流化床干燥实训岗位说明书.docx
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流化床干燥实训岗位说明书
干燥实训岗位说明书
天津大学化工基础实验中心
2014．12
第8章干燥过程岗位实训
8-1实训目的
（1了解流化床干燥操作基本原理和基本工艺流程；了解流化床干燥器、旋风分离器、布袋除尘器、引风机等主要设备的结构特点、工作原理和性能参数；了解流量、压差、温度等工艺参数的测量原理和操作方法。
（2）能够根据工艺要求进行流化床干燥生产装置的间歇或连续操作；能够在操作进行中熟练调控仪表参数，保证生产维持在工艺条件下正常进行。
能实现手动和自动无扰切换操作，着重训练并掌握DCS计算机远程控制系统。
（3）能根据异常现象分析判断故障类型、产生原因并排除。
8-2流化床干燥的基本原理
在流化床干燥装置中，散粒状的物料由加料机连续定量喂入流化干燥室，冷空气经换热器加热后进入流化床底部，热空气流经底部的均压布风板均匀分布，穿过床内的物料，使物料颗粒悬浮于气流中，物料得到高度分散呈流化状态，形成一定厚度的流化层，就象煮沸的开水，气泡不断地产生，浮出水面。
呈流化状态的物料颗粒在流化床内均匀混合，并与气流充分接触，发生强烈的热质交换，湿物料迅速干燥脱水，由于物料流化的扩散作用，物料从流化床进料端均匀连续地流向出料端，最后干燥的物料由排料口排出，湿空气由流化床顶部排出。
标准的基本型流化床设备由均压箱、流化段、扩大段三部分组成。
经过换热器加热后的热气流在穿过产品并使之均匀流化的同时，与床内的湿物料进行热质交换并且蒸发溶剂，被夹带的颗粒在扩大段与气流分离，重新沉降到流化段，尾气进入旋风分离器进行净化，干燥后的成品由排料口排出流化床。
该装置的特点是:
（1）物料颗粒在热气流的湍流喷射状态下处于悬浮状态，得到充分混合和高度分散，颗粒的所有表面都参与热质交换，气固相间传热传质系数及表面积均较大。
（2）由于气固相激烈的混合和分散以及两者间快速高效地给热，使物料床层温度均匀且很容易调节，保证了物料干燥的均匀性；
（3）物料在床层内停留时间一般在数分钟至数小时之间,可任意调节，故对难干燥或干燥产品含水率要求低的物料特别适合；
（4）利用高热效率干燥可避免局部原料过热，因而对热敏性产品适应性强。
尽管颗粒剧烈运动，但是产品处理仍比较温和，无任何明显的磨损；
（5）流化床适应于平均粒度在50～5000微米的粉状、粒状、块状的物料，但不适合于易粘结或结块的物料干燥。
加工轻质的细粉和细长形状的物料时可能要依靠振动使之能很好地流化干燥。
结构简单，操作方便，可动部分少，维修费用较低等。
8-3流化床干燥实训装置的工艺流程、主要设备及仪表控制
（1）流化床干燥实训装置工艺流程图见图8-1
（2）流化床干燥实训装置主要设备技术参数见表8-1
表8-1流化床干燥实训装置主要设备技术参数
序号
代码
设备名称
主要技术参数
备注
1
V101
进料槽
锥形
2
V102
出料袋
布袋
3
E101
空气电加热器
4
R102
流化床干燥器
500*120*225
5
R103
旋风分离器
φ200，高1000
6
R104
布袋除尘器
520*300*1500
7
P101
星型进料器
90ZYT52,125W,
1500r/min
8
P103
引风机
9-19-4A（3KW）
图8-1流化床干燥实训装置工艺流程
图8-2流化床干燥器结构示意图
流化床干燥器是将粉粒状流动性物料放在多孔板等气流分布板上，由其下部送入具有相当速度的干燥介质。
当介质流速较低时，气体由物料颗粒间流过，整个物料层不动；逐渐增大气流速度，料层开始膨胀，颗粒间间隙增大；再增大气流速度，相当部分物料呈悬浮状，形成气—固混合床，即流化床，因流化床中悬浮的物料很像沸腾的液体，故又称沸腾床，而且它在许多方面呈现流体的性质，例如，有明显的上界面，并保持水平；若再增大气流流速，颗粒几乎全部被气流带走，就变为气体输送了。
因此，气流速度是流化床干燥机最根本的控制因素，适宜的气流速度应介于使料层开始呈流态化和将物料带出之间。
图8-3旋风分离器结构示意图
旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。
净化气通过设备入口进入设备内旋风分离区，当含杂质气体沿轴向进入旋风分离管后，气流受导向叶片的导流作用而产生强烈旋转，气流沿筒体呈螺旋形向下进入旋风筒体，密度大的液滴和尘粒在离心力作用下被甩向器壁，并在重力作用下，沿筒壁下落流出旋风管排尘口至设备底部储液区，从设备底部的出液口流出。
旋转的气流在筒体内收缩向中心流动，向上形成二次涡流经导气管流至净化天然气室，再经设备顶部出口流出。
图8-4布袋除尘器结构示意图
布袋除尘器是一种干式除尘装置，也称过滤式除尘器（袋式除尘器），它是利用纤维编织物制作的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置，其作用原理是尘粉在通过滤布纤维时因惯性作用与纤维接触而被拦截，滤袋上收集的粉尘定期通过清灰装置清除并落入灰斗，再通过出灰系统排出。
图8-5星形进料器结构示意图
星形进料器的工作原理是电机通过减速器直接带动主轴和叶轮旋转，或者通过链轮链条带动主轴和叶轮旋转，物料从上部料仓通过圆形或方形进料口进入叶轮槽内，旋转的叶轮把物料带到出料口喂送出去。
笛形管流量计：
简图如下
图8-6笛形管流量计示意图
通过压力传感器测得管路中央和管壁处压差，然后算出管路中流体流量。
（3）流化床干燥实训装置主要阀门名称及作用见表8-2
表8-2流化床干燥实训装置主要阀门名称及作用
序号
代码
阀门名称及作用
技术参数
备注
1
VA101
空气流量调节阀
蝶阀
2
VA102
出料挡板
3
VA103
进料闸板阀
60*50
4
VA104
布袋除尘器放料阀
φ50蝶阀
5
VA105
旋风分离器放料阀
6
VA106
流化床层空气分布阀
蝶阀
7
VA107
8
VA108
9
VA109
出料闸板阀
120*70
（4）流化床干燥实训装置流程简述
物料流向：
来自进料槽V101的湿物料，经过闸板阀VA103，通过星形进料器P101控制一定流量进入流化床干燥器R102，被从下到上流过的热空气干燥，通过空气流化流动到出料口处，经过阀门VA109滑落进布袋V102。
空气流向：
给空气提供动力的是引风机P103。
冷空气被引入空气电加热器E101加热。
然后热空气进入流化床底部，通过阀门VA106、VA107、VA108调节局部空气流量进入流化床干燥器R102底部的均压布风板均匀分布，穿过床内的物料，使物料颗粒悬浮于气流中，物料得到高度分散，形成流化状态，形成一定厚度的流化层，然后到达扩大分离段。
在扩大分离段内，风速减小，物料颗粒沉降回干燥器内。
空气由扩大段出来后进入旋风分离器R103除尘，然后进入布袋除尘器R104进行深度除尘。
然后空气通过笛形管压差计测量空气流量，经阀门VA101引入引风机P103入口后由风机出口排出。
（5）流化床干燥实训装置控制仪表面板图见图8-7
图8-7流化床干燥实训装置控制仪表面板图
（6）流化床干燥实训装置仪表控制参数见表8-3
表8-3流化床干燥实训装置仪表控制参数
序号
表号
测量参数
仪表位号
参数
显示仪表
执行机构
1
B1
空气进口温度
TI105
热电阻0-100℃
AI501FS
2
B2
干燥器入口
空气温度
TIC106
热电阻0-100℃
AI501FL1S4
电加热器
3
B3
干燥器内温度
TI102
热电阻0-100℃
AI501FS
4
B4
固体出料温度
TI103
热电阻0-100℃
AI501FS
5
B5
干燥器出口温度
TI101
热电阻0-100℃
AI501FS
6
B6
固体进料温度
TI104
热电阻0-100℃
AI501FS
7
B7
流量计压差
PI102
压差传感器0-20kpa
AI501FS
8
B8
流化床层压差
PI101
压差传感器0-20kpa
AI501FV24S
9
B9
星型进料器频率
SIC101
0-100hz
AI501FV24S
进料电机
10
B10
电表
图8-8流化床内温度控制的过程框图
上图所表达的意思是干燥器进口温度先通过501F表设定，经过加热棒对空气加热，如果达到设定值，那么501F表会自动关闭空气加热器的加热开关，反之，如果低于设定值，在回差温度范围以外就会开启加热开关。
干燥器进口温度是通过仪表TIC106控制的，显示温度的仪表是501F型单显表（如图三所示），温度的控制范围可以设定在30℃-60℃，具体仪表控制操作如下：
图8-9AI501F单显表示意图
仪表上的PV代表的是实测的值，SV是代表仪表当前显示数值的单位。
按住
键不放3-4秒以后就会进入到仪表的参数设定界面，首先看到的是PV界面显示的是HIAL是上限报警参数调节，例如要控制温度到50℃，那就把SV界面的数值改为50，再一直按
键可退出参数界面，设定完成。
8-4实训内容及操作规程
（1）工艺文件准备训练
·能识记流化床干燥过程工艺文件。
·能识读流化床干燥岗位工艺流程图、实训装置示意图、实训设备平面和立面布置图，能绘制工艺流程配管简图。
·能识读仪表联锁图。
·熟悉流化床干燥实训过程操作规程。
（2）开车前的动、静设备检查训练
检查流化床干燥、星型加料器、旋风分离器、布带过滤器、离心式风机、仪表等是否完好，检查阀门、测量点、分析取样点是否灵活好用；
（3）检查原料、水电气等公用工程供应情况的训练
检查设备上电情况，设备采用五线三相电接法，设备功率较大，检查电线及相关电器是否安全适用，检查进料器管道、干燥器内及出料管道中是否有上次实验的残留物料，检查旋风分离器及布袋除尘器中是否有上次实验残留粉尘，如果有，清洁干净，空气来源为大气，检查干燥物料是否合格够用。
（4）制定开车步骤、编号岗位操作规程、制定操作记录表格的训练见
时间
操作
TI105
℃
TIC106
℃
TI102
℃
T103
℃
TI101
℃
TI104
℃
PI101
Kpa
PI102
Kpa
设备运行情况
表8-4操作记录表
时间
操作
TI105
℃
TIC106
℃
TI102
℃
T103
℃
TI101
℃
TI104
℃
PI101
Kpa
PI102
Kpa
设备运行情况
（5）流化床开、停车操作技能训练
设备、原料、水电气等检查完毕后，给设备上电，开面板上总电源开关，检查面板上仪表显示情况，然后采用先开风机后开加热器的顺序操作，实验结束后采用先关加热器后关风机的顺序。
（6）流化床开、停车操作技能训练
设备、原料、水电气等检查完毕后，给设备上电，开面板上总电源开关，检查面板上仪表显示情况，然后采用先开风机后开加热器的顺序操作，实验结束后采用先关加热器后关风机的顺序。
（7）离心风机开停车和流量调节操作技能训练
总电源开启后，打开风机P103电源开关，检查风机正反转。
通过调节阀门
VA101开度，调节设备内空气总流量。
打开流化床干燥器下档板，调节三个阀门VA106、VA107、VA108，可调节流化床内空气流量，控制物料流化状态。
实验结束，关闭风机电源开关。
（8）星形加料器加料速度的调节操作技能训练
将称量好的干燥物料（小米）装入星型加料器V101，将阀门VA103开到合适位置（不要开得太大），启动进料泵P101频率开关，将其频率设为20HZ左右。
从流化床干燥器上玻璃视窗观察进料情况，进料速度大则将阀门VA103关小。
（9）流化床干燥器内温度控制技能训练
流化床内温度控制可由空气加热器控制。
空气在空气加热器E101内被加热棒加热，加热棒直接对空气加热，所以必须在风机开启，空气加热器内空气流动状态下进行加热。
流化床内温度控制是通过控制空气加热器出口温度来实现。
在面板仪表温度表TIC106上设定温度上限为50℃，则干燥器进口温度最高为50℃，超过温度时，加热器开关自动关闭，停止加热。
温度低于50℃时，继续加热。
加热器关闭，停止加热后加热棒上余热可能导致温度继续上升。
实验结束时，关闭加热器电源开关，待到干燥器内温度低于40℃，关闭风机。
（10）旋风分离器、布袋过滤器卸料岗位操作技能训练
实验结束时，风机关闭后，将阀门VA105，VA104打开，将旋风分离器R103，布袋除尘器R104中实验过程空气携带的废物料排出收集起来。
关闭阀门VA105，VA104。
（11）流化床干燥产品卸料岗位操作技能训练
设备工作过程中，干燥物料在流化床干燥器R102内呈流化状态，将阀门VA102稍稍打开一点，部分产品经出料口流出。
打开阀门VA109，产品落入出料袋。
剩余大部分物料停留在干燥器内，实验结束后，打开玻璃视窗，将物料扫入出料袋。
（12）流化床干燥器湿物料含水量测定操作技能训练
干燥的物料，不论干燥前后，都含有一定量的水。
它的含水量可进行测定。
（13）流化床干燥岗位化工仪表操作技能训练
差压变送器：
测压差所用，掌握压差变送器高压端低压端正确连接。
对热电阻温度计进行了解。
本实训装置所用到的仪表有以下几种：
数字单显表：
AI501单显数字表，只显示数字，没有控制功能，不需要操作，只需读取所显示数据即可。
功率，压差，温度等都采用单显表。
（14）流化床干燥连续操作技能训练
·检查。
按照8-4里⑵⑶两步骤对设备进行检查。
·检查完毕，开启面板上总电源，给设备上电。
·开启风机，调节空气流量到最大，记录时间。
·检查空气流向上阀门全部开启后，在面板B2表上设定温度（参照8-2里第⑹步）。
开启加热开关，记录时间，设备操作状态。
·将称量好的物料（小米）装入进料槽，可分次加料。
取原料样，放入密闭培养皿，标注样品序号。
·待温度达到设定值后，打开加料闸板阀到合适位置，打开进料电机开关，设定进料频率，开始进料，记录时间，设备操作状态。
·待干燥器内有一定量物料时，透过观察窗口查看物料流化状态。
打开出料闸板阀，注意不要开得太大，开始出料，取样，记录时间，设备操作状态，标注样品序号。
·每隔10分钟取样一次，记录时间，设备操作状态，标注样品序号。
·进料完毕时，记录时间，设备操作状态。
将进料频率调至0，关闭进料电机开关。
关闭进料闸板阀。
·直至出料速度很小时，可停止出料。
记录时间。
关闭加热开关，停止加热。
记录时间，设备操作状态。
·待到干燥器内温度低于40℃时，关闭风机。
·将干燥器内残存物料扫入出料袋，称重。
将旋风分离器、布袋除尘器中得到的粉尘放出收集，称重。
·把取出的样品按照序号顺序，分别称量一定量，放入烘箱烘干，再次称量，得到失水量。
8-5流化床干燥岗位计算机远程控制（DCS控制系统）操作技能训练
（1）将实训设备上阀门调到所需位置，打开“总电源”按钮，将设备上电。
（2）启动计算机，进入windows后，双击桌面文件“流化床干燥实训”图标，进入“流化床干燥实训计算机控制程序”（如图8-10界面图）点击界面，进入主程序。
图8-10界面图
（3）进入主程序后，进行相关操作，见（图8-11主程序界面图1）中，红绿方块为开关，绿色框内为调整数值输入框，点击后见（图8-12主程序界面图2），输入所需的数值后按“确定”键，输入数值被写入。
我们点击“温度曲线”进行查看温度曲线（图8-13温度曲线），点击“压力曲线”查看压力曲线（图8-14流化床层压差曲线图，8-15空气流量压差曲线图）。
图8-11主程序界面图1
图8-12主程序界面图2
图8-13温度曲线图
图8-14流化床层压差曲线图
图8-15空气流量压差曲线图
8-6流化床干燥实训装置异常现象排除技能训练任务
通过远程遥控可以模拟制造各种故障和异常现象。
以此来训练学生分析问题和解决问题的能力。
异常现象处理见表8-5，遥控器制造故障见表8-6
8-7注意事项
（1）流化床干燥过程中利用热空气做热源，设备带有一定温度，谨防烫伤。
（2）开车时要先开风机后开加热，停车时要先关加热后关风机。
（3）准确如实记录数据及设备工作状态。
8-8技能考核内容：
（1）控制干燥器内温度为60℃。
（2）在温度为60℃时进行间歇性操作。
（3）在温度为60℃时进行连续性操作。
（4）在空气流量为0.35kpa时进行间歇性操作。
（5）在空气流量为0.35kpa时进行连续性操作。
（6）得到含水量≦5%的物料。
表8-5异常现象及处理表
序号
故障现象
产生原因分析
处理思路
解决办法
1
干燥器内物料不能流化
空气输送管路阀门关闭，或阀门开度减小，
引风机关闭
增大空气流量
打开空气输送管路阀门，打开引风机开关
2
没有物料进入干燥器
进料槽内无物料，进料闸板阀开度太小进料电机关闭，进料频率变小
查看进料槽内是否还有物料、闸板阀开度，进料频率是否改变
进料电机是否正常操作
调整进料闸板阀开度，打开进料电机开关，调整进料频率
3
出料袋内没有物料进入
出料闸板阀开度太小
干燥器内空气流量太小，物料未被流化
查看出料闸板阀开度
查看干燥器内物料流化状态
开大出料闸板阀开度，增大空气流量
4
干燥期内温度降低
加热器未工作
温度设定变低
查看加热开关是否打开，查看温度设定值
打开加热开关
重新设定温度
5
设备全部
停电
实验室停电，实验室
总电源关闭
找电工或老师解决
表8-6遥控器制造故障表
遥控器按键名称
事故制造内容
A
关风机
B
关加热开关
C
开风机
D
开进料泵
E
停总电源
F
关进料泵
8-9实训数据附录
时间
操作
TI105
℃
TIC106
℃
TI102
℃
T103
℃
TI101
℃
TI104
℃
PI101
Kpa
PI102
Kpa
设备运行情况
12：
56
检查阀门，开总电源，开风机、加热
设定温度为55℃
正常
13：
37
开始进料，进料频率为30，进料槽内初始物料量2500g
34.6
56.5
51.3
34.6
53.2
36.6
0.16
0.40
正常
13：
47
开始出料，取样
34.7
53.4
51.4
34.7
53.7
35.4
-0.03
0.39
正常
13：
57
取样
35.2
55.2
53.7
38.8
56.4
35.1
-0.49
0.39
正常
14：
07
取样
34.6
53.3
51.4
37.4
53.2
35.2
-0.07
0.39
正常
14：
15
停止进料
34.6
58.6
52.7
34.3
51.8
35.3
0.29
0.38
正常
14：
17
取样
34.3
56.2
51.7
36.7
55.2
35.4
0.26
0.39
正常
14：
28
取样
33.3
53.5
52
35.3
50.1
35.3
0.21
0.38
正常
14：
38
取样
33.4
53.3
50.8
33.5
53.7
35.2
0.18
0.39
正常
14：
39
停止加热
33.4
53.3
50.8
33.5
53.7
35.2
0.17
0.38
正常
15：
00
关闭风机。
干燥器内残存物料及出料袋内物料总和2274g，取样100g，粉尘1.4g
33.2
40
39.6
33.4
39.1
34.9
0
0
正常
表8-7干燥实际操作数据记录表
表8-8样品分析数据表
序号
时间
∕s
取样
/g
烘干后
重量/g
失水量/g
干基含水量
/（kg/kg）
干燥速率
1
0
20
18.2
1.8
0.0989
3.62319E-07
2
600
20
18.4
1.6
0.0870
1.8018E-07
3
1200
20
18.5
1.5
0.0811
1.79211E-07
4
1800
20
18.6
1.4
0.0753
1.78253E-07
5
2400
20
18.7
1.3
0.0695
1.77305E-07
6
3000
20
18.8
1.2
0.0638
1.76367E-07
7
3600
20
18.9
1.1
0.0582
（1）物料量计算举例:
总进料量=2500g
总出料量=2274+100+1.4=2375.4g
干燥过程中物料失水量计算：
原料含水量=1.8/18.2=0.0989kg水/kg绝干物料
干燥后样品平均含水量=
（1.6+1.5+1.4+1.3+1.2+1.1）/（18.4+18.5+18.6+18.7+18.8+18.9）
=0.0724kg水/kg绝干物料
失水量约为：
2374×（0.0989-0.0724）=62.9g
干燥过程中有物料损失，所以进料量出料量基本一致，说明实训数据是正确的。
（2）干燥速率计算：
取表8-8中第二组数据为例
G1=G2=20gGC=18.2g
X1=1.8÷18.2=0.0989kg水/kg绝干物料
X2=1.6÷18.4=0.087kg水/kg绝干物料
U1＝GC*（X1-X2）/1000/600=3.62*10-7kg水/s
式中：
Gi—取样量
GC—绝干物料重
Xi—干基含水量
Ui—干燥速率
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