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%，如此大的變動范圍，和生產(chǎn)線工藝設(shè)計時干燥機(jī)主體的選型有著密切的關(guān)系。對于生產(chǎn)不同品質(zhì)的碳酸鈣制品，烘干工段的設(shè)計不僅要關(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)重的會使生產(chǎn)線無法正常運行，特別對于生產(chǎn)表面活性處理的納米碳酸鈣，更有可能會影響到產(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)特點對選用的烘干機(jī)進(jìn)行各種改進(jìn)。本文擬對輕質(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)用特點以及演化改進(jìn)歷程作一簡略回顧，并對目前所能達(dá)到的性能、熱效率作一簡單介紹，供同行參考。需要特別說明的是，本文所述觀點僅限于我個人在這個領(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)計過程中需要關(guān)注的重點
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)計生產(chǎn)線的烘干工段時，應(yīng)該重點關(guān)注以下幾個方面：
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）物料烘干過程對成品質(zhì)量可能的影響。烘干過程是一個熱交換的過程，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，如果過高的溫度會使待烘干物料質(zhì)量受損，那么必須評估這種受損是否在可接受范圍，以此對設(shè)備選型進(jìn)行取舍，或者要采取針對措施防止物料的過度受熱。
3）烘干系統(tǒng)的能耗水平，也就是運行成本。不考慮燃料價格差的條件下，烘干系統(tǒng)的運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)就會嚴(yán)重影響產(chǎn)品生產(chǎn)成本。
對于烘干機(jī)熱效率高低，我們可以通過烘干機(jī)的尾氣狀態(tài)作出簡單判斷。進(jìn)入到烘干機(jī)的熱量最終去向是四個方面：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。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，如果一臺時產(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)的綜合投資費用。單機(jī)產(chǎn)能是指烘干機(jī)的單位時間水分蒸發(fā)能力，烘干系統(tǒng)投資費用應(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)能會有一定的差別，而且對廠房空間要求也會有所不同，由此會造成整個烘干系統(tǒng)綜合造價會差異很大。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，不僅可降低運行成本，系統(tǒng)總投資費用也可以大幅度下降。
對于干燥機(jī)還有一個烘干效率的概念，是指在物料在干燥機(jī)內(nèi)水分蒸發(fā)達(dá)成目標(biāo)值所需停留的時間，時間越短效率越高。不同的干燥機(jī)烘干效率差異很大，需停留的時間單位可以是秒或小時或天來計算。與熱效率不同的是，相較于運行成本，干燥機(jī)的烘干效率和干燥機(jī)的造價關(guān)系更為密切，這是因為物料在干燥機(jī)內(nèi)的停留時間越短，烘干效率就越高，烘干設(shè)備體型就往往較小，主機(jī)的造價就會比較低。
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)實踐去驗證，達(dá)成的產(chǎn)能、質(zhì)量和運行成本是驗證工藝設(shè)計者對所選設(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，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，工人勞動強(qiáng)度極大，但這確實是上世紀(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)造價都不盡相同，下面將分別給予簡要介紹。
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，其形式是一個直徑在約2米，長16米左右的鋼制園筒，被設(shè)置在數(shù)對托輥上回轉(zhuǎn)滾動，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，在圓筒的滾動中，物料不斷被揚(yáng)起并前行，同時接受圓筒內(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)置相對可以比較密集，且導(dǎo)熱油對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，同時擴(kuò)展到整個圓筒壁，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，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)能會受蒸汽壓力的限制會有一定的影響（因為導(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，多點使用的優(yōu)點，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，理論上以每小時每平方蒸發(fā)水量為5公斤計，理論上單機(jī)每小時可蒸發(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)容量僅在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，這是因為設(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，這會大大降低整個烘干機(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穩(wěn)定的動態(tài)的流化層，因此究其原理屬于流態(tài)干燥設(shè)備，每個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)因為具備將團(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，對納米碳酸鈣粉體解聚嚴(yán)重不足，必須再配合二級解聚。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)域停留時間有限，對于一些解聚度要求較高的產(chǎn)品的生產(chǎn)，解聚程度會稍嫌不夠，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)、袋收塵三個部分形成一個系統(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，保證進(jìn)入袋收塵的尾氣溫度在合理的范圍內(nèi)。其缺點是天然氣價格昂貴，每單位熱量成本（市場價格）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)爐還有一個缺點，就是每摩爾甲烷的燃燒會生成2摩爾的水，提高了熱空氣中的相對濕度，所以同等情況下烘干機(jī)的尾氣溫度控制相對要高一點，以保證產(chǎn)品達(dá)成目標(biāo)水分，這也會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濕含量因為使用天然氣的緣故而提高了18%。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)計必須的，但這會影響整個烘干系統(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，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，但一定程度上會帶來整個烘干系統(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，對熱效率有一定的提高，三噸產(chǎn)能的烘干機(jī)每小時耗用天然氣約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)雜化和綜合造價的提高。
閃蒸干燥機(jī)最大的優(yōu)點是適合一切離心或壓濾脫水物料的干化，這是因為閃蒸干燥機(jī)具有強(qiáng)制對物料進(jìn)行粉碎解聚的功能，甚至當(dāng)粉體活性要求不太高時，可以兼帶對粉體進(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，所以對廠房的空間要求還是比較大的，所以綜合造價不算低。
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)運動使耙葉連續(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)的工作原理簡單，操作方便，適用于烘干濕度較高的粉狀物料，同時，因為有耙子的不停強(qiáng)制推動和翻滾，這種運動方式使其烘干效率大為提高，同時一些稍有粘性和結(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)，排潮氣帶走熱量僅為保持干燥機(jī)內(nèi)負(fù)壓即可；二是物料運動都是在低速狀態(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)計一條輕鈣生產(chǎn)線時，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的方式使物料在干燥盤上徑向運動的速度受限，給大宗物料的烘干帶來一定的困難；二是對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，不可避免會對表面處理劑產(chǎn)生影響而使產(chǎn)品質(zhì)量受損，而對導(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)下出的物料運動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；最后一點是用導(dǎo)熱油供熱，長期運行過程中，在封閉的空間內(nèi)有高溫的導(dǎo)熱油泄漏很難能被及時察覺，一旦發(fā)生事故就是災(zāi)難性的。由于以上幾點原因，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，是多層長方形烘干板的疊加，每個平板面積可視產(chǎn)能需要進(jìn)行設(shè)計，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，不斷從上層拉動掉落的次一層。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前行并掉落的次一層的運動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，由鏍運機(jī)輸出烘干機(jī)。由于刮板是水平拉動物料，所以在平板上基本沒有翻滾運動，只有掉落到次一層平板上時物料才得以翻滾，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?。如果對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。因為熱交換器對于低溫?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，系統(tǒng)實際余熱回收效率不到55%。
運行中發(fā)現(xiàn)了棱形承料板的一個缺點，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，由傳動裝置拖動網(wǎng)帶在干燥機(jī)內(nèi)移動。干燥機(jī)由若干單元組成，每一單元有獨立的循環(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，運行速度可根據(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效應(yīng)，溫度并不會有很大的提高，這對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，這是因為物料濾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)相對濕度，在烘干機(jī)內(nèi)隨著網(wǎng)帶緩慢前行，一般需要一個小時左右才離開烘干機(jī)。以每小時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；同時由于循環(huán)風(fēng)的濕含量比較高，會阻止顆粒內(nèi)物料水分的逸出，所以網(wǎng)帶干燥機(jī)的實際烘干效率并不高，相應(yīng)的設(shè)備就顯得十分龐大，包括熱風(fēng)管道，整個設(shè)備寬度可達(dá)5米以上，長度可達(dá)數(shù)十米，如果包括廠房建筑費用，綜合造價是很高的。
網(wǎng)帶干燥機(jī)的能耗也是相對較高的。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，同時由于設(shè)備龐大帶來的表面散熱相對嚴(yán)重，所以熱效率大約在65～80%，這會進(jìn)入到電耗和熱耗互相此消彼長的困境，最終由設(shè)計者對電耗和熱耗進(jìn)行權(quán)衡取舍。
為了解決這個困境，提高網(wǎng)帶干燥機(jī)的熱效率同時減少其裝機(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，同時干燥箱體長度壓縮到15米以內(nèi)，由兩個大循環(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。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)相對復(fù)雜，因而造價比一般干燥設(shè)備要高一些。
網(wǎng)帶干燥機(jī)也有其缺陷，一是由于網(wǎng)帶長度比較長，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)的長達(dá)數(shù)十米的干燥機(jī)，這個問題會更為嚴(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，如作為二級干燥系統(tǒng)的預(yù)烘干設(shè)備，對出烘干機(jī)物料水分波動要求不高，這個問題就不復(fù)存在，同時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，同時由于表面高溫的作用使其傳熱面具自清潔功能，保證不因為粘料而降低熱交換的效率。
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，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，但實際上要低很多，這是因為槳葉干燥機(jī)是通過楔型攪拌漿葉對濾餅的反復(fù)擠壓實現(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，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，這是因為其工作機(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，烘干能耗也就會越大。在實際使用中，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，這是因為擠壓物料需要極大的轉(zhuǎn)矩，一臺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)的運行電耗還是比較高的。
設(shè)計將雙槳葉干燥機(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快速升至高溫狀態(tài)，這種高溫會對表面處理劑產(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，所以要適度降低供熱體溫度，使對表面處理劑的破壞控制在可接受的范圍。
對于納米碳酸鈣生產(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)運行時槳葉要有很大的力矩去擠壓物料，長時間運行有可能造成損壞，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)險是極大的。
雙漿葉干燥機(jī)系統(tǒng)綜合造價較低，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，烘干效率高、熱效率高、建筑空間要求小，綜合造價低，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?；瑸楹蟮澜K極干燥創(chuàng)造條件。但從生產(chǎn)線設(shè)計角度談，如果燃料成本比較低，烘干的熱效率不那么敏感，一臺閃蒸干燥機(jī)就能達(dá)到時產(chǎn)4～5小時的產(chǎn)能，可以解決產(chǎn)能和解聚的全部問題，而且生產(chǎn)線會顯得簡練而高效，在這種情況下，雙槳葉預(yù)烘干的投資費用又顯得成為一個額外。
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，而且也確實實現(xiàn)了設(shè)計目標(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：
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)水量可以從每小時幾百公斤到幾十噸。筆者目前已在使用的幾臺流態(tài)干燥機(jī)產(chǎn)能有蒸發(fā)水分從300公斤/小時到2000公斤/小時不等，目前已在設(shè)計的用于碳酸鈣行業(yè)的單機(jī)可蒸發(fā)水量6000公斤/小時，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96噸，設(shè)計蒸發(fā)水量為每小時25噸。
3）環(huán)境整潔。由于整個烘干機(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，正常使用下不會有跑冒滴漏現(xiàn)象。
4）物料適用性相對較高。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，物料可保持在一個較低的溫度狀態(tài)，不會對表面處理劑形成破壞，但對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，再作為二級烘干設(shè)備使用，因為當(dāng)濾餅水分過高黏性很強(qiáng)時，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)行兩級干燥時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)簡單。盡管拉板流態(tài)烘干機(jī)的動力設(shè)計比較復(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）綜合造價相對低廉。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)，對廠房空間要求也相對較低，有利于整個烘干系統(tǒng)投資費用的控制。
拉板流態(tài)烘干機(jī)的缺點是相對電耗較高，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，由于低溫?zé)犸L(fēng)所含熱值相對較低，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，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，電耗會更高一點，所以 在選型設(shè)計中需要根據(jù)當(dāng)?shù)馗黝惸茉磧r格進(jìn)行充分評估后確定取舍。
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，取舍往往是看應(yīng)用場景的適合與否，并不能簡單地判定孰優(yōu)孰劣，而且不同型號的干燥機(jī)在納米活性碳酸鈣生產(chǎn)中往往還會影響產(chǎn)品的一些應(yīng)用性能，但這些方面內(nèi)容會涉及一些成功企業(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)品對粉體應(yīng)用時的觸變性有一定的改善。所以碳酸鈣生產(chǎn)上，關(guān)鍵設(shè)備的選型有時就是在考驗設(shè)計人員的工藝技術(shù)經(jīng)驗和專業(yè)知識功底，一個好的選型方案應(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，同時也希望本文能對同行有一定借鑒幫助。
