污泥流化床干化技术工艺及设计要点

干燥机的设计是在设备选型和确定工艺条件基础上，进行设备工艺尺寸计算及其结构设计。不同物料、不同操作条件、不同型式的干燥机中气固两相的接触方式差别很大，对流传热系数α及传质系数k不相同，目前还没有通用的求算α和k的关联式，干燥机的设计仍然大多采用经验或半经验方法进行。

（1）确定设计方案

包括干燥方法及干燥机结构型式的选择、干燥装置流程及操作条件的确定。确定设计方案时应遵循如下原则。

① 满足生产工艺的要求并且要有一定的适应性，保证产品质量能达到规定的要求，且质量稳定。装置系统能在一定程度上适应不同季节空气湿度、原料含湿量、颗粒粒度的变化。

② 经济上的合理性，使得设备费与操作费总费用降低。

③ 安全生产，注意保护劳动环境，防止粉尘污染。

（2）干燥机主体设计

包括工艺计算、设备尺寸设计。

（3）辅助设备的计算与选型

各种结构型式的流化床干燥机的设计步骤和方法基本相同。

（4）流化床干燥机干燥条件的确定

干燥机的设计依据是物料衡算、热量衡算、速率关系和平衡关系四个基本方程。设计的基本原则是物料在干燥机内的停留时间必须等于或稍大于所需的干燥时间。

干燥机操作条件的确定与许多因素（如干燥机的形式、物料的特性及干燥过程的工艺要求等）有关，并且各种操作条件之间又是相互关联的，应予以综合考虑。有利于强化干燥过程的最佳操作条件，通常由试验测定。

干燥操作条件的选择原则如下。

1）干燥介质的选择

干燥介质的选择，决定于干燥过程的工艺及可利用的热源，基本的热源有热气体、液态或气态的燃料以及电能。

此外，干燥介质的选择还应考虑其经济性及来源。在对流干燥中，干燥介质可采用空气、惰性气体、烟道气和过热蒸汽。热空气是最廉价易得的热源，但对某些易氧化的物料或从物料中蒸发出的气体易燃、易爆时，则需采用惰性气体作为干燥介质。由于烟道气温度高，故可强化干燥过程，缩短干燥时间，适用于高温干燥，但是被干燥的物料需要满足不怕污染且不与烟气中的SO2和CO2等气体发生作用的要求。

2）流动方式的选择

气体和物料在干燥机中的流动方式一般可分为并流、逆流和错流。

并流方式中，物料的移动方向与介质流动方向相同。物料一进入干燥机就与高温、低湿的热气体接触，传热、传质推动力都较大，干燥速率也较大。但沿着干燥机内物料的移动方向，干燥推动力下降，干燥速率降低。由于并流时前期干燥速率较大，而后期干燥速率较小，难以获得含水量很低的产品，因此适用于当物料含水量较高时允许进行快速干燥而不产生龟裂或焦化，或干燥后期不耐高温即干燥产品易变色、氧化或分解的情况。

逆流方式中，物料移动方向和介质的流动方向相反，整个干燥过程中的干燥推动力变化不大，适用于在物料含水量高时不允许采用快速干燥，或在干燥后期物料可耐高温，或要求干燥产品的含水量很低的情况。若气体初始温度相同，并流时物料的出口温度比逆流时低，被物料带走的热量就少，就干燥经济性而论，并流优于逆流。

错流方式中，干燥介质与物料间运动方向相互垂直。各个位置上的物料都与高温、低湿的介质相接触，因此干燥推动力比较大，而且该方式中还可采用较高的气体流速，所以干燥速率很高，适用于物料无论在高或低的含水量时都可以进行快速干燥且可耐高温或因阻力大或干燥机构造的要求不适宜采用并流或逆流操作的情况。

3）干燥介质进入干燥机时的温度

提高干燥介质进入干燥机的温度可提高传热、传质的推动力，因此，在避免物料发生变色、分解等理化变化的前提下，干燥介质的进口温度可尽可能高一些。对于同一种物料，允许的介质进口温度随干燥机型式不同而异。

4）物料离开干燥机时的温度

物料离开干燥机时的温度，即物料出口温度θ2，与物料在干燥机内经历的过程有关，主要取决于物料的临界含水量值Xc及干燥第二阶段的传质系数。若物料出口含水量高于临界含水量值Xc，则物料出口温度θ2等于与它相接触的气体湿球温度；若物料出口含水量低于临界含水量值Xc，则值越低，物料出口温度θ2也越低；传质系数越高，θ2越低。

必须指出，上述各操作参数互相间是有联系的，不能任意确定。通常物料进出、口的含水量X1、X2及进口温度θ1是由工艺条件规定的，空气进口湿度H1由大气状态决定，若物料的出口温度θ2确定后，剩下的绝干空气流量L，空气进出干燥机的温度t1、t2和出口湿度H2（或相对湿度φ2）这四个变量只能规定两个，其余两个由物料衡算及热量衡算确定。至于选择哪两个为自变量需视具体情况而定。在计算过程中，可以调整有关的变量，使其满足前述各种要求。