3.1 塔主進排風

      由基礎的換熱計算式可知，換熱溫差越大，換熱效率/推動力越高，對于干燥塔而言，就是蒸發強度（單位空間蒸發的水分）越高。進風溫度越高，排風溫度越低，熱能利用率就越高，干燥所需風量就越少，熱逸失就越少，也就越節能，這是顯而易見的。但任何一個有實操常識的人都會知道，現實中顯然不是可以無限度的高或者低。

      因為在工程可行的干燥塔有效高度時，排風溫度就決定了該種產品的最終含水率，如果排風溫度過低，產品粉就無法達到所需的干燥終點，乃至粘塔掛壁。同時，排風溫度還受天氣/季節的影響。

      背后的原因，首先是在干燥塔這個雖然巨大但仍有限的換熱空間/時間內，雖然恒速干燥蒸發掉了大部分水分，但最后那點水需要足夠的溫差/熱推動力和時間才能干燥出去，如果未干燥的粉末和塔壁或排風管道接觸，就會造成粘塔掛壁；其次是排風中的巨量的濕含量（進風帶入水蒸氣和蒸發出的水蒸氣）和相對濕度會導致粉體的二次吸潮。那么結合水越難干燥的物料，就需要越高的塔內溫度，就造成排風溫度越高（雖然塔內溫度才是“做功”的，但塔內風速低，溫度變化大，文丘里渦流、附面流層等現象干擾測量，所以都是以風速穩定、快速、均勻的排風溫度為控制反饋量，塔內溫度僅作對照參考），單位質量風的熱利用率就會降低，所需風量就會越大，干燥塔的產能就會下降。

      干燥塔的季節性產能/風量變化同樣與進風中帶入的水分量有關，比如水分蒸發量1000kg/h的奶粉干燥機組，哈爾濱和廣州地區進風中含水量的巨大區別如圖：

      如圖，哈爾濱冬季實在太冷，進風中幾乎無水（水蒸氣早都冷凝成冰了），而廣州機組在夏天干燥出1000kg/h水，進風中就要帶入900kg/h水，在塔內和排風系統中實際將“流淌”著1900kg/h水！

解決的辦法一個是進風除濕，但不論表冷除濕還是轉輪除濕，能耗都是巨大的（實際相當于前置一個低效率的小干燥塔）；一個辦法就是增大風量，降低相對濕度，“稀釋”風中水蒸氣，也就是降低熱利用率，提高風量，表現在工藝上就是提高排風溫度，降低進風溫度。雖然后者的熱能利用率降低，但相比除濕的潛熱換熱仍是非常節能的，或者就要將上述兩個途徑雙管齊下來解決。

      當同一套機組在不同天氣和季節生產時，如果沒有前置除濕，尤其當產能接近機組全負荷時，為了塔內溫度與濕球溫度的溫差恒定，也會在天氣潮濕時略提高排風溫度，同樣會表現為風量略上升，產能略下降。

      在噴霧干燥的溫度設計時，往往需要確定該物料的排風溫度和可耐受的排風相對濕度上限，再接合當地氣候條件，用計算式“倒推”出進風溫度。由上可知，生產同樣配方，氣候干燥的北方干燥機組就可以用高進風溫度和低排風溫度，氣候潮濕的南方干燥機組就不得不用低進風溫度和高排風溫度，前者熱效率更高，后者生產才穩定可靠。當然，北方冬季加熱又需要更多的熱能消耗。

      如果不考慮這些問題，對于大多數產品而言，進風溫度本身可以非常高，別說常見的160~170℃，180~200℃也無所謂，甚至250~350℃都可以，因為這些進風溫度時，其濕球溫度/物料表面溫度并沒有上升多少。當然，有些研究表明，過高的進風溫度，會造成水分流出霧滴過快，可能會造成單顆粒/基礎顆粒表面呈“火山狀”，包埋類物料的芯材流失比較嚴重，但這需要具體物料進行試驗驗證，而不能抱殘守缺的想當然。甚至同樣有研究表明，更高的溫度促使玻璃化/網格化更早形成，還有利于避免芯材流失呢~~請注意，這些研究都表明熱風與物料的溫差對于干燥/流出速率的影響，而不是對物料的熱破壞。對物料的熱破壞，實際將體現在恒速干燥段完成后，粉狀物料受塔內和排風溫度加熱，溫度持續升高的過程中，尤其是亂風內卷、粘塔掛壁、反復循環造成長時受熱時。

     那么對于物料特性本身而言，所謂高溫或低溫“干燥工藝”其實應該指排風溫度或物料表面溫度；而對于“干燥熱效率”而言，高溫、低溫干燥塔才指進風溫度。也就是說，“高溫（高進風溫度）高熱效率的低溫（低排風溫度）干燥工藝的干燥機組”貌似矛盾的說法其實是可以成立的。

      常見的165~172℃的額定進風溫度，其實來自于當年的老鍋爐，到干燥塔用汽點能保證穩定在9bar飽和蒸汽壓力就不錯了，此時蒸汽溫度是179℃，傳給風就是這個溫度了167~170℃了。也即它是個“工程性”為主的數字，而非太“科學性”的結論。當然，其本身其實也隱藏著物料特性和排風溫濕度的作用，但并非放之四海而皆準的公理定律。

      如果不考慮物料干燥特性，排風溫度的下限則是露點，總不能讓干燥機組內出漿糊吧？這個露點可不是24節氣那個溫度，而是排風溫度和含水量（進風含水+蒸發量）產生的露點（見第一章的原理），要遠高于“室溫”，也就是排風在干燥機組出口最低溫度也得比它高幾度，而每經過一級除塵裝置，溫度往往會降低3~10℃，把它們加一塊，就是排風溫度的下限。當然，可以用特殊工藝折騰它升降，但那都會額外增加能耗，非特殊不考慮。

3.2 固定流化床進風

      固定流化床出現的比較晚，很多資料把“固定流化床”描述成“節能的二次干燥器”，它確實有這個作用，但如果生產的是高黏度粉，水分含量再高點（水分活度高），再讓粉在90℃的固定床里多轉幾圈（粉體達到玻璃化溫度），那就是“玩火自焚”（糊床板）了，就準備鏟子鏘吧~~其實就大家近些年的使用狀況看，固定流化床主要起到的是“塔底保護風”的作用。

      塔內的空氣比環境空氣潮濕的多（增加了蒸發出的水蒸氣），露點溫度就要比環境空氣高得多，而所有涉及氣流折返的塔型（中排風和上排風塔，詳見俺的《壓力噴霧干燥機組的進化：從下排風到上排風》）都會造成潮氣在下錐底部/粉出口沉積，濕含量和相對濕度就會更高，露點溫度也會更高，粉體就極易在此處粘掛，底排風塔的粉則會全部進入排風管，本身就易粘掛到阻塞。那么安裝在此處的固定床就可以提供干燥（固定床進風即使不除濕，也會比塔內空氣干燥得多）的空氣，稀釋潮氣，并形成干燥風墊層，避免粉體直接基礎塔壁，避免粘塔掛壁，延長清洗間隔。

同時，當粉體出塔繼續落向振動床時，也會裹挾在塔內潮濕空氣里，如果振動床進風溫度過低，就會造成局部微結露，就會形成比較松散的粉塊。用固定床較為干燥的風“替換”塔內潮濕空氣，也能有助于避免振動床產生“松散結塊”問題。

      對于沿主排風會沿塔壁上卷的上排風塔型而言，固定床干燥風的加入，當然也就更有助于形成“塔壁干燥風幕”，顯然有助于避免粘塔掛壁。

      那么，問題來了，固定床進風究竟用不用除濕？進風溫度又該多少合適呢？

      從“整治正確”角度說，當然除濕更安全，如果粉在床內停留時間很短，進風溫度達到塔內溫度也會更安全，但顯然也就帶來了巨大的能耗。實際上，如果只是當作“保護風”使用的話，對于大多數粉而言，此處溫度超過塔內空氣露點和濕球溫度再加裕量（比如五六十度）即可。雖然取風的相對濕度可能較高，但加熱后的相對濕度會較大下降，如果是南方高溫高濕天氣生產易吸潮粉，只要具備一定溫度，用表冷除濕至春秋季節的濕含量一般也已足夠，具體粉體可以用培養箱做試驗確定。

      當然，如果需要考慮二次干燥效果，首先需考慮粉體在床內有足夠的停留時間（床板面積、粉體運動軌跡、先落先出等），溫度可以按塔內溫度控制。

      實際上，因為需考慮烘塔風溫，固定床進風肯定是要達到較高溫度的，如果運行溫度和烘塔溫度差別較大，可能造成自動控制難以調節穩定，烘塔時就要減少進風量。

3.3 振動流化床進風

      按老說法，振動床一般分為三段，第一段加熱用于二次干燥，第二段過渡，第三段冷卻。實際這是在奶粉“噴涂卵磷脂”年代的做法了。由于吸潮和玻璃化溫度的影響和包裝的需要，都希望將產品粉冷卻至30℃左右甚至更低，振動流化床往往都被用作“冷卻床”。

想要將粉體冷卻至30℃，進風溫度就需在20℃以下（當然，和粉量、床面積、床長度、風速等等有關），而20℃本身就意味著兩個問題：一是低于塔內氣流的露點，會造成粉體周邊潮氣微結露形成松散結塊；二是外界空氣溫濕度較高的話，20℃的進風相對濕度也就會很高，這又會造成粉體吸潮。有人恐怕又會想到“萬能的除濕”，但顯然，除濕也只能解決第二個問題，而且，是否一定要用轉輪除濕至5g水/kg干氣呢？

      首先，振動床進風的溫濕度應形成逐段遞減的“梯度”，而不是試圖“一下子降到位”，以逐漸降低粉外空氣的露點。如果固定床風溫不高（比如五六十度），振動床一段風溫就可較低（比如三四十度）；如果固定床風溫較高，或沒有振動床，振動床一段風溫就須參考上一節固定床風溫（如五六十度）。另外，如果振動床一段空氣溫濕度較高，就要在一二段之間設置排風口，避免影響后續降溫冷卻。

第二，振動床的進風是否需要除濕，需根據粉體的吸濕曲線和外界環境空氣的濕含量確定。翹片管換熱器制作的表冷式除濕器的工藝過程如下圖：

      之所以要再升溫，就是為了避免達到飽和濕含量的低溫空氣在風管道、下床體和篩板上結露。

      如果粉體在此空氣條件下，在振動流化床的停留時間內，沒有明顯吸潮，那么顯然，振動床的冷卻段用表冷除濕器除濕即可。同時，如果外界環境空氣雖然溫度高，但濕含量很低（比如西部地區），表冷除濕器也只用作降溫即可，那就無需再開啟蒸汽補充加熱；如果外界環境空氣溫濕度都不高（比如北方地區的冬春兩季），那直接用環境空氣吹就是了；如果取風溫度過低（比如東北冬季），甚至需要加熱升溫，以避免跌破露點造成松散結塊。

      對于某些極易吸潮的粉體，就需用到轉輪除濕機：

      如上圖，轉輪除濕器其實也需要前置一個冰水降溫的表冷除濕器，將濕含量除濕至7~8g水/kg干氣，然后用轉輪繼續除濕至5g水/kg干氣以下。其原理其實和干燥塔本質上是一樣的，好比服務員不斷的“端”來干燥劑吸潮，然后再“端”去烘干再“端”回來~~值得一提的是，因為“端回來”的干燥劑被烘干加熱了，所以轉輪出風是被加熱了的，需要額外再配表冷換熱器降溫。和表冷的使用條件類似，如果到了東北地區的冬季，環境空氣的濕含量甚至不足1g水/kg干氣，那也毫無必要再啟動轉輪除濕機。

      當確定了塔內溫度/固定流化床進風溫度和流化床冷卻段溫度，就可以確定振動床一段/過渡段的進風條件了，其實溫度無非是上述的平均值。如果固定床進風溫度不高，北方非夏季用環境空氣直吹也是可以的，濕度則仍需考慮粉體對溫濕度的吸潮曲線，可以用培養箱簡單做個試驗來確定。鑒于中國夏季大部地區（尤其胡煥庸線以東）的溫濕度都較高，那如果進風溫度不高（相對濕度易較高），則建議上一臺表冷除濕器。

      如果想利用流化床的二次干燥作用，其一段進風溫度達到八九十度的話，其實相對濕度會非常低，粉體干燥速率遠大于吸潮速率，當然也就不用任何除濕器了。

3.4 輸送風/細粉附聚風

      干燥機組內的粉輸送風是由羅茨風機吹至風粉分離器的卸粉關風器，裹挾粉輸送到熱風箱附聚或者流化床出料的風，屬于正壓稀相輸送的范疇。該管道粘掛堵粉是個常見問題。

      作為輸送風，就須考慮兩個露點的問題，一是該壓力下空氣不能達到“壓力露點”，二是不能使粉外潮濕空氣降溫至露點。

      壓力露點是指空氣壓力下露點上升的現象，比如1標準大氣壓（101.3kPa）時，35℃ 80%，含濕量29.28g/kg，露點溫度31.2℃，當羅茨風機風壓按50kPa時，含濕量不變，則露點溫度變為38.5℃，相對濕度119.47%，就是已經水蒸氣結露析出了。顯然，這種風是無法直接用于粉體輸送的。

      前面始終在強調，塔內和排風系統的風遠比環境空氣要潮濕，即使關風器可以很大程度切斷分離器和出料粉之間的空氣，但粉外仍會裹挾潮濕空氣，這些空氣降溫至露點（比如40℃左右），就會形成粉外微結露粘連成松散粉塊，逐漸堆積阻塞管道。

      解決的辦法主要是兩條（當然，前提是風量（風粉比）風壓肯定是夠的），一是升溫，一定要超過壓力露點和粉外空氣的溫度，降低相對濕度；二是除濕，降低風中濕含量，自然也就降低了相對濕度?；蛘唠p管齊下的解決問題。值得提醒的是，和動輒2~5bar的壓縮空氣不同，輸送風的壓力畢竟只有幾十kPa而已，還會有升溫操作，所以也不必除濕太“狠”。

3.5 保護風

      插入干燥機組的軸端狹縫的壓縮空氣一般不考慮溫度問題，但一定要按壓縮空氣壓力進行除濕，本文不做詳述。本文講的保護風是指用于隔斷主氣流溫度或流向的風，一般用于噴槍和細粉附聚管周邊和熱風進口周邊，前者的作用是隔斷進風溫度向物料的導熱，后者的作用是隔斷進塔熱氣流對塔內氣流的牽引流，避免其反復受熱變性。此風也常被稱為“冷風”，結構上就叫所謂“冷風夾套”，但它真的必須“冷”嗎？

      在3.2說過固定床進風在很大程度上就是“保護風”，至少需高于塔內露點溫度并有一定余量，可能還需除濕處理。而在噴槍、細粉和熱風進口的保護風，不僅要考慮露點問題，否則在此處就結露粘掛了，這個現象在噴頭前端、附聚管唇口、熱風口周邊都有可能發生；同時，還需考慮到風壓風速，要略高于進塔的熱風主氣流，才能避免才此處局部形成負壓區，造成粘掛乃至熱變性問題。顯然，此保護風的溫度也不應低于物料的進料溫度，雖然超過濕球溫度后的物料溫度對蒸發干燥的貢獻不大，但畢竟可以降低粘度、霧化充分，當然不能再把它冷下來。那么如果進料溫度是50~60℃，保護風溫度增加10~15℃，如果進料溫度是75~90℃（注意試驗確定物料是否有高溫反而粘度上升現象，不應達到此溫度臨界），保護風溫度與其相當即可。