纳米碳酸钙干燥设备，怎么选最合适？

目前，纳米碳酸钙行业常见的干燥工艺主要有以下几种：

1）采用网带干燥（或者闪蒸干燥）作为单级干燥；

2）采用网带干燥与闪蒸干燥串联的两级干燥；

3）闪蒸与盘式干燥或桨叶干燥串联的两级或多级干燥。

1、网带干燥

网带干燥采用的是连续进料，在烘房内做静态的直线运动，运行过程中通过强制的热风穿流将物料烘干。

（1）优点是：可以低温烘干，充分保证产品白度，随着网带长度和层数的增加，换热面积可以做得很大，所以干燥产能较高，干燥的综合能耗低。

在实际运行过程中的稳定性也非常优秀，它同时还具备较好的操控性能，可调节的手段很多，如：控制进风温度和流量、排湿风量、各单元循环风量和温度、挤条机的给料速度（可调控网带上料层厚度）、以及网带运行速度（可控制物料停留时间和料层厚度）等，只要干燥系统调控稳定后一般无须时刻调整，其稳定性和抗干扰性都较好，所以设备故障率低，生产效率高。

（2）缺点是：物料进入干燥设备后，除了随网带做水平方向运动外，全过程相对静止，因此干燥的效率不高，烘干时间长，需要较大的换热面积，设备投资和占地面积都较大，产品须粉碎解聚才能包装成成品。滤饼必须通过挤条机或切片机破碎或造粒，不能直接进入干燥设备，其工艺的适应性稍差。

2、闪蒸干燥

闪蒸干燥属于流化床干燥，物料进入干燥系统后，由底部或侧向环隙的高速热风将半干料和湿物料充分混合，并悬浮于干燥塔底，形成沸腾的流化床状态，同时干燥塔底的打散叶片可将颗粒状物料逐渐粉碎，物料在动态平衡的情况下，逐步从大颗粒变为小颗粒，其比表面积呈几何级数增大，使干燥速度明显加快，干燥效率大幅提高，故称为“闪蒸”干燥。

（1）优点是：物料处于动态的平衡，气固接触面积极大，滤饼可以直接进入干燥器内，其水分不断从40%降至1%以下，粉体颗粒中的内水可以快速渗透至微细颗粒表面并得到蒸发，在热气流作用下，穿过分级机高速叶轮进入布袋除尘器内。闪蒸干燥设备体积和占地面积较小，工艺适应性较好。

（2）缺点是：由于闪蒸干燥的主轴为高速立式传动轴，高度4～5m，其维修频率经费较高，由于考虑到设备的维修，设备保温受到一定的影响；在ϕ1000的干燥筒体内形成沸腾床形态，需要较高气体流速，所以进风流量大，且干燥温度约300～450℃，排湿气体温度为80～120℃，造成系统损失热量较大，能耗高。

在操控的稳定性方面也较差，由于干燥主机内的物料是流化床状态的一个动态平衡，要保证这个动态平衡的相对稳定，就必须要保证系统的气流速度和温度、滤饼进料量的稳定，最难保持稳定的因素就是系统内的气流均衡，由于干燥主机直径一般为ϕ1000～1600，物料进口在主机侧壁，当给料不正常时会漏风，会扰乱干燥主机内的气流平衡，在整个圆形截面上也很难保证气体流速的平衡，热风一般从底部孔板或者底部的环隙中进入，容易堵塞或形成局部区域气流滞留现象。

另外，由于排湿风机将大量的含尘气体抽入布袋除尘器内，大量粉尘会吸附在布袋表面，必须通过定时脉冲反吹系统控制布袋的透气性能，由于在高压气流冲击下，布袋使用年限较短，布袋的维护管理难度很大，更换时要长时间停机处理，一旦布袋损坏，对整个干燥体系的气流的稳定性会造成重大影响，操控难度明显增大，所以会配专职熟练工24h实时监控操作。

3、组合式干燥

（1）优点是：干燥速度及效率较高，尤其可以解决滤饼在链带烘干过程中最后10mm颗粒的内部水分难烘干的问题，一级链带按含水率20%出料，可大幅提高链带干燥的产能，两级组合时链带干燥的设计能力可提高70%左右。

（2）缺点是：增加一套闪蒸干燥需增加整个约200%干燥系统总功率，以年产5万t装备纳米钙生产线的干燥系统计算，由此增加电耗、维护及运行成本等合计约30元/t。干燥的能耗没有降低反而提高约30%左右，以标煤价2000元/t估算需增加约100元/t成本，以上两项合计后组合的干燥成本增加约130元/t。

4、不同设备及工艺的能耗对比

（1）单级网带干燥和闪蒸干燥比较

闪蒸干燥的能耗明显高于网带干燥，在单套产能方面闪蒸干燥也低于网带干燥，目前网带干燥单套产能基本可以做到5万t/a以上，但闪蒸干燥单套比较难达到年产2.5万t。网带干燥在投资相同的情况下，由于具有较高产能，且能耗低，其经济效益明显高于闪蒸干燥。

另外，从国内使用闪蒸干燥设备的企业分析，主机及布袋除尘系统大多没有进行保温处理，致使系统热损失能达到30%，造成其能耗非常高。

（2）单级干燥与两级组合干燥相比较

单级干燥工艺在能耗方面存在明显优势，两级干燥不仅设备投资增加近一倍，设备装机容量增加近200%，而且两级干燥对热源配制提出新的难题，采用热风分配，很难实现合理的热风均衡控制。如果采用燃气炉直接1:1配制，则会造成多点燃烧设置，既存在安全隐患，同时增加操作控制的难度。

比较合适的供热方式只能是蒸汽或导热油集中供热，供热管道略微复杂，热损失会有所增加。

（3）干燥系统综合性能比较

在干燥设计时除了考虑设备的产能及煤耗以外，还要考虑干燥设备对产品质量的影响，由于纳米碳酸钙产品表面包覆有机活性剂，有机物的表面介质如硬脂酸熔点在72℃，长时间暴露在80℃以上的环境中会发生发黄、发红的情况，在200℃左右硬脂酸会发生断裂分解，直至焦化变黑，因此低温或短时间处于高温状态，是保证纳米钙产品白度的重要条件。

网带干燥烘箱内温度在150℃左右，由于物料含水从40%逐步降低到0.5%，整个干燥过程中，只有接近出料口最底层的物料基本为干基状态，物料温度较高，在实际生产控制过程中会将该区域的温度控制在100℃左右，避免过高温度造成产品白度降低，其他区域由于物料含水较高，所以环境温度可以控制在较高状态。

闪蒸干燥的温度一般在300℃以上，最高可达到380℃，沸腾床内物料处于干湿混合状态，形成一种动态平衡，烘干且被打散至细微颗粒后，即可随气流进入布袋除尘器内，这种干基物料停留时间很短，约1～2s，也能保证产品的白度不受影响，但其操控稳定性差，一般合格品率比较低。

（4）各种干燥能耗比较情况

依据以下各种消耗标准：每吨蒸汽折标煤138kg，标煤按2000元/t，电价按0.6元/kWh，计算出不同干燥及组合干燥三种方式的成本核算。

5、结果讨论

通过网带干燥和闪蒸干燥，以及网带和闪蒸组合3种实际生产工况的热量衡算对比，可以明显地发现，虽然组合后干燥的能耗有所降低，但网带干燥在热耗和综合能耗方面都具有明显优势，其综合成本比其他两种干燥方式节能34%和26%。

实际生产过程中，行业里较多企业也是采用了单级网带干燥系统，生产的产品已涵盖了国内从低端到高端的所有系列产品，其产品的部分性能指标，如：堆积密度和白度已超过了采用闪蒸干燥设备生产的产品，在汽车底涂、高档建筑硅酮胶、高档胶印油墨等专用纳米钙的高端产品上，网带干燥的产品已占据市场的主导地位。

决定干燥速率即干燥推动力的关键因素不是温度，而是空气的湿度和气固界面的传质速率，因此如何降低干燥体系内物料周边空气湿度，与湿物料表面的空气湿度形成较大的湿度梯度，加快湿空气的快速传导，对提高物料界面水分蒸发至关重要。

网带干燥是动态的烘房烘干，只要有足够多的干空气持续烘干物料，即使在常温条件下，湿物料停留时间足够长，也可以将滤饼烘干，网带干燥设计核心就是在干燥时间和热风温度之间找到最佳的平衡关系，即达到高效又充分的节能。

资料来源：《高建明.纳米碳酸钙干燥设计及设备选型的研究[J].广州化工,2025,53(15):154-157+163》