CN104034127A - 微波流化床热风联合干燥实验装置 - Google Patents

Abstract

一种微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：包括塔式流化床、布置在塔式流化床侧壁上的微波干燥装置以及连接在塔式流化床底部的热风干燥系统，微波干燥装置由微波发生器和微波控制器组成；热风干燥系统由热风加热器、温控仪、蒸汽发生器、湿度检测仪以及压缩气源构成。利用本发明的装置不仅使物料温度短时间内快速升温，受热均匀，提高微波能吸收的均匀性，而且设备自动化程度高、占地面积小、操作安全简便。干燥过程中微波能以其高速的分子振动激发极性分子不停地改变取向而产生非热效应，加速干燥过程，对有效成分大多为苷类，萜类内酯和挥发油的物料（如烟草）有很好的保护作用，以保证干燥物料的品质。

Description

微波流化床热风联合干燥实验装置

技术领域

本发明属于微波间歇式干燥装置，可在流化状态下通过微波辐射对物料进行均匀快速干燥，具体是一种适用于多孔介质中颗粒、片基或条状物料（如烟草）的微波流化床热风联合干燥实验装置。

背景技术

干燥作为基本的化工单元操作，在化学、食品、农业、制药和矿产等工业中均是必不可少的操作。但是由于干燥过程中大量的蒸发潜热和干燥介质的低效率导致干燥过程能耗很大。微波干燥作为一种新型的干燥方法，以其快速、高效的特点在干燥领域内更具有竞争性。

目前，微波干燥技术飞速发展，微波干燥装置也已经在生产中广为应用，但是在生产中会经常出现局部温度过高而影响物料品质的问题，为了解决这一问题出现了微波真空干燥、微波对流干燥等装置，虽然能较好的改善这一问题，但是在实际生产中由于装置生产成本和干燥成本高、生产能力有限，主要应用于一些如药品或生物制品等高附加值的产品。

微波干燥由于具有干燥速率快、热效率高等优点在物料干燥领域得到了广泛应用。微波干燥与传统的热风干燥相比，能弥补热风干燥过程中干燥时间较长、脱水速率和能源利用率低、产品质量难以保证等缺点。但是在热风干燥过程中，产品内部温度较低且保持稳定，而微波干燥干燥室内电磁场分布不均匀，导致局部温度较高，波动较大，对于干燥后成品的品质均一性也有重要影响。

因此，若能融合的将微波与热风干燥的优点，与现代控制技术相结合，不但能改变被处理物料位置以提高微波的均匀性，可实现对微波能量的有效控制，还能加快干燥速度，较好的保留被干燥物料原有的色香味和其他有效成分，以保证干燥物料的品质。

发明内容

本发明的目的正是针对一些多孔介质中颗粒、片基或条状物料微波干燥过程中出现的一些问题而专门设计的一种微波流化床热风联合干燥装置，不仅使物料温度短时间内快速升温，受热均匀，提高微波能吸收的均匀性，而且设备自动化程度高、占地面积小、操作安全简便。干燥过程中微波能以其高速的分子振动激发极性分子不停地改变取向而产生非热效应，加速干燥过程，对有效成分大多为苷类，萜类内酯和挥发油的物料（如烟草）有很好的保护作用，以保证干燥物料的品质。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微波流化床热风联合干燥实验装置，包括塔式流化床、布置在塔式流化床侧壁上的微波干燥装置以及连接在塔式流化床底部的热风干燥系统，在塔式流化床的中下部安装有一带转轴的载料网板，该载料网板直径与塔式流化床腔体内径相同，该载料网板上设置有四块呈十字对称放射状分布的隔板；转轴上端与电机连接；在塔式流化床的侧壁上分别开设有进料口和出料口；微波干燥装置由微波发生器和微波控制器组成；热风干燥系统由热风加热器、温控仪、蒸汽发生器、湿度检测仪以及压缩气源构成,在塔式流化床上端部开设有排气孔。

在本发明中，所述载料网板选用PP（聚丙烯）材料制成的均匀分布的孔阵结构板，孔径2.5mm，孔间中心距为8mm。

出料口开在腔体下部的侧壁上，出料口下端沿与载料网板平齐，出料时加快转轴转动速度，使在网板上的物料在离心力的作用下离开腔体。

隔板长度为料网半径的1/2，高度为出料口高度的1/3。隔板的设计在干燥过程中能使物料分布更加均匀，且不会在流化床形成导流作用。在干燥结束时，网板转速加大，隔板能有效防止物料堆积，并且能引导物料快速出料。

进料口上连接一锥形储料柜和风机，储料柜和管道之间设一自动阀门开关，进料时打开风机，通过调节自动阀门开关开度和风量大小，可以控制进料的速度和质量。

在本发明中，微波发生器均匀分布于流化床外侧三个方向，共同由微波控制器进行调控，微波控制器中嵌入变频器组件，可实现干燥过程微波输出功率的程序实时变化，以满足不同干燥阶段干燥强度变化需求。干燥前期，物料中水分含量较高，输入的微波能基本被物料中含有的水分吸收，促使水分迅速的向物料表面迁移和蒸发，此阶段的微波能可以高些，在恒速和降速干燥期间，随着水分的减少，需要的微波能也减少，此时就要适时减少微波能输入。

热风干燥系统工作时，压缩空气经由热风加热器进入流化床，流化床内的温度通过温控器进行调控。湿度检测控制组件实时检测热风湿度，根据产品所需要求及干燥效果对蒸汽发生器进行反馈调节，从而对干燥热风介质湿度进行调节和控制。由于干燥速度快，短时间内可能腔体内会聚集大量水蒸气，为了防止水蒸气遇到较冷器壁冷凝回滴而影响物料的干燥品质，在顶部右侧设排气口，有利于干燥过程中腔体内水汽快速排除。排湿系统将会及时排出腔体内水蒸气维持干燥所需的环境，保证干燥速率。

干燥时，将物料放置于载料滤网，依次开启温控器、热风加热器、蒸汽发生器、微波控制器、微波发生器和离心风机，通过调整操作参数，使物料能够快速而均匀受热，从而保证干燥物料的品质。

该发明具有以下优点：

1、微波干燥室内电磁场分布均匀。

2、加热均匀、干燥速率快、热效率高。

3、能够保证热敏性物料及富含挥发油类物料的干燥品质。

4、设备占地小、自动化程度高、操作安全、简便。

附图说明

图1是微波流化床热风联合干燥装置结构图。

其中：1、微波控制器，2、储料柜，3、自动阀门，4、风机，5、进料口，6、湿度检测器，7、蒸汽发生器，8、流量计，9、热风加热器，10、载料网板，11、隔板，12、温控器，13、出料口，14、塔式流化床，15、微波发生器，16、排气孔，17、转轴，18、电机。

图2是微波发生器布局图。

图3载料网板平面图。

具体实施方式

本发明以下结合附图做进一步描述：

如图1-3所示：一种微波流化床热风联合干燥实验装置，包括塔式流化床14、布置在塔式流化床侧壁上的微波干燥装置以及连接在塔式流化床底部的热风干燥系统，在塔式流化床的中下部安装有一带转轴18的载料网板10，该载料网板直径与塔式流化床腔体内径相同，该载料网板10上设置有四块呈十字对称放射状分布的隔板11（参见图3）；转轴17上端与电机18连接；在塔式流化床的侧壁上分别开设有进料口5和出料口13；微波干燥装置由微波发生器15和微波控制器1组成；热风干燥系统由湿度检测器6、蒸汽发生器7、热风加热器9、温控器12以及压缩气源构成,在塔式流化床上端部开设有排气孔16。

在本发明中，所述载料网板10选用PP（聚丙烯）材料制成的均匀分布的孔阵结构板，孔径2.5mm，孔间中心距为8mm。

隔板长度为料网半径的1/2，高度为出料口高度的1/3。隔板11的设计在干燥过程中能使物料分布更加均匀，且不会在流化床形成导流作用。在干燥结束时，网板10转速加大，隔板能有效防止物料堆积，并且能引导物料快速出料。

出料口13开在流化床腔体下部的侧壁上，出料口下端沿与载料网板平齐，出料时加快转轴转动速度，使得在网板上的物料在离心力的作用下离开腔体。

进料口5上连接一锥形储料柜2和风机4，储料柜和管道之间设一自动阀门开关3，进料时打开风机4，通过调节自动阀门开关开度和风量大小，可以控制进料的速度和质量。

本发明以下将结合附图将干燥过程及方法做进一步说明：

a） 进料：取1—10g预处理的烟丝通过储料柜2加入到下部载料网板10上，其中流化床体规格为：内径50-80cm，高度80-100cm。

b） 启动热风干燥装置：将过滤后的压缩空气经由热风加热器9送入流化床底部与物料接触，热风加热器中控制热风温度0～200^oC，风量0-30m³/min。以此形成流化态达到气固的热质交换状态。

c） 可控流化态的选择：通过调控风量的大小，可以改变物料的流化状态。在高风量条件下，物料达到稳定流化态，达到微波流化床热风联合干燥的目的；在风量为零即不通风的条件下，保持转轴17低速转动，可以使物料在微波固定床条件下达到干燥的目的。腔体的温湿度可以根据湿度检测器6的反馈信号调节蒸汽发生器7功率以使热风湿度处于合适范围之内，另外，对干燥过度的物料也可利用蒸汽发生器调节热风湿度进行物料二次处理。

d） 启动微波干燥装置：在流化态形成以后开启微波干燥装置，调节微波控制器1，根据温控仪12的显示温度及不同阶段所需微波频率对微波进行调控，控制微波频率0—2kw，以提高微波能吸收的均匀性，保证物料的干燥品质。

e） 物料干燥：干燥时间取决于物料的干燥特性、干燥强度及脱水量要求，同时与微波、热风对流两种方式对水分迁移作用的耦合程度有关。在干燥过程中，不断改变物料在电磁场中的位置，即使在不均匀的电磁场中，也可以提高物料对微波能吸收的均匀性，从而弱化对电磁场分布的依赖性。微波热风联合干燥能保持在较高的干燥速率下，改善物料温度波动较大的状况，提高产品品质。

出料：物料干燥后由出料口13取出，及时将干燥的物料稳妥存放。

Claims (5)

1.一种微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：包括塔式流化床、布置在塔式流化床侧壁上的微波干燥装置以及连接在塔式流化床底部的热风干燥系统，在塔式流化床的中下部安装有一带转轴的载料网板，该载料网板直径与塔式流化床腔体内径相同，该载料网板上设置有四块呈十字对称放射状分布的隔板；转轴上端与电机连接；在塔式流化床的侧壁上分别开设有进料口和出料口；微波干燥装置由微波发生器和微波控制器组成；热风干燥系统由热风加热器、温控仪、蒸汽发生器、湿度检测仪以及压缩气源构成,在塔式流化床上端部开设有排气孔。

2.根据权利要求1所述的微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：载料网板选用PP（聚丙烯）材料制成的均匀分布的孔阵结构板，孔径2.5mm，孔间中心距为8mm。

3.根据权利要求1所述的微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：出料口开在腔体下部的侧壁上，出料口下端沿与载料网板平齐。

4.根据权利要求1或2所述的微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：隔板长度为料网半径的1/2，高度为出料口高度的1/3。

5.根据权利要求1所述的微波流化床热风联合干燥实验装置，其特征在于：进料口上连接一锥形储料柜和风机来控制进料速度和质量。