四位一體多功能乾燥裝置
操作規程
朱世萍新疆吉木薩爾中等職業技術學校
前言隨著各行各業對人才需求的迅速增長，職業院校作為培養和輸送各類實用人才的基地，目前都在迅速擴大辦學規模，調整專業結構，以適應社會主義市場經濟對各類實用人才的需求。職業教育的根本任務是培養有較強實際動手能力和職業能力的技能型人才，而實際訓練是培養這種能力的關鍵環節。
基於健康、安全和環保的理念，本裝置採用了化工技術、自動化控制技術和網路技術的最新成果，實現了工廠情景化、故障模擬化、操作實際化和控制網路化，屬國內首創。
乾燥是利用熱能從物料中去溼的單元操作，在化工、食品、造紙和醫藥等許多任務業領域都有中應用。本裝置採用工廠裡實際應用的工藝流程，不鏽鋼框架結構，用幫浦輸送流體，操作方式與工廠裡完全一致，使學生能夠身臨其境。
與裝置相配套的還有儀表操作台和dcs控制系統。裝置上電之後，感測器將監控引數的訊號送到操作台的儀表上，可以通過儀表實時監控裝置的執行狀況。也可以通過計算機進行資料的遠端採集傳輸，裝置採用工業控制系統，使學生充分體會中控室的作用。
流化床乾燥培訓裝置的主要功能是：
實驗：能夠完成基本流化床乾燥實驗，根據乾燥產品的要求，選擇適宜的實驗條件，獲得合格的產品；
實訓：本培訓裝置是工廠生產裝置的室內版，其裝置配置和操作方式與工廠完全一致，通過實際操作，學生可以切實體會工廠的開車前準備、正常開車和正常停車的操作步驟。
技能鑑定：應用本裝置能夠考核學生對流化床乾燥裝置的基本操作能力，識別流化床乾燥器常見操作故障的能力。可滿足分級鑑定要求。
乾燥實訓裝置操作規程
一、實訓目的
乾燥，即利用熱能來除去溼物料中濕分的方法。乾燥介質可以是不飽和熱空氣、惰性氣體及煙道氣，需要除去的溼分為水分或其它化學溶劑。
（一）認識流化床乾燥裝置結構
（二）認識流化床乾燥裝置流程及儀表
（三）掌握流化床乾燥裝置的執行操作技能
（四）學會常見異常現象的判別及處理方法
二、生產工藝過程
化工生產中的固體產品（或半成品）為便於貯藏、使用或進一步加工的需要，需除去其中的溼份（水或有機溶劑）。因此去溼作業的良好與否直接影響產品的使用質量和外觀。除去固體物料中濕分的方法有以下幾種：
機械去溼、吸附去溼和供熱乾燥。
供熱乾燥按操作方式又可分為連續操作和間歇操作。連續操作具有生產能力大、產品質量均勻、熱效率高和勞動條件好等優點。間歇操作適用於處理小批量、多品種或要求乾燥時間較長的物料。
化學工業中常採用連續操作的對流乾燥，以不飽和熱空氣為乾燥介質，而溼物料中的溼分又多為水分。除空氣外，還可用煙道氣或某些惰性氣體作為乾燥介質。物料中的溼分也可能是各種化學溶劑。
在對流乾燥過程中，熱空氣將熱量傳給溼物料，物料表面水分即進行汽化，並通過表面外的氣膜向氣流主體擴散。與此同時，由於物料表面水分的汽化，物料內部與表面間存在水分濃度的差別，內部水分向表面擴散，汽化的水氣由空氣帶走，所以乾燥介質既是載熱體又是載濕體，它將熱量傳給物料的同時把由物料中汽化出來的水分帶走。因此乾燥是傳熱和傳質相結合的操作，乾燥速率由傳熱速率和傳質速率共同控制。
乾燥操作的必要條件是物料表面的水氣壓強必須大於乾燥介質中的水氣分壓，兩者差別越大，乾燥操作進行得越快。所以乾燥介質應及時將汽化的水氣帶走，以維持一定的擴散推動力。若乾燥介質為水氣所飽和，則推動力為零，這時乾燥操作即停止進行。
沸騰床乾燥器又稱流化床乾燥器，其中操作稱為流化床乾燥操作，是固體流態化技術在乾燥操作中的應用。在流化床中，顆粒僅在熱氣流中上下翻動，彼此碰撞和混合，氣、固進行傳熱和傳質，以達到乾燥目的。流化床乾燥器具有以下特點：
1.流化乾燥具有較高的傳熱和傳質速率，適用於熱敏性物料的乾燥。
2.物料在乾燥器中停留時間可自由調節，因此可以得到含水量很低的產品。當物料乾燥過程存在降速階段時，採用流化床乾燥器也較為有利。
3.流化床乾燥器結構簡單，造價低，活動部件少，操作維修方便。流化床乾燥器的流體阻力小，對物料的磨損較輕，氣固分離較易，熱效率高。
4.流化床乾燥器適用於處理粒徑為30μm～6mm的粉粒狀物料，流化床乾燥器處理粉粒狀物料時，要求物料中含水量為2％～5％，對顆粒狀物料則需低於10％～15％。
本實驗裝置採用單層流化床乾燥裝置對溼矽膠顆粒進行連續乾燥操作。
（一）乾燥基本原理
當溼物料與乾燥介質相接觸時，物料表面的水分開始汽化，並向周圍介質傳遞。根據乾燥過程中不同期間的特點，乾燥過程可分為兩個階段。
第乙個階段為恆速乾燥階段。在此階段，由於整個物料中的含水量較大，其內部的水分能迅速地達到物料表面。因此，乾燥速率為物料表面上水分的汽化速率所控制，故此階段亦稱為表面汽化控制階段。
在此階段，乾燥介質傳給物料的熱量全部用於水分的汽化，物料表面的溫度維持恆定（等於空氣的溼球溫度），物料表面處的水蒸汽分壓也維持恆定，故乾燥速率恆定不變。
第二個階段為降速乾燥階段，當物料被乾燥達到臨界溼含量後，便進入降速乾燥階段。此時，物料中所含水分較少，水分自物料內部向表面傳遞的速率低於物料表面水分的汽化速率，乾燥速率為水分在物料內部的傳遞速率所控制。故此階段亦稱為內部遷移控制階段。
隨著物料溼含量逐漸減少，物料內部水分的遷移速率也逐漸減少，故乾燥速率不斷下降。
恆速段的乾燥速率和臨界含水量的影響因素主要有：固體物料的種類和性質；固體物料層的厚度或顆粒大小；空氣的溫度、濕度和流速；空氣與固體物料間的相對運動方式等。
恆速段的乾燥速率和臨界含水量是乾燥過程研究和乾燥器設計的重要資料。本實訓裝置在恆定乾燥條件下濕矽膠物料進行乾燥。
（二）主要物料的平衡及流向
本實訓的乾燥過程屬於對流乾燥，其原理見圖1。①傳熱過程：熱氣流將熱能傳至物料表面，再由表面傳至物料的內部。
對於本實驗則是由熱空氣傳向溼矽膠。②傳質過程：水份從物料內部以液態或氣態擴散透過物料層而達到表面，再通過物料表面的氣膜擴散到熱氣流的主體。
對於本實訓則是水份由濕矽膠中傳向熱空氣中。由此可見，乾燥操作具有熱質同時傳遞的特點。為了使水氣離開物料表面，熱氣流中的水氣分壓應小於物料表面的水氣分壓。
此外在實驗過程中還會產生微量的粉塵，由旋風分離器和布袋除塵器來收集。
圖2 流化床乾燥裝置流程示意圖
三、生產控制技術
在化工生產中，對各工藝變數有一定的控制要求。有些工藝變數對產品的數量和質量起著決定性的作用。例如，熱空氣進乾燥塔時的溫度必須保持一定，才能得到合格的產品。
有些工藝變數雖不直接影響產品的數量和質量，然而保持其平穩卻是使生產獲得良好控制的前提。例如，導熱油爐的加熱電壓，在加熱電壓波動劇烈的情況下，要把熱空氣進乾燥塔溫度控制好極為困難。
為了實現控制要求，可以有兩種方式，一是人工控制，二是自動控制。自動控制是在人工控制的基礎上發展起來的，使用了自動化儀表等控制裝置來代替人的觀察、判斷、決策和操作。
先進控制策略在化工生產過程的推廣應用，能夠有效提高生產過程的平穩性和產品質量的合格率，對於降低生產成本、節能減排降耗、提公升企業的經濟效益具有重要意義。
（一）各項工藝操作指
空氣流量：10~40m3/h 水溫控制：70~90℃
熱空氣溫度：60~80℃ 油罐液位：370~390mm
（二）主要控制點的控制方法、儀表控制、裝置和裝置的報警連鎖
導熱油溫度控制：
圖3 導熱油溫度控制方塊圖
流化床床層溫度控制空氣流量控制：
圖4 流化床床層溫度控制方塊圖圖5 空氣流量控制方塊圖
報警連鎖：
本裝置在導熱油爐液位lia02和導熱油加熱器之間設有液位下線報警，當導熱油爐液位低於下限報警值後，儀表輸出報警訊號，導熱油加熱器停止加熱。
在導熱油溫度tia01和導熱油加熱器之間也設有溫度上限報警，當導熱油溫度超過上限設定值後，儀表輸出報警訊號，導熱油加熱器停止加熱。
四、物耗能耗指標
本實訓裝置的物質消耗為：空氣；溼矽膠
本實訓裝置的能量消耗為：加熱器耗電；導熱油幫浦耗電；螺旋進料器耗電；旋渦氣幫浦耗電。
表1 物耗能耗一覽表
五、安全生產技術
（一）可能發生的事故及處理預案
乾燥裝置的常見異常現象及處理方法：
1.乾燥器床層膨脹高度發生較大變化
造成床層膨脹高度發生較大變化的主要原因是加入物料的變化和空氣流量的變化，由於在實驗操作過程中，一般進料不會產生變化，因此，空氣流量的變化是床層膨脹高度變化的主要原因。床層膨脹高度隨進入乾燥器空氣流量的增加而增加。如果床層膨脹高度大幅增加，應減小空氣流量，將閥門va110開大；反之，增加空氣流量，將閥門va110關小。
待操作穩定後，記錄實驗資料；繼續進行其它實驗。
2.乾燥器內空氣溫度發生較大變化
造成乾燥器內空氣溫度發生較大變化的原因主要有導熱油迴圈量加大和導熱油溫度公升高。能夠比較快的將空氣溫度調整到正常值的方法是改變導熱油的迴圈量，空氣溫度過高，減小導熱油的迴圈量；反之，增大導熱油的迴圈量。
待操作穩定後，記錄實驗資料；繼續進行其它實驗。
3.乾燥後產品溼含量不合格
乾燥空氣流量過小、乾燥器內空氣溫度偏低、加料速度過快和物料的溼含量增大是造成乾燥後產品溼含量不合格的主要原因。處理該異常現象的順序是：（1）如床層流化正常，先提**燥器內空氣的溫度；（2）如流化不好，先加大空氣的流量，再提高空氣的溫度；（3）在保證正常流化的前提下，先調整空氣溫度至操作上限後，在調整加熱空氣的流量；（4）空氣流量和溫度都已達到操作上限後，則減小加料量；（4）調整工藝，使進料的溼含量下降。
待操作穩定後，記錄實驗資料；繼續進行其它實驗。
（二）工業衛生和勞動保護
化工單元實訓基地的老師和學生進入化工單元實訓基地後必須穿戴勞防用品：在指定區域正確戴上安全帽，穿上安全鞋，在進入任何作業過程中佩戴安全防護眼鏡，在任何作業過程中佩戴合適的防護手套。無關人員不得進入化工單元實訓基地。
●行為規範
1.不准吸菸2.保持實訓環境的整潔3.不准從高處亂扔雜物
4.不准隨意坐在滅火器箱、地板和教室外的凳子上
5.非緊急情況下不得隨意使用消防器材（訓練除外）
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