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真空带式干燥机的加热系统

2015-03-21

加热系统的方式大致可以分为导热油循环加热、蒸汽直接加热、热水循环加热及过热水循环加热四种。
   导热油加热是国产真空带式干燥机采用的一种加热方式,始于2002年左右,目前仍然还有部分制造商采用这种方式。导热油加热的特点是温度控制范围大,外置助热方式多(电加热、蒸汽加热等均可),加热温度稳定,余热可以回收循环利用。而且整个系统结构简单,制造成本低廉。但它的缺点也特别明显,首先是跑、滴、漏的问题始终是一块心病,即便是采用好的密封材料,使用的寿命也会大打折扣,如果问题发生在外置部件上尚还能接受,但要是发生在真空主机腔体内那麻烦就大了。其次是腐蚀问题,由于真空带式干燥机的加热板及加热管道一般都是采用304不锈钢材料制作的,而导热油对这种不锈钢材料的腐蚀相当厉害(尤其是焊接处),一旦穿孔后果不堪设想。第三是积垢问题,导热油一般都带有相应的粘度,在加热循环流动过程中并无大碍,但静止状态下就会产生吸附物滞留在加热板及管道壁上,日积累月时间一长堵塞管路及加热板的流道现象就来了,此时清理和疏通等维修的工作量很大,严重时只能拆换别无他法。因此这是一种制造成本低、使用成本及风险高的加热方式,况且环保问题是否能够在GMP认证时顺利通过还有待商榷。
   蒸汽直接加热是目前使用的一种加热方式,国内外的大部分制造商都采用此项技术。近几年通过不断的摸索和研究,真空带式干燥机的蒸汽直接加热技术有了长足的进步,无论是在温度的稳定性还是热能的利用率方面都有了很大的改观。蒸汽直接加热方式同样具有加热温度范围大的特点,一般可控制在45~125℃之间,温度如果继续提高也不是不可以,但以现在国内的加工水平似乎对加热板的制造有较大的难度和风险,另一方面设备使用对象所配备的蒸汽压力也不可能太高,而高温度能够达到125℃也基本满足了大部分用户的要求。蒸汽直接加热比其他三种加热方式预升温速度要快,可以缩短生产前的准备时间,其次这种加热方式外置部件少,占用空间小,结构简单,维护、检修及保养都比较方便。
尽管从业的制造商做了大量的努力,但在温度的精确度控制方面,蒸汽直接加热方式仍然是四种方式中表现差的一种,这是因为它属于气态热媒的缘故,压力控制方面涉及的不确定因素太多。在生产过程中,蒸汽加热方式的真空带式干燥机经常会出现瞬间的温度飙升和骤降,这对于一些有严格加热温度要求或外观色泽要求的物料而言是很难接受的。蒸汽直接加热的另一个弊端是温差及效能的问题,由于整个加热原理是从气态转化为凝水的过程,分子活跃所产生的矢量释放在所难免,这种现象会对加热板及管道壁形成冲击作用从而引起高频率的连续振动,使履带与加热板始终处于非完全接触状态,由于在真空条件下辐射导热系数又太低,所以加热板的实际温度与干燥物料的表面温度差值就比较大了,这也是蒸汽加热设备蒸发量较低的主要原因,特别是一些大型多层干燥床的设备,其底层与顶层之间的温差更为明显,所以从上到下的各层干燥床进料量只能依次减少,否则很难保证产品质量的均匀,而由于温差引起的干燥产品品质均一性下降是使用者比较忌讳的,因此在实际生产中只能采取确保质量放弃产能的不得已方法。
除了以上所提到的一些情况,近些年,有的制造商对蒸汽直接加热型的真空带式干燥机也进行了结构上的改进。例如:利用前段的蒸汽转化的凝水余热分配到中、后段以达到节能减排的目的,但这只能说是针对某些特定用户的单一设计,毕竟凝水再利用存在温差更大的问题,而且三段加热段的温度的分配也受到了限制,因此不能以点概面。
   热水循环加热及过热水循环加热是两种采用纯化水作为热媒的加热方式,热水循环加热方式是在导热油加热方式的基础上发展而来的,它的工作原理与导热油类似,但由于热媒是纯化水所以避免了导热油加热中热媒对不锈钢材料的腐蚀问题,相对于导热油方式,热水循环加热中跑、滴、漏及渗透的问题要好得多,而且即使出现这类情况也比较安全。热水循环加热方式的短处是加热范围较小,一般极限料面温度不超过90℃(因为水的沸点只有100℃),所以采用这种加热方式对物料的干燥的局限性是比较大的。另外热水循环加热中由气蚀而引起的温差也对正常的干燥温度有较大的影响,在加热板的温度均一性方面也不是太稳定,因此这种加热方式采用的并不多。
   过热水循环加热方式是目前国内外在真空带式干燥机加热方式方面先进的一种,但由于设计制造及对材料要求很高所以能够全面掌握和运用这项高新技术的制造商很少,国外由德国的E&E公司、丹麦的尼罗公司等,国内真正获得科技部认可并具有国家发明专利证书的只有温州市金榜轻工机械有限公司。
    过热水的加热原理是通过外置助热媒介(蒸汽或电等)将密闭在内部加热系统中的间接热媒(纯化水)加热至一定的温度,然后经加压提高密度并快速循环从而获得稳定的加热温度。过热水的加热温度范围可以从45~145℃,而外置的蒸汽压力一般不超过0.5MP。且交换面积仅占总加热面积的1/3左右,所以能耗很低。由于间接热媒密度提高循环快速,保证了加热板的温度的均一和稳定,一般从进口到出口的温差可控制在1℃之内(大型8层干燥床以上的设备从底层到顶层的温差也不超过5℃)。同时因采用了液态热媒避免了蒸汽直接加热方式中的加热板及管道的振动,与履带的接触良好,降低了热导损失,提高了设备的单位面积蒸发量。过热水加热型真空带式干燥机与其他三种形式的同类型设备相比具有其独特的优势,虽然在同类设备中它的价格要高出不少,但近几年还是普遍受到了使用者的认可,尤其在中药制药行业,因中药浸膏干燥的特殊性所以选用此类加热方式设备的用户越来越多,毅然代表了一种未来的发展趋势。
过热水加热方式的真空带式干燥机需要配置一套外部加热机组,所以与蒸汽直接加热型相比占用的空间要大一些,而且它的整个系统绝对不可产生泄漏,一旦出现泄漏压力下降,热媒便恢复成常态水,整个系统就变成了热水加热方式了。因此这种加热方式的真空带式干燥机有许多部件如加热板、换热器、管道连接件等的结构包括材料都是与众不同并经过专门设计加工的。在国内,目前的大部分制造商是不可能具备这样的技术及加工能力的,所以国内有些紧迫上马的制造商以为只要照葫芦画瓢就能一步到位的想法也实在是显得过于幼稚,充其量也就停留在热水加热的技术层面上而已。至于系统中的一些通用性配件如增压泵、减压阀、疏水阀、气动阀等目前的国产品牌也无法满足技术要求所以只能依赖进口。