1、前言
    干燥是很多工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝過程之一，干燥設(shè)備的種類非常多，其中的動態(tài)干燥設(shè)備，如：烘箱、氣流、噴霧、流化床、帶式等一些常用的對流干燥設(shè)備，它們都是以空氣作為干燥介質(zhì)，將熱量傳給濕物料，同時將濕物料中的水分帶走，使物料達(dá)到干燥的目的。用空氣作為干燥介質(zhì)，有以下兩個缺點難以克服：
    (1)熱空氣的干燥速率較低，其原因是物料在與熱空氣接觸時往往會形成表皮硬化，從而降低水分的遷移速度。而用過熱蒸汽干燥時，不會出現(xiàn)此現(xiàn)象，即在過熱蒸汽中對水蒸氣的擴(kuò)散沒有阻力；    (2)尾氣中含有一定量的顯熱和水分蒸發(fā)變成蒸汽后的潛熱，如果要想回收這部分熱量的話，一是技術(shù)上有難度；二是回收費用很高，從經(jīng)濟(jì)角度講不合算，所以現(xiàn)在基本上都是將尾氣作為廢氣排掉，這就造成干燥設(shè)備的熱效率很低，例如：氣流干燥烘干機(jī)，其熱效率大都在50%以下，有時只有30%左右，富通新能源銷售木屑烘干機(jī)、木屑顆粒機(jī)等木屑烘干、木屑成型機(jī)械設(shè)備。
    如果用過熱蒸汽作干燥介質(zhì)，可以克服以上缺點，下面將過熱蒸汽氣流干燥烘干機(jī)的工作原理、優(yōu)缺點、結(jié)構(gòu)特點、操作特點等作一介紹。
2、過熱蒸汽干燥烘干機(jī)現(xiàn)狀
    過熱蒸汽干燥技術(shù)被干燥行業(yè)稱為“新型干燥技術(shù)”或“先進(jìn)干燥技術(shù)”，這說明過熱蒸汽干燥技術(shù)是值得研究和開發(fā)的一種新技術(shù)。目前世界上只有少數(shù)幾個國家已將過熱蒸汽干燥烘干機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)，但也只限于幾種特定物料的干燥，例如：木材、紙、泥煤、紡織品等。在國內(nèi)，過熱蒸汽干燥技術(shù)基本上未得到廣泛應(yīng)用，也很少有人進(jìn)行這方面的研究。造成這種狀況的原因主要是盡管過熱蒸汽干燥技術(shù)具有很多優(yōu)點，但它同時存在著一些缺點和難點。關(guān)于這方面的情況，本文下面將作詳細(xì)的敘述。
3、過熱蒸汽干燥的基本原理
    所謂過熱蒸汽，是指在一定壓力下，蒸汽溫度高于相同壓力下的飽和蒸汽溫度，過熱蒸汽在吸收一定量的水分后，才能變成飽和蒸汽，這說明過熱蒸汽是能吸水的，可以將其視為干燥氣體，所以它完全能夠作為干燥介質(zhì)對濕物料進(jìn)行熱、質(zhì)傳遞。
3.1熱、質(zhì)傳遞
    在常規(guī)的熱風(fēng)干燥過程中的傳熱、傳質(zhì)，一般分為三個階段：加熱升溫期，將濕物料從環(huán)境溫度上升到開始蒸發(fā)水分的溫度；恒速干燥段、水分蒸發(fā)的速度為恒速；降速干燥段，此時物料表面不呈濕潤狀態(tài)，致使水分蒸發(fā)速度逐漸下降。過熱蒸汽的干燥過程，依然遵循以上特性，只是由于控制因素不同，所表現(xiàn)的形式及效果有差別而已。
    在熱風(fēng)干燥過程中，物料的表面溫度等于濕球溫度；而過熱蒸汽干燥中干燥發(fā)生在介質(zhì)對應(yīng)壓力下的沸點溫度。對過熱蒸汽干燥而言，則需要大量的熱傳遞，因此要求蒸汽的過熱度要足夠大，否則，有可能造成過熱蒸汽在物料表面的凝結(jié)現(xiàn)象。
    在恒速干燥段，熱風(fēng)干燥的傳質(zhì)是通過水分的擴(kuò)散作用將水分從濕物料的表面?zhèn)鞯綗犸L(fēng)中，而過熱蒸汽干燥則是通過濕物料表面和過熱蒸汽之間的蒸汽分壓差產(chǎn)生的體積流達(dá)到傳質(zhì)目的，這個傳質(zhì)過程的阻力可以忽略不計，所以后者的傳質(zhì)速度快，干燥時間短。
    在降速干燥段，在此段用過熱蒸汽可使物料表面形成多孔的表皮，使氣體的滲透性好，又由于溫度高，水分子更加活躍，使干燥速度比在熱風(fēng)中快。
    綜上所述，用過熱蒸汽干燥，能提高干燥速率，縮短干燥時間。
3.2過熱蒸汽干燥的優(yōu)缺點
3.2.1優(yōu)點
    (1)節(jié)能效果顯著，根據(jù)國外有關(guān)報導(dǎo)，在用于工業(yè)生產(chǎn)的過熱蒸汽干燥烘干機(jī)的比能耗，都大大低于熱風(fēng)干燥；
    (2)無氧化和燃燒反應(yīng)，即無爆炸危險；
    (3)因為無傳質(zhì)阻力，干燥速率提高，縮短干燥時間；
    (4)有滅菌和消毒作用，由于物料的溫度超過100℃，在這樣的溫度下對于一些要求滅菌的食品和藥品不僅能干燥，且能消滅細(xì)菌和其他有毒微生物。
3.2.2缺點
    (1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資大。因為整個干燥過程為閉路循環(huán)系統(tǒng)，對喂料和卸料裝置要求不能有氣體泄露，整個系統(tǒng)要求密封性能要好；
    (2)系統(tǒng)的啟動和停車操作復(fù)雜。啟動時應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)的空氣置換掉，停車前應(yīng)先停止加料，待物料全部卸出后，把系統(tǒng)中的過熱蒸汽排出，并用空氣將系統(tǒng)中的蒸汽置換，以免系統(tǒng)中有過多的冷凝水；
    (3)不適宜熱敏物料的干燥；
    (4)排m的尾氣（過熱蒸汽）的回收利用技術(shù)較為復(fù)雜。
4、過熱蒸汽氣流干燥烘干機(jī)
4.1流程圖
    過熱蒸汽氣流干燥烘干機(jī)的流程如圖1所示。
4.2 工作原理
    在回路啟動時，把閥門11打開，閥門12關(guān)閉，閥門13打開，啟動風(fēng)機(jī)10，回路中的空氣逐漸被蒸汽置換，通過回路中含氧量的測定，判斷回路中的空氣含量，當(dāng)達(dá)到要求時，關(guān)閉閥門13，打開閥門12，根據(jù)回路的壓力情況，關(guān)閉蒸汽進(jìn)口閥11，可開啟電加熱7和蒸汽加熱器4，當(dāng)管內(nèi)的蒸汽溫度達(dá)到要求時，此時管內(nèi)的蒸汽為過熱蒸汽，通過加料斗6和星形閥向回路連續(xù)加料，并同時開啟卸料星形閥卸料。
    在運行中通過電加熱器和蒸汽加熱器對溫度進(jìn)行調(diào)控。
    在運行中通過檢測壓力和空氣含量對閥門8和閥門11進(jìn)行控制，來調(diào)控回路中的壓力和空氣含量。
    蒸汽加熱器所用的飽和蒸汽的溫度一定高于所要求的過熱蒸汽的溫度，其溫差大約為10℃以上。
4.3結(jié)構(gòu)特點
    (1)干燥管為閉路循環(huán)式。
    (2)蒸汽加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
    為了減少干燥管的壁厚，可采用拉釘加強(qiáng)。
    (3)整個系統(tǒng)全保溫，以保證生產(chǎn)安全和減少熱量的散失。
    (4)自動化程度較高，有含氧量的在線檢測和控制；有壓力檢測和控制；有溫度檢測和控制。在控制中所使用的閥門為電動閥或氣動調(diào)節(jié)閥。
    (5)根據(jù)物料的干燥情況，可調(diào)整加料量。
5、可行性分析
    本套裝置就是氣流干燥器，只是所用的干燥介質(zhì)為過熱蒸汽而已，關(guān)于干燥中的熱量衡算、物料衡算等工藝計算均可參照空氣作為干燥介質(zhì)的計算方法。在整個結(jié)構(gòu)上也不太復(fù)雜，現(xiàn)有的制作水平已能適應(yīng)，此方案實施起來并沒有大的困難。
    關(guān)于運行操作方面，我們已有惰性氣體閉路循環(huán)干燥器的運行經(jīng)驗，再加上目前各種控制技術(shù)、控制元件的性能也已有很大的提高，對運行的可靠性有了保證。
    主要存在的問題是再生蒸汽的利用問題。所謂再生蒸汽就是上文提到的尾氣，其數(shù)量約等于物料干燥時蒸發(fā)的水分量，此再生蒸汽中含有顯熱和潛熱，如何有效地利用這部分熱量，是過熱蒸汽干燥中至關(guān)重要的問題，這關(guān)系到節(jié)能問題。由干尾氣中基本上為蒸汽，比空氣干燥器中尾氣熱量回收要容易的多，成本也低的多。對于再生蒸汽的利用問題，是科技人員特別是科研人員的研究課題，我相信在不久的將來，總會有妥善的解決辦法。
6、結(jié)語
    過熱蒸汽干燥技術(shù)的確是一種高新技術(shù)，是干燥技術(shù)的發(fā)展方向之一，作為干燥行業(yè)的科技人員，應(yīng)該認(rèn)真對待。