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      雙錐真空干燥設備的特性與不足之處

      信息來源: | 發布日期: 2009-10-20 | 瀏覽量:
      關鍵詞:雙錐真空干燥設備的特性與不足之處

      1 概述
          雙錐真空干燥機(以下簡稱雙錐)已是有很長歷史的真空間接加熱動態干燥機,屬節能式干燥設備。它的特點是真空錐體由驅動機推動作360旋轉,促進錐體中物料翻混并和錐體加熱面接觸加熱,不斷翻混物料對加熱面起自潔作用,真空操作有利于降低蒸發壓力和蒸發溫度,提高加熱介質和加熱物料之間的溫度差,也^有利于許多熱敏性物料的低溫干燥。雙錐在真空無其它惰性氣體介入下操作,^有利于含各種有機溶劑物料進行蒸發干燥,以很高溶劑回收率回收溶劑。雙錐的結構形狀很有利于干燥物料的干凈利落快速卸料,這是現有任何其它型式干燥機不能比擬的操作優點。

          雙錐適用于各種無粘壁松散性物料的干燥,因在錐體內真空抽氣管上設尾氣過濾器,故極大地降低尾氣夾帶產品粉塵的損失,干燥收得率極高。它可以一次性進料和密閉卸料,避免操作性污染,避免卸料時粉塵飛揚而污染環境。雙錐動態干燥效率比各種盤式干燥高很多。

          但雙錐干燥也存在一些不足,首先是雙錐只適用于間歇式干燥。由于采用摩擦式機械真空密封件,無法避免密封件在干摩擦中產生磨損異物,一旦發生真空漏氣,密封件中的磨損異物必然被吸人雙錐體內,與正在干燥中的產品混合,如果產品是藥品則藥品被污染,使好藥變劣質藥害人藥。

          雙錐屬夾套加熱型干燥機,如將雙錐體看作球體,則在放大雙錐干燥機時,它的加熱面積F(m )與球體直徑D(mm)的平方成正比擴大,而球體的容積V(m )則與球體直徑D(mm)的三次方正比擴大。所以雙錐從小直徑擴大到大直徑時,它的加熱面積遠遠比不上它的容積擴大。致使雙錐加熱面積F(rfl )和雙錐容積V(m )的比例,隨著直徑D (iTlm)的擴大而比例失調,造成小規格雙錐的F/V值遠大于大規格雙錐的F/、,值。如5 m 雙錐的F/v值比0.3 m 雙錐的F/V值小一半左右,約3.6m /m ,當雙錐容積擴大至10 m 時,它的F/V值下降到2.5 m /m 。

          雙錐真空干燥設備顧名思義作加熱干燥使用的,其主要功能應體現在加熱干燥效率或熱交換面積的大小。相對而言它的容積是次要的。但目前幾乎所有的雙錐干燥機產品樣本,均以容積大小來標識雙錐的規格,這在一定程度上是雙錐生產廠有意無意在誤導用戶。因為許多用戶不會意識到雙錐放大時存在F/V的規律性變化。誤認為大小容積雙錐都有相似的干燥效率。往往買回一臺大型化雙錐,在投產后發現它的干燥效率,遠低于在干燥制造廠中用小規格雙錐試驗實踐產生的干燥效率。因為干燥效率成倍下降無法滿足希望的產量,不得不再購買一臺大型化雙錐。不僅多化了投資增加廠房用地,并延誤了生產計劃。

          許多熱敏性產品干燥溫度低于100℃ ,現很多熱敏性產品干燥仍在采用<100~的熱水作熱源,為此必需配備熱水槽、熱水泵和熱水管道等輔助設施。熱水顯熱加熱必然存在進出口溫度差,與蒸汽潛熱加熱比較自然降低了溫差,這對熱敏性很高的低溫度加熱^不利。熱水加熱傳熱系數遠低于飽和水蒸汽加熱,夾套熱水加熱結構也較蒸汽加熱復雜,不僅增加了設備投資,而且不利于管理。

          由于干燥物料在雙錐體中不斷翻混旋轉,一些晶體微細含水量較多的產品,如核黃素、乙醯螺旋霉素等產品很易在翻混中形成大小不等的球團。一旦產生球團就很難達到完全徹底的干燥了。原則上雙錐不適用在干燥中存在結球團的物料。

          雙錐是一臺馱著加熱鍋爐(加熱夾套)不斷旋轉著的動態干燥機。大型化(大直徑)傳統雙錐的錐體內膽和夾套外壁的壁厚都很厚,重量很重。錐體內膽一般都是不銹鋼材質,而夾套外壁為碳鋼。大型雙錐(2~10 m )的直徑在 1,600~2,600 mm,錐內膽壁厚在8~14 mm,夾套外壁的壁厚更厚。眾所周知,不銹鋼的熱阻比碳鋼大5倍,很厚的不銹鋼內膽很不利于錐體的傳熱,降低了雙錐的加熱干燥效率,驅動很重的內膽自然要增加驅動電動機的功率。雙錐的外夾套更厚更重,更增加了驅動電動機的能耗。雙錐一年運轉時間在幾千小時,所以如何正確對待長時間運轉的雙錐提高效率和節能降耗,在全世界都在積極動員研究節能的新時代,對以往一直被忽視的設備結構和設備材料,很值得我們深入研究討論.

      以下按無GMP要求的雙錐進行討論。

      2 雙錐的放大
          隨著精細化工產品的發展,越來越需要高效率大型化的雙錐。一臺傳統大型雙錐,它的龐大身軀外形和它含有的加熱面積極不相稱,一臺5 m 雙錐的加熱面積僅18 m ,F/V值為3.6 m /m ,而一臺10 m 雙錐的F/V值進一步下降至2.5 m /m ,用外強中干來形容雙錐一點也不為過。
          雙錐真空干燥機的放大自然是指熱交換面積的放大。所幸錐體內有龐大的空間可以利用,如何利用好此空間是關鍵。考慮到設備的清洗,熱交換元件的表面愈簡單愈好。選用薄形空 c,Di~熱板,既符合表面光潔易洗又符合緊湊雙重要求。以10 m 雙錐為例,可以在碩大的錐體空間順物料流動的方向設薄形內加熱板,在留有供清洗和必要的維修空間,如內加熱板之間保留110~160 mm間距,一般增加內加熱板面積可比原有的錐體加熱面積多1.5~3倍,使雙錐的F,V值都能提高到0.2 m。小型雙錐相似的9.0 m /m 值。特別是內加熱板材厚度不到錐體厚度三分之一,換來加熱面積成倍增長而熱阻大幅度減小,使放大后的雙錐干燥效率超過傳統雙錐的2~3倍以上。設內加熱板后10 m 雙錐體內結構如圖1.

          由圖1說明,10 m。錐體的直徑 2,600,在600 mm寬的維修通道兩側設由# l~≠}7內加熱板各7塊,共14塊, 內加熱板總面積F=56 m , 內加熱板厚40 mm,內加熱板總體積V=2.2 m ,兩內加熱板中心距d=200 mm,兩內加熱板之間的實際問隙為160 mm,已知錐體夾套加熱面積F=29.6 m ,所以10 m 雙錐加熱總面積F=85.6 m , 已知錐體的容積V=12.1 m ,扣除內加熱板后的錐體實際容積V=9.9m ,由此知新雙錐的F/V值達8.6 m /m ,^接近小型0.2 in 雙錐的9.0 1TI /m 。10 1TI 雙錐不加內加熱板時的F/V值為2.5 II1 /m ,故增加內加熱板后的10 1TI。雙錐比不加的F/V值足足提高了3倍以上(如圖2所示),如果按F/V值的提高來論,一臺新雙錐的干燥效率就可抵3臺的傳統雙錐,單每小時驅動電機就可節省60 kW/h左右的電耗。

      3 大型雙錐增加內加熱板對節省不銹鋼的比較
          仍以10 m (實際操作容積)為例。10 m 雙錐的外形尺寸為 2600 X 3600(總高)。由上述說明雙錐體加熱夾套面積F=29.6 in ,內加熱板總面積F=56 1TI ,如果雙錐體的壁厚為14 mill,而內加熱板的壁厚為3 mm,則雙錐體的不銹鋼材重量為3-3 t,而內加熱板的不銹鋼材重量為1.34 t。由此可知,每平方米雙錐體需要111.4 kg不銹鋼材,而每平方米內加熱板需要的不銹鋼材量僅為24 kg,即雙錐體每平方米加熱面積消耗的不銹鋼材量比同樣加熱面積的內加熱板多4.6倍。僅從現有大型傳統雙錐擁有的加熱面積~IE4,,而消耗的不銹鋼材量很多這種特殊的情況考慮,錐體內空洞無物,既有條件增加內加熱板,也^需要增加內加熱板,以抵消錐體壁厚帶來的負面影響。

      4 內加熱板的結構加強
          常規空心薄形內加熱板必需作塞焊加強措施,因內加熱板壁厚僅2~3 mm,空心加熱板的雙面都需要打孔,薄板上很難嚴格按焊接規范加工坡口,特別是有藥品GMP要求的加熱板在焊接后必需再磨平拋光,故在許許多多的塞焊點中存在微細的薄弱環節,就會在日后的生產操作中突發因局部破裂引發整個加熱板的爆破。傳統薄板塞焊加強結構很易留下這種隱患。

         我們深刻吸取教訓,在新的雙錐內加熱板加強結構上采用鉸接式無損焊接加強技術,內加熱板雙面母板上不再打孔,從而避免打孔塞焊操作所帶來的弊病,消除了雙錐放大時必不可少的內加熱板加工的實際難題。

      5 雙錐的低溫( 100℃)熱源問題
          雙錐干燥熱敏性產品時,傳統雙錐都采用熱水加熱方法。熱水加熱不僅需要熱水槽、熱水泵和管道一整套累贅,因熱水顯熱給熱,進出口必定存在溫度差,熱水出口處溫度低自然加熱干燥效果大大低于熱水進口處,故熱水加熱的溫度差^不利于干燥。

          大型化后的雙錐如果仍采用熱水加熱,因干燥設備負荷大幅度提高而需要的熱負荷也大幅度增加,熱水加熱系統的一套累贅也如法炮制,既增加了很多設備投資,同樣也給干燥設備效率帶來很多不利。但如果采用飽和水蒸汽作熱源,只要嚴格控制好雙錐加熱夾套內的溫度或壓力,保證溫度或壓力符合加熱溫度要求的飽和水蒸汽物理參數,保證能及時地將夾套內的蒸汽凝水抽出。就能用 0.2 MPa的飽和水蒸汽直接作雙錐的低溫加熱的熱源。當然大型化雙錐夾套內空間較大,剛開車時夾套內(特別是內加熱板內)存有很多的惰性氣體必須排出干凈,否則會嚴重影響正常工作操作,較好的方法是抽真空,然后再加入飽和水蒸汽。

      6 研究減薄大型化雙錐的設備壁厚問題
          當今世界都在考慮節能減排,上至飛機下至火車汽車,都在結構上想方設法減輕減薄。聯想到雙錐背負著一個大鍋爐(加熱夾套),似乎也有必要從節能減排,節省不銹鋼和提高加熱干燥效率等多方面進行研究,在干燥技術領域一定也能做出我們的貢獻。

      7 結束語
          隨著化T和精細化工生產大型化,需要很多大型化雙錐真空干燥機,由于雙錐結構大型化沒跟上時代步伐,給生產使用帶來許多問題。我們的工業生產的產值和能耗的比例遠遠高于日本等發達國家,忽視眾多設備的效率、特別是存在不以設備的性價比,而以設備的重量來論價的誤區,雙錐真空干燥設備可能是這方面的典型。

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