干燥機組高溫高濕地區節能除濕方案

張廣翌，于思圓

（黑龍江立高科技股份有限公司，哈爾濱 150000）

干燥機組在中國食品粉體生產中應用較為普遍。南方地區多為高溫高濕環境，取風含濕量大，易造成以下問題：首先，常規設計需加大塔體、風機及附屬設備，造成設備投資、土建投入、運行成本均升高[1]；其次，粉體易在捕粉設備、固定流化床等位置吸潮粘掛。振動流化床對粉體有冷卻作用，如風溫過低會有水分析出，造成粉體吸潮，如風溫較高無法使出粉溫度達到要求，導致產品包裝后粉體的玻璃化轉化[2]，粉體結塊無法恢復。

因地制宜的除濕方案可以減小塔體、風機及附屬設備，降低設備投資、土建投入、運行成本。達到粉體含水率要求的同時，防止粉體吸潮結塊，并降低出粉溫度，避免粉體的玻璃化轉化，保障產品質量。

以下是從實驗、工藝、設備三個方面論述粉體吸潮的原因、解決的方案以及如何實現經濟、節能的同時滿足生產需求，達到出粉標準。

1 粉體的吸潮實驗

粉體含水率為產品質量的重要指標，將影響粉體顆粒狀態、粉體沖調、粉體儲存和產品收益等。通過測定不同溫、濕度條件下，粉體的吸濕情況，測定粉體含水率的變化趨勢，為工藝設計提供理論支持。

實驗設備：恒溫恒濕箱、快速水分測定儀、培養皿、計時器。

實驗樣品：本次實驗樣品為乳粉，樣品普遍存在，實踐經驗充足。

實驗方法：根據階段不同，將恒溫恒濕箱設定不同溫、濕度，取6個大小相同的培養皿，每個培養皿中加入10g乳粉，同時放入培養箱內，每間隔5min拿出一個培養皿，用快速水分測定儀測定粉體含水率，并對數據進行整理和分析。

（1）設定恒溫恒濕箱參數為45℃、30%相對濕度、18.3g（水）/kg（氣）含濕量。

圖1為乳粉含水率的變化曲線圖，粉體含水率在5min內有明顯升高，并且達到峰值，此后含水率不再繼續升高。

圖1 乳粉含水率的變化曲線圖

（2）設定恒溫恒濕箱參數為20℃、50%相對濕度、7.3g（水）/kg（氣）含濕量。

圖2為，乳粉含水率的變化曲線圖，在整體實驗過程中粉體含水率持續升高，無穩定趨勢。

圖2 乳粉含水率的變化曲線圖

實驗結論：上述為部分實驗數據，經多次試驗證明：當相對濕度在45%以上時，即使含濕量較低，粉體吸濕量也上升，所以防止粉體吸潮結塊的有效方法是降低空氣的相對濕度。

2 高溫高濕地區干燥機組工藝參數

經上述實驗得出，空氣即使含濕量較低，但如果相對濕度較高時，將同樣造成粉體吸濕量較大，吸潮結塊。因此解決干燥機組粉體吸潮的方法為降低空氣相對濕度。

空氣相對濕度受溫度和含濕量兩方面影響[3]。生產參數（空氣溫度）的可調范圍有限，因此降低空氣含濕量為主要解決方案[4-5]。干燥系統中空氣的含濕量由兩部分組成，進風中的水和蒸發的水。為保證產能，蒸發的水量無法減少，只能通過降低進風中的水來防止粉體吸潮。

干燥系統中的進風可分為三部分：高溫風（主進風，170～190℃）、中溫風（固床風，60～70℃）、低溫風（振動流化床風，20～30℃）。按上述解決方案，應對高、中、低溫風進行除濕。為節能考慮高、中、低溫風除濕也分為三個等級。

除濕三個等級分別為半除濕、表冷除濕、轉輪除濕。

干燥機組主進風為高溫風，溫度在170～190℃之間，同時排風在75～93℃之間，在相同含濕量的空氣中較高的溫度可以維持較低的相對濕度，經過計算，引入一種方法叫做半除濕，半除濕一般將風溫降低至18～23℃，空氣含濕量降低至13～18g（水）/kg（氣），主進風風量較大，如果采用常規表冷除濕冰水耗量較大，采用此辦法節約更多冰水耗量。

常規表冷除濕采用冰水對風進行降溫，一般采用0～2℃冰水進，5～7℃冰水回，將風降溫至10～14℃，空氣含濕量降低至8～10g（水）/kg（氣）。表冷除濕主要用于固定床用風除濕。現干燥機組固定床主要用途并非干燥粉體，而是向干燥塔錐體底部進行補風，防止此處溫度降低，水汽沉積，塔壁粘掛粉體，或粉體在此位置吸潮，堵塞固定床鰓板。因此固定床用風需較干燥塔主進風干燥。

轉輪除濕是通過干燥劑的吸濕和烘干完成空氣除濕，一般轉輪除濕設備可將風中含濕量控制在<5g（水）/kg（氣）。轉輪除濕用于振動流化床進風除濕，振動流化床風溫需在20～50℃范圍內，階梯式對粉體進行降溫，將粉體降溫至28～32℃的安全范圍內，如包裝時粉溫過高，易出現不可逆的粉體的玻璃化轉化。

3 高溫高濕地區干燥機組設備匹配

食品粉生產企業對干燥機組的要求是好用，耐用。而作為干燥機組的設計者，團隊的原則不僅僅是好用、耐用，更要追求最終產品（粉體）的質量，粉體沖調下沉速度是否滿足要求，粉體是否全部溶解，粉體顆粒是否有毛細結構等。滿足以上需求后，應對干燥機組設備進行完美的匹配。既要滿足設計工藝參數，又要節能降耗。

高溫高濕地區除濕需要三個等級，兩種除濕原理，半除濕和表冷除濕均為降溫除濕法。主進風和固定床進風加裝冰水換熱器，換熱器為抽屜式，便于維護和更換。換熱器需加裝壓差式排水裝置，排出除濕水的同時，保證潔凈風不外露。轉輪除濕為吸收烘干法。振動流化床進風加裝轉輪除濕機。根據運行參數，精確匹配除濕方法更好的為企業節省能耗。

以蒸發量1000kg/h干燥塔為例，使用冷量相同的冷媒（冰水），常規除濕方案需153t/h，而半除濕僅需要97t/h，按工業用電0.85元/度計算，每小時節約276元[6]。

4 結論

在我國南方地區，食品粉的生產如火如荼的進行，干燥機組在高溫高濕地區也在不斷的應用。通過試驗，確定生產工藝參數，通過設備匹配達到節能降耗的目的。將科學與實踐結合，為生產企業帶去經濟收益，為行業進步做出微薄貢獻。