(chǎn)品白度。在行業(yè)中凡用雙槳葉干燥機(jī)作預(yù)烘干的，其產(chǎn)品白度往往比用網(wǎng)帶熱風(fēng)穿流干燥機(jī)作預(yù)烘干要稍低一點(diǎn)，所以要適度降低供熱體溫度，使對(duì)表面處理劑的破壞控制在可接受的范圍。

對(duì)于納米碳酸鈣生產(chǎn)來說，雙槳葉干燥機(jī)并不需要高溫供熱，從安全角度最好用蒸汽作供熱源。雙槳葉干燥機(jī)運(yùn)行時(shí)槳葉要有很大的力矩去擠壓物料，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行有可能造成損壞，一旦在無法巡檢的密閉有限空間內(nèi)高溫導(dǎo)熱油逸出，其安全生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)是極大的。

雙漿葉干燥機(jī)系統(tǒng)綜合造價(jià)較低，這得益于其單位有效容積內(nèi)擁有較大的傳熱面和較高的烘干效率，設(shè)備占地比較小，同時(shí)排潮尾氣比較純粹，空氣和粉塵物料夾帶很少，不需要大體積的尾氣處理設(shè)備，減少了對(duì)廠房空間的要求。

綜上所述，雙槳葉干燥機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，烘干效率高、熱效率高、建筑空間要求小，綜合造價(jià)低，但由于其烘干方式的限制，目前只是作為納米碳酸鈣生產(chǎn)的預(yù)烘干設(shè)備，其作用就是使粉體水分降低并顆?；?，為后道終極干燥創(chuàng)造條件。但從生產(chǎn)線設(shè)計(jì)角度談，如果燃料成本比較低，烘干的熱效率不那么敏感，一臺(tái)閃蒸干燥機(jī)就能達(dá)到時(shí)產(chǎn)4～5小時(shí)的產(chǎn)能，可以解決產(chǎn)能和解聚的全部問題，而且生產(chǎn)線會(huì)顯得簡(jiǎn)練而高效，在這種情況下，雙槳葉預(yù)烘干的投資費(fèi)用又顯得成為一個(gè)額外。

三、新型烘干設(shè)備拉板流態(tài)干燥機(jī)介紹

拉板流態(tài)干燥機(jī)是筆者在使用流態(tài)干燥機(jī)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上專為碳酸鈣行業(yè)研發(fā)的新一代干燥設(shè)備，設(shè)計(jì)這款干燥機(jī)的本意是為了石灰窯煙氣余熱的利用，而且也確實(shí)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，在不斷的改進(jìn)下，達(dá)成了碳酸鈣生產(chǎn)的需要，使一家沒有能耗指標(biāo)的石灰生產(chǎn)企業(yè)僅利用石灰窯的煙氣余熱就能夠日產(chǎn)100噸左右的普通碳酸鈣。

拉板流態(tài)烘干機(jī)的外形是一個(gè)封閉的立方體，待烘干物料被拉板強(qiáng)制送入到烘干機(jī)內(nèi)部，由熱風(fēng)使物料流態(tài)化并在拉板的牽引下向烘干機(jī)尾部前行，對(duì)于有一定顆粒度的物料，通過調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在物料干燥到失去塑化后仍能繼續(xù)以流態(tài)化的形式和熱風(fēng)進(jìn)行熱交換，剩余水分可得到快速蒸發(fā)，然后離開烘干機(jī)箱體進(jìn)入中間料倉，而冷卻后的尾氣則完全可以直接達(dá)標(biāo)排放。

拉板流態(tài)干燥機(jī)是最近才研發(fā)成功投入到碳酸鈣生產(chǎn)，但已經(jīng)顯露出很多優(yōu)點(diǎn)：

1）可以達(dá)到90%左右的熱利用效率。和閃蒸干燥機(jī)一樣，拉板流態(tài)干燥機(jī)也是用熱風(fēng)作為供熱體進(jìn)行流態(tài)化熱交換達(dá)到干燥目的，區(qū)別是閃蒸干燥機(jī)的熱風(fēng)會(huì)裹挾著物料一起離開干燥機(jī)，這樣干燥機(jī)尾氣溫度和出烘干機(jī)物料溫度是一致的，這會(huì)使物料水分的蒸發(fā)熱接近62萬大卡/噸。而拉板流態(tài)干燥機(jī)是在低溫條件下進(jìn)行水分蒸發(fā)，熱風(fēng)和物料在流態(tài)下快速發(fā)生熱交換后，尾氣以很低的溫度離開物料層并排出烘干機(jī)，一般僅為35～45度。前文我們已經(jīng)述及物料水分在低溫狀態(tài)蒸發(fā)，水分蒸發(fā)熱相對(duì)較低，如尾氣溫度為40度，那么每噸水的蒸發(fā)熱只需56萬大卡，比尾氣溫度達(dá)到100度時(shí)要少6萬大卡，這是拉板流態(tài)干燥機(jī)熱效率高的原因之一。其次如果進(jìn)入烘干機(jī)的熱風(fēng)溫度為200度，環(huán)境溫度為25度，排氣溫度為40度，被尾氣帶走熱量的占比套用前文所用公式計(jì)算：

（40—25）÷（200—25）× 100% =  8.6%

即尾氣帶走的熱量占比僅不到10%，因而烘干熱效率極高，最高可以達(dá)到90%左右；

2）單機(jī)產(chǎn)能可度身定制，沒有上限。拉板流態(tài)烘干機(jī)的單機(jī)產(chǎn)能可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行度身定制，蒸發(fā)水量可以從每小時(shí)幾百公斤到幾十噸。筆者目前已在使用的幾臺(tái)流態(tài)干燥機(jī)產(chǎn)能有蒸發(fā)水分從300公斤/小時(shí)到2000公斤/小時(shí)不等，目前已在設(shè)計(jì)的用于碳酸鈣行業(yè)的單機(jī)可蒸發(fā)水量6000公斤/小時(shí)，年產(chǎn)普通輕質(zhì)碳酸鈣10萬噸以上，而最大產(chǎn)能的拉板流態(tài)烘干機(jī)是用于新能源電池產(chǎn)業(yè)，干化物料每小時(shí)96噸，設(shè)計(jì)蒸發(fā)水量為每小時(shí)25噸。

3）環(huán)境整潔。由于整個(gè)烘干機(jī)箱體處于負(fù)壓的靜態(tài)封閉式箱體，因此粉體不會(huì)逸出，尾氣是由內(nèi)置過濾袋收塵后達(dá)標(biāo)排放，正常使用下不會(huì)有跑冒滴漏現(xiàn)象。

4）物料適用性相對(duì)較高。由于用拉板強(qiáng)制進(jìn)料并有內(nèi)置解聚，因而適用于水分較高但部分失水后能被打碎的物料，在碳酸鈣行業(yè)可直接由于普通輕鈣和超微細(xì)碳酸鈣的烘干，即使是生產(chǎn)活性碳酸鈣，同熱風(fēng)穿流網(wǎng)帶干燥機(jī)類同，物料可保持在一個(gè)較低的溫度狀態(tài)，不會(huì)對(duì)表面處理劑形成破壞，但對(duì)于高比表面積的膏體狀納米碳酸鈣濾餅，則最好在網(wǎng)帶熱風(fēng)穿流干燥機(jī)或雙槳葉干燥機(jī)作預(yù)烘干后，再作為二級(jí)烘干設(shè)備使用，因?yàn)楫?dāng)濾餅水分過高黏性很強(qiáng)時(shí)，被強(qiáng)制拉入烘干機(jī)的物料可能無法流態(tài)化，烘干效率就會(huì)大打折扣。

5）熱能供給方式靈活，正常的高溫?zé)犸L(fēng)、蒸汽、導(dǎo)熱油都可以作為其熱能來源，這有助于需要進(jìn)行兩級(jí)干燥時(shí)保持單一的熱能供給方式以減少生產(chǎn)線熱工控制單元。當(dāng)然拉板流態(tài)干燥也完全可用于一些工業(yè)低溫余熱的回收來用作碳酸鈣生產(chǎn)的熱能來源。甚至在北方空氣干燥地區(qū)，拉板流態(tài)干燥機(jī)可直接用潔凈空氣進(jìn)行碳酸鈣濾餅的預(yù)烘干以降低碳酸鈣生產(chǎn)的熱耗。

6）維護(hù)簡(jiǎn)單。盡管拉板流態(tài)烘干機(jī)的動(dòng)力設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，但在達(dá)到合理參數(shù)后，物料主要是在熱風(fēng)作用下流態(tài)化運(yùn)行，因而日常維護(hù)基本是保持軸承的潤滑和脈沖正常即可。

7）綜合造價(jià)相對(duì)低廉。由于是粉體流態(tài)狀態(tài)干燥，進(jìn)入烘干機(jī)的粉體的表面積幾乎就是烘干機(jī)的熱交換面積，例如輕質(zhì)碳酸鈣比表面積是2平方米/克，烘干機(jī)內(nèi)停留的物料有200公斤，則熱交換面積可達(dá)40萬平方米，因此烘干效率極高，這使烘干機(jī)整體體積不大，而且不需要額外的尾氣處理系統(tǒng)，對(duì)廠房空間要求也相對(duì)較低，有利于整個(gè)烘干系統(tǒng)投資費(fèi)用的控制。

拉板流態(tài)烘干機(jī)的缺點(diǎn)是相對(duì)電耗較高，每噸制品的烘干電耗在20度左右，特別是用于低溫余熱回收時(shí)，由于低溫?zé)犸L(fēng)所含熱值相對(duì)較低，因而要輸送較多的空氣，風(fēng)機(jī)電能消耗就比較高。例如年產(chǎn)5萬噸輕鈣的拉板流態(tài)干燥機(jī)，蒸發(fā)水量約2噸/小時(shí)，如果余熱利用的熱風(fēng)溫度僅120度，折合每噸產(chǎn)品烘干所用電耗約22～25度，如果在北方用低濕度空氣作預(yù)烘干，電耗會(huì)更高一點(diǎn)，所以 在選型設(shè)計(jì)中需要根據(jù)當(dāng)?shù)馗黝惸茉磧r(jià)格進(jìn)行充分評(píng)估后確定取舍。

四、結(jié)束語

綜上所述，每種干燥機(jī)設(shè)備有其自己的特點(diǎn)，取舍往往是看應(yīng)用場(chǎng)景的適合與否，并不能簡(jiǎn)單地判定孰優(yōu)孰劣，而且不同型號(hào)的干燥機(jī)在納米活性碳酸鈣生產(chǎn)中往往還會(huì)影響產(chǎn)品的一些應(yīng)用性能，但這些方面內(nèi)容會(huì)涉及一些成功企業(yè)的技術(shù)訣竅，所以不方便進(jìn)行更為詳盡的探討。比如筆者團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)用行業(yè)內(nèi)很少見的微波干燥機(jī)干燥納米碳酸鈣濾餅，就發(fā)現(xiàn)最終產(chǎn)品對(duì)粉體應(yīng)用時(shí)的觸變性有一定的改善。所以碳酸鈣生產(chǎn)上，關(guān)鍵設(shè)備的選型有時(shí)就是在考驗(yàn)設(shè)計(jì)人員的工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)功底，一個(gè)好的選型方案應(yīng)該是將能用的原燃材料資源幫助企業(yè)以更低的成本生產(chǎn)符合企業(yè)目標(biāo)市場(chǎng)需要的高性能產(chǎn)品。此外，作為材料制造業(yè)的一環(huán)，碳酸鈣粉體性能的不斷改進(jìn)和生產(chǎn)成本的不斷降低是行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，其中離不開裝備供應(yīng)商和使用單位的共同努力，所以本文專門提及了我所知道的和幫助我對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)的一些設(shè)備供應(yīng)商單位名稱以示敬意，同時(shí)也希望本文能對(duì)同行有一定借鑒幫助。