PDF《中国干燥技术现状及发展趋势》

收稿日期: 2006-07-06 作者简介: 史勇春, 中国化工学会干燥技术专业组组长.

执笔: 柴本银, 中国化工学会干燥技术专业组秘书长. 干燥技术与设备Drying Technology &

Equipment

1 干燥技术现状 第一届全国干燥会议于

1975 年6月23 日至

30 日在南京召开, 至今已

30 年了.

30 多年来, 我国干燥技术研究队伍不断壮大. 目前我国从事干燥技术研究的大专院校、 科研院所 大约有

50 多家, 领域涉及化工、 医药、 染料、 轻工、 林业、 食品、 粮食、 造纸、 硅酸盐、 水产等行业.全国 共有设备制造厂

600 多家, 企业自身也已拥有一支 强有力的干燥科研开发队伍.通过广泛开展干燥技 术基础研究、 工艺研究及工业化应用研究, 使得我 国干燥技术正在走近国际先进水平, 而在某些技术 领域已经达到国际先进水平.

30 多年来, 我国干燥技术学术交流活跃.中国 化工学会化学工程委员会干燥技术专业组主办的 全国干燥技术会议已举办

10 届, 共发表论文

665 篇.这是我国规模最大、 涉及行业最广的干燥技术 交流盛会.除此之外, 中国农业机械学会加工机械 分会干燥技术专业委员会举办过农产品干燥技术 研讨会

9 届;

中国林学会木材工业分会木材干燥学 组举办过全国木材干燥学术讨论会

10 届, 共发表 论文

537 篇;

中国制冷学会举办过全国真空冷冻学 术讨论会

10 届, 冻干技术交流活跃;

全国微波能应 用学术会议由中国电子学会微波分会、 中国电子学 会真空电子学分会主办, 也已达

10 届, 微波干燥是 会议内容之一.

30 年来, 中国的许多干燥技术已得到了工业化 应用, 主要有喷雾干燥、 流态化干燥( 普通流化床, 振动流化床, 内加热流化床, 流化床喷雾造粒干 燥) 、 蒸汽回转干燥、 气流干燥、 回转圆筒干燥、 旋转 快速干燥、 圆盘干燥、 带式干燥、 双锥回转真空干 燥、 桨叶式干燥、 冷冻干燥、 微波及远红外干燥、 粮 食干燥等.常规干燥设备基本可以满足生产需要, 有部分机型已达到国际当代水平并出口到国外. 干燥单元的重要性不仅在于它对产品生产过 程的效率和总能耗有较大的影响, 还在于它往往是 生产过程的最后工序, 操作的好坏直接影响产品质 量, 从而影响市场竞争力和经济效益.我国有许多 产品, 就纯度而言已经达到甚至超过国外产品, 只 是因为干燥技术不如国外, 堆积密度、 粒度、 色泽等 物性指标上不去, 在国际市场竞争中处于劣势, 有 的售价仅为国外同类产品的三分之一.目前我国某 些大型石化干燥装备还依赖进口.椐估计, 我国生 产的干燥设备种类仅为国外的 30%~40%.由此可 见, 我国干燥技术研究仍然是任重而道远.

2 干燥理论研究及技术创新 2.1 基础理论与实用工程技术研究 近30 年, 我国学者在干燥技术领域取得了许 多成果, 以下是部分实例. 中国科学院工程热物理研究所刘登瀛研究员 的 《在微时间尺度和高热流密度作用下的超急速传 热传质》一文, 用实验验证了非傅立叶导热( 非平 衡) 效应的存在, 首次提出了非傅立叶热效应和非 费克扩散效应对于干燥过程的影响趋势, 并对多层 中国干燥技术现状及发展趋势 史勇春, 柴本银 ( 中国化工学会化学工程专业委员会干燥技术专业组, 山东 济南 250014) 摘要: 对中国干燥技术、 干燥理论研究及技术创新的发展现状作了评述;

对干燥技术在各行业的 应用现状作了全面介绍;

对干燥技术的可持续发展道路与发展趋势作了分析与探讨. 关键词: 干燥技术;

理论研究;

技术创新;

应用现状;

发展道路 中图分类号: K 206.6 文献标识码: A 文章编号: 1727―3080 ( 2006) 03―0122―09 2006年第

4 卷第

3 期122 ・ ・ 流化床干燥机和对撞流干燥机中非稳态干燥过程 作了全面研究. 中国农业大学刘相东教授在 多孔介质内部湿 分迁移过程的孔道网络模拟及分形网络模拟 研究 中对物料和干燥介质之间的质热传递过程作出了 新的解释, 为干燥技术提供了理论支持. 他还对 脉 动燃烧干燥 技术作了深入研究. 中国农业大学曹崇文教授是中国的谷物干燥 专家, 他在谷物干燥过程的计算机模拟方面开发了 多种软件, 研究开发的 5HG- 4,

5 粮食干燥成套设 备已推广百余台. 中国林业大学张璧光教授在木材干燥领域研 发了 木材除湿干燥机 和 多功能热泵干燥机 , 在太阳能木材干燥过程的传热传质研究方面也取 得多项研究成果. 中国林业科学院林化所的王宗濂研究员与课 题组的同志一起在上世纪

80 年代就开发了

10 万 厘泊高粘度物料的喷雾干燥技术, 在离心喷雾雾化 器的研究中以三支点力学模型解决了挠性轴系的 一系列理论问题.还研制了生产能力 50t/d 的能生 产0.3~0.5mm 粒径的分散染料高压喷雾干燥设备. 大连理工大学王喜忠教授和同事王宝和教授、 于才渊教授对中国的喷雾干燥设备进行了广泛研 究, 设计了年产万吨的大型干燥装置.在磷脂油脚 和番茄红素的微胶囊化技术、 静电雾化技术、 超临 界干燥和纳米粉体干燥研究方面也都处于国内领 先地位. 香港科技大学化工系的陈国华博士对纸的热 风冲击、穿透及冲击穿透干燥方面作了深入研究, 并首次发现有二次升速阶段. 天津科技大学的潘永康教授在研究生物活性 物料和蔬果动态干燥时发现, 有些生物物料干燥时 如果进风的湿球温度接近于生物物料的发酵温度, 则可最大限度地保存生物产品的活性( 90%以上) . 蔬果切片的动态快速干燥可在 0.5 小时内将湿含量 从90%降至 10%, 其有效营养成分损失甚少.还对 流化床的工业应用作了开发研究. 东北大学徐成海教授近年来研制成功了 连续 真空干燥设备 和 连续真空冷冻干燥设备 , 可冷 冻干燥活菌、 活毒、 皮肤、 骨骼、 角膜等生物制品, 在 医学上有重要意义. 山东省科学院史勇春研究员及其团队在流态 化干燥技术、 蒸汽回转干燥技术研究方面, 在国内 位处前列.研究的内加热流化干燥机在纯碱干燥、 煅烧、精制盐干燥中替代了传统产品和进口产品. 在国内首次研究出 PTA 干燥工业模型. 2.2 技术创新 企业是技术创新的主体, 我国干燥技术的产业 化走了一条产学研相结合的路子.目前我国干燥机 类型有

20 多个系列

250 多种规格品种.有些产品 已达到国际水平, 可替代进口.以下是国内生产的 部分干燥设备与技术现状. ⑴带式干燥机: 有穿流气流带式干燥机和多层 带式干燥机, 生产厂家较多, 有六七个型号, 广泛用 于化工、 食品、 医药等行业.国外有 240m2 大型带式 干燥机, 我国现有设备的最大干燥面积为 140m2 . 大 型设备开发是今后的主要任务. ⑵箱式干燥机: 生产厂家较多, 国内有热风循 环、 药用 GMP 烘箱和隧道式结构, 三类烘箱型号有

20 多种. ⑶喷雾干燥机: 生产厂家较多, 雾化器仍然是 压力式、 离心式和气流式三种.型号近

30 种.喷雾 干燥技术已比较成熟, 干燥机的质量和综合性能已 接近丹麦尼鲁公司水平.近20 年来喷雾干燥技术 与设备的进步主要体现在: 解决了粘壁问题, 改善 了产品物性, 生产了喷雾与其他操作单元相结合的 一体化干燥机, 开发了喷雾和其他干燥装置结合的 组合干燥工艺. ⑷流态化干燥设备: 包括普通流化床干燥机、 振动流化床干燥机( 卧式振动流化床干燥机, 立式 振动流化床干燥机, 双质体振动流化床干燥机) 、 内 加热流化床干燥机、 搅拌流化床干燥机、 惰性粒子 流化床干燥机. 型号近

50 种. 其中普通流化床干燥 机、 振动流化床干燥机为常规产品, 生产厂家很多, 有几百家.内加热流化床干燥机近年来技术进步很 快, 达到了国际先进水平, 可替代德国苏尔寿产品. ⑸气流干燥机: 有直管气流、 脉冲气流、 强化气 流、 旋风气流、 蜗旋气流等型式, 是我国散粒状物料 干燥的实用技术.生产厂家很多, 型号近

40 种. ⑹闪蒸干燥机: 国内生产厂家很多, 自上世纪

80 年引进以来, 已发展到第四代, 在技术水平上已 可以替代安海达诺干燥机.型号近

10 种. ⑺桨叶式干燥机: 是在吸收日本奈良机技术基 础上发展起来的, 主要用于精细化工、 石油化工产 品的干燥.大型的桨叶式干燥机主要用于城市的污 第3期史勇春等.中国干燥技术现状及发展趋势

123 ・ ・ 泥干燥.目前国内已有多家企业能制造这种设备, 型号有七八种, 但仅限于双轴式, 四轴以上的大型 设备未见有制造的报道.最近我国又引进了日本栗 本铁工所桨叶技术. ⑻盘式干燥机: 上世纪

80 年代初期, 上海化工 装备研究所开始开发此项技术, 近几年国内多家干 燥企业开始开发此类产品, 目前技术已基本成熟, 用于化工、 医药、 食品的干燥.规格有近

20 种. ⑼管束干燥机: 热效率高, 总传热效率可达 80%~90%, 特别适用于干燥温度在 150℃以下的物 料.国外较有代表性的企业是日本大川原化机株式 会社.国内生产厂家较多, 主要用于槽渣和矿物的 干燥, 型号有五六种. ⑽直接换热回转圆筒干燥机: 有普通回转圆筒 干燥机、 自清理回转圆筒干燥机、 打散回转圆筒干 燥机、 穿流回转圆筒干燥机等, 是最古老的干燥设 备之一.经过对回转圆筒内抄板形式的改进, 使其 具有更广阔的应用空间, 广泛用于化工、 建材、 饲料 和冶金等领域.型号有近

20 种. ⑾蒸汽干燥机: 属间接传热式干燥机, 与普通 回转干燥........