滤饼干燥是轻质碳酸钙生产较为关键的工序，其装备费用约占生产线总投资的10～20%，发生的生产成本可以占总成本在10～25%，如此大的变动范围，和生产线工艺设计时干燥机主体的选型有着密切的关系。对于生产不同品质的碳酸钙制品，烘干工段的设计不仅要关注产能的满足，更多的应该是烘干方式的确定，不合适的选型不但可能使生产成本居高不下，严重的会使生产线无法正常运行，特别对于生产表面活性处理的纳米碳酸钙，更有可能会影响到产品的质量。笔者因工作关系，曾使用或接触不同类型的烘干机，也曾根据碳酸钙生产特点对选用的烘干机进行各种改进。本文拟对轻质碳酸钙生产所用的各种烘干设备就其工作机理、应用特点以及演化改进历程作一简略回顾，并对目前所能达到的性能、热效率作一简单介绍，供同行参考。需要特别说明的是，本文所述观点仅限于我个人在这个领域的认知，谈不上权威之言，不妥之处，欢迎指正。
一、烘干设备系统设计过程中需要关注的重点
所谓烘干设备应该是以一定的方式供给热量使物料所含水分蒸发到目标值的工艺装备，严格意义上它包括着供热设备、干燥机主体及尾气处理设备三大部分。在设计生产线的烘干工段时，应该重点关注以下几个方面：
1）物料适用性。烘干设备主体的物料适用性是指烘干机能高效蒸发物料水分所要求的物料的物理状态，待烘干物料可能是粉状、滤饼状或粘性的膏体状，这就需要选用不同类型的烘干设备进行烘干，选用的烘干机应该和待烘干物料物理状态相匹配，这是烘干机选型成败的关键所在，也有可以不考虑物料适用性的烘干机，但其能耗一定会是比较高的，具体内容将在下文各种烘干机介绍中再予叙述。
2）物料烘干过程对成品质量可能的影响。烘干过程是一个热交换的过程，待烘干物料在受热使水分得到蒸发的过程中，有的烘干机有可能使部分物料受热过度，如果过高的温度会使待烘干物料质量受损，那么必须评估这种受损是否在可接受范围，以此对设备选型进行取舍，或者要采取针对措施防止物料的过度受热。
3）烘干系统的能耗水平，也就是运行成本。不考虑燃料价格差的条件下，烘干系统的运行成本差异主要是烘干机的热能利用效率（热效率）差异造成，热效率是烘干机总供给热量中用于物料水分蒸发所用热量的占比。由于热交换方式的不同各种烘干机的热效率还是有一定的差异，热效率越高，产品生产成本就越低，尤其是某些地区只能使用昂贵的天然气作为能源，热效率低的烘干机就会严重影响产品生产成本。
对于烘干机热效率高低，我们可以通过烘干机的尾气状态作出简单判断。进入到烘干机的热量最终去向是四个方面：一是物料的升温，如果物料进出烘干机的温差越大，带走的热量就越多，也就会提高物料的烘干能耗；二是蒸发物料水分所用的热量，或叫蒸发热，这是烘干机烘干热效率的最基本单元，常温（物料和环境温度20度）常压（一个大气压）条件下如果物料所含水分是一吨，那就必须供给烘干机至少54万大卡的热量，且随着尾气温度的提高而提高，如果是100度条件下，则需要62万大卡/吨；三是设备包括整个烘干机系统表面散失的热量，这是由装备大小、内外温差及保温处理方式决定的；四是排潮空气带着的热量，排潮尾气越多，温度越高，从烘干机带走的热量就越多，这是表征一个烘干机热利用效率的最重要因素，也是降低烘干能耗的最重要关注点。例如烘干机的进口热风温度是300度，而排潮尾气温度是90度，而环境温度是20度，如过忽略不同温度空气比热的影响，则热风热量被尾气带走的占比近似为：
（90—25）÷（300—25）× 100% = 23.6%
由于还要考虑系统的散失热和物料带走的热量，所以这个烘干机的热效率一定是低于75%。
前文提及水的蒸发热和排潮尾气温度有关，这同样影响到烘干机热效率。在常压环境100摄氏度条件下每蒸发一吨水需要热量为62万大卡，但在40度条件下蒸发一吨水就只需要56万大卡，期间有6万大卡的热能差，所以如果把排潮尾气温度降低60度，蒸发水用热就可减少10%。
另外如果尾气温度也表征着物料离开烘干机的温度。碳酸钙的比热值约为0.22大卡每公斤每度，如果一台时产6吨普通轻钙的烘干机，物料进入烘干机的温度为20度，离开烘干机的温度是40度，则物料带走的热量为2.64万大卡，且物料温度每提高10度，带走热量就增加1.32万大卡，尾气温度越高，离开烘干机的物料温度也就越高，带走的热量也就越多。综合来说如果烘干机的设备体积较小，表面保温做得很完善，排潮尾气量很少且温度很低，那么烘干机的热效率就一定会很高。
4）单机的产能及烘干设备系统的综合投资费用。单机产能是指烘干机的单位时间水分蒸发能力，烘干系统投资费用应该将主机设备、辅助设备（包括供热和尾气处理系统）以及由此要求的厂房的费用都应该包括在内。各种干燥机由于供热机理不同，热源温度不同，设备机械结构不同，不但单机产能会有一定的差别，而且对厂房空间要求也会有所不同，由此会造成整个烘干系统综合造价会差异很大。在保证工艺目标达成前提下，尽量选用单机产能相匹配的干燥机，即使是必须采用两级组合干燥，也应尽量采用同一热源，这样可使工艺控制单一，不仅可降低运行成本，系统总投资费用也可以大幅度下降。
对于干燥机还有一个烘干效率的概念，是指在物料在干燥机内水分蒸发达成目标值所需停留的时间，时间越短效率越高。不同的干燥机烘干效率差异很大，需停留的时间单位可以是秒或小时或天来计算。与热效率不同的是，相较于运行成本，干燥机的烘干效率和干燥机的造价关系更为密切，这是因为物料在干燥机内的停留时间越短，烘干效率就越高，烘干设备体型就往往较小，主机的造价就会比较低。
以上应该是碳酸钙生产烘干系统选型设计中在众多类型烘干机中选型需要关注的主要方面。在工艺设计中永远没有完美的方案，所要做的就是在众多设备组合的方案中进行比较和取舍，最后的效果由生产实践去验证，达成的产能、质量和运行成本是验证工艺设计者对所选设备性能理解程度和工艺掌控功力的最终诠释。
二、目前行业传统烘干设备介绍
轻质碳酸钙生产最早的滤饼烘干方式是火炕式烘干，其形式是将热风炉得到的热风进入迂回的炕道，炕道上放置一个铁板，高水分的碳酸钙滤饼铺设在铁板上进行烘烤干燥，期间需要进行人工翻动，物料水分在降低到合格后再予以分筛包装。也有采取烘房形式，碳酸钙滤饼用托盘放置在供热管架上静态烘干，为了缩短烘干周期，需要人员进入烘房翻盘。这种烘干方式效率低，能耗高，工人劳动强度极大，但这确实是上世纪80年代轻质碳酸钙生产的主要烘干形式，直至到80年代后才逐渐被各种类型干燥机取代，发展至今大致主要有以下几种：1）回转圆筒干燥机；2）闪蒸干燥机；3）热风穿流网带干燥机；4）双桨叶干燥机；5）拉板干燥机。每种干燥机的热源及供热方式、物料适用性、热效率、系统造价都不尽相同，下面将分别给予简要介绍。
1）回转圆筒干燥机
回转圆筒干燥机应该是国内碳酸钙行业第一款自动烘干机，最早供热是热风炉连接干燥机中心火管方式，其形式是一个直径在约2米，长16米左右的钢制园筒，被设置在数对托辊上回转滚动，供热管由中心火管和卫星式回风支管组成，热风炉的热风进入到中心火管，然后分散到回风支管内构成回路，在热量得到释放后排出烘干机。物料从进口进入其中，在圆筒的滚动中，物料不断被扬起并前行，同时接受圆筒内的供热管发出的热量，水分由此得到蒸发。
回转烘干机的问世使最初工人在高温高湿环境下翻料的劳动强度得以解放，是上世纪90年代初期轻质碳酸钙生产线使用的最为先进的设备。其缺点是回转圆筒内空间有限，容纳不了很多热风管，而气体的热交换效率又极其低下，有限的热交换面积使热风尾气温度达到250以上，烘干机热利用效率很低，每吨普通轻钙烘干煤耗在120公斤以上，另外由于中心火管温度近热风炉端可达到700度左右，同周边回风管有几百度的温差，热膨胀的不同步使供热管道容易发生脱节，热风的负压作用会引起逃粉（产品进入到烟道气中），或者烟尘进入到产品中，在2000年后逐步被导热油供热的回转式干燥机取代。
鉴于中心火管带来的弊端，大约在2000年前后，唐山化工机械设备厂推出了以导热油作为供热载体，大致名称是列管式滚筒干燥机，其形式是导热油管以固定列管状态设置在回转干燥机内，但与回转圆筒不接触，以静态形式供热，物料依然因圆筒的滚动而带起，不断和导热油列管接触并前行，在此过程中吸收导热油列管的供热而得到烘干。相比热风，用导热油就可使供热管道温差变得很小，如进烘干机导热油温度为320度，出烘干机温度为260度，且导热油管处于静置状态，这样设备运行的故障率就低很多，设备的可靠性得到极大提高，另外导热油管直径可以比热风管小很多，因而管道设置相对可以比较密集，且导热油对管壁的热交换效率远高于热风，所以尽管供热的导热油温度大大低于中心火管的回转干燥机，但单机产能并不受太多影响，单机产能可达2万吨/年以上。
稍晚一些时间，石家庄鸿宇公司利用导热油管道旋转接头，解决了固定油管向回转圆筒的导热油输送问题，推出了回转式列管滚筒烘干机，使导热油管和回转圆筒成为一体，同时扩展到整个圆筒壁，这样有大大增加了回转式干燥机的热交换面积，提高了单机产能。考虑到导热油可燃带来的安全生产风险，在笔者的要求下，鸿宇公司在2006年又推出了蒸汽供热的回转干燥机，其原理基本不变，虽然产能会受蒸汽压力的限制会有一定的影响（因为导热油可以达到300度以上的供热，但8公斤以内压力的蒸汽温度仅为170度左右），但安全性方面大为提高。现在随着过热蒸汽的出现，现在多家企业已采用低压过热蒸汽，温度达到200度以上，考虑到蒸汽的对供热管道的导热效率远高于导热油，因此单机产能已不低于用导热油供热，加上蒸汽具有可以远程集中供热，多点使用的优点，目前这种蒸汽供热回转干燥机业已在轻钙生产上得到较多应用。
回转干燥机产能设计以供热面积为依据，主要是指内置的导热油/蒸汽管道及回转圆筒壁的总面积，面积越大，蒸发水量（能力）就越强，如石家庄双衡化工设备有限公司制作的回转式干燥机内置热交换面积可达600平方米，理论上以每小时每平方蒸发水量为5公斤计，理论上单机每小时可蒸发水量达到3吨，用200度过蒸汽供热，单机可年产6万吨以上普通轻质碳酸钙。
列管回转式干燥机优点是具有较高的热效率，其原因是排潮温度可控制在90度左右，排潮风量较少且可控，只需要在烘干机进出口形成负压保证没有扬尘即可，所以较之于闪蒸烘干机，其热利用效率提高很多，可达到75%以上。例如华北某家企业用190度的过热蒸汽生产轻钙，滤饼水分在26%左右，每吨产品需蒸发水量为350公斤，蒸汽用量可控制在0.45吨以下，综合热效率达到了78%左右。此外列管回转烘干机的电耗也比较低，单机装机容量仅在50千瓦左右，正常情况下每吨成品的电耗在10度电以内。
列管回转干燥机不适合粘性较大的物料，这是因为设备本身是没有清除粘料的功能，回转筒壁和供热管道上不断粘接上去的物料不易被处理，这会大大降低整个烘干机的热量供给效率和单机产能，河南焦作有家企业用230度的过热蒸汽作热源，但蒸发水量每小时不到2吨，其原因就是用当地的矿石生产的轻质碳酸钙粘性比较大，使供热管道粘了一层碳酸钙而无法和湿物料进行快速热交换。此外由于物料在烘干机内停留时间有限，翻滚过程无法破碎的块状物料在进入烘干机前必须进行粉碎，否则就有可能还没被干化就离开烘干机，造成成品水分偏高；
回转式烘干机的烘干效率不算高，所以设备本身较为庞大（回转圆筒长度一般都在20米以上），加上必要的辅助尾气处理设施，因此要求的建筑面积相对比较大，但好在要求的厂房高度不高（6米左右），可以和离心机进行立体布置，从而可以得到弥补。
长期来被行业诟病的是回转筒体物料进出口端的密封漏料，尽管现在已经通过不断改进进料设备和密封，及加强排潮风的负压操作，漏风漏料现象得到明显改善，但如果维护不当还是容易会影响车间环境。
2）闪蒸烘干机
闪蒸干燥机是物料和供热体热交换效率最高，也就是烘干速度最快的干燥设备，行业内使用的闪蒸干燥机外形是一个直径1～1.8米，高3～5米的圆筒（随产能不同而有所差异），圆筒底部设置有高速旋转的打散物料的叶片，工作原理是热风在引风机的作用下，经过高速旋转的打散叶片进入到干燥机中部，最后和待烘干物料发生剧烈热交换后，降温并离开烘干机，经袋收尘与物料进行分离排放；待烘干物料由定量可调的加料器不断加入到烘干腔内，并因重力掉入到烘干机底部，被高速旋转叶片粉碎失重后又旋转着被热风吹起，成为粉状的物料与热空气之间进行着迅速而充分的热量和水份交换，大部分的水份蒸发在这一过程中完成，最后在袋收尘里得到干燥后碳酸钙成品。
在闪蒸干燥机底部，粒子处于悬浮和旋转状态，在重力、离心力和流体曳力为主的作用下，不同粒径的粒子以不同的轨道半径运行，不断有新的湿物料进入干燥腔底部，又不断被打碎后受热风拖拽着离开干燥机，在干燥室底部形成了一种相对稳定的动态的流化层，因此究其原理属于流态干燥设备，每个粉体颗粒表面都在和热空气进行热交换，因而进入烘干机的待烘干粉体的表面积就是热交换面积，比如纳米碳酸钙的的比表面积是20平方每克，干燥机每小时的产能是3.6吨，意味着每秒钟进入烘干机的物料为1公斤，被打散后的表面积有2万平方米，就相当于干燥机具有2万平方米的热交换面积，每公斤物料所含400克左右水分，在这巨大的热交换面积下，只要热空气的热量（温度）足够，就能在以秒为单位的时间内迅速蒸发，这是“闪蒸”干燥机名字的由来。
闪蒸干燥机因为具备将团聚物料进行打碎成粉体的功能，因此不仅可用于粉状湿物料如普通轻质碳酸钙的烘干，对于膏体状的纳米碳酸钙的滤饼也十分适用。国内最早用于碳酸钙生产的闪蒸干燥机应该是由东北大学引入，被上海雪美精细化工厂在1999年首次安装用于纳米碳酸钙的生产，产能为5000吨/年。但当时的解聚叶片旋转线速度仅约80米/秒，仅仅是为了打碎高水分的滤饼，对纳米碳酸钙粉体解聚严重不足，必须再配合二级解聚。约2010年前后，由靖江市新天地干燥除尘设备制造有限公司进行改进，解聚刀片线速度达到了110米/秒左右，并在烘干机上方配备了粉体分级机，使粗颗粒能回到分散冲击区域进一步进行解聚，所以出烘干机已能基本满足一些解聚要求不高的纳米碳酸钙制品的生产，作到了烘干解聚一体化。当然由于热风风量较大，粉体在分散冲击区域停留时间有限，对于一些解聚度要求较高的产品的生产，解聚程度会稍嫌不够，因此目前很多选用了闪蒸干燥机的纳米碳酸钙生产企业，仍然根据产品分散性需要配备二级解聚。
严格意义上来说闪蒸干燥应该有热风炉、干燥机、袋收尘三个部分形成一个系统，为了降低能耗，需尽量提高热风温度以减少排风风量，国内一般热风温度控制在300度左右，进口的生产线最高达到500度左右。但是过高的温度也有很多的弊病，其中如果发生断料，热风没有被物料冷却，尾气温度会急剧升高，很容易把下游袋收尘滤袋烧坏，因此使用闪蒸烘干机，必须要使热风炉和物料喂送有稳定的匹配和迅速响应的控制方案。
目前较多新建生产线厂家采用天然气热风炉和闪蒸干燥机相配套，其优点是天然气热风炉温度可控，可较快配合喂料系统的变动，保证进入袋收尘的尾气温度在合理的范围内。其缺点是天然气价格昂贵，每单位热量成本（市场价格）约是烧煤的3倍，考虑烧煤需要热交换的效率损失（70%左右），单位热值成本仍然约为用煤做燃料的两倍。天然气热风炉还有一个缺点，就是每摩尔甲烷的燃烧会生成2摩尔的水，提高了热空气中的相对湿度，所以同等情况下烘干机的尾气温度控制相对要高一点，以保证产品达成目标水分，这也会造成烘干能耗的升高。一般采用闪蒸匹配天然气热风炉，每吨纳米碳酸钙烘干需要80立方左右天然气，燃烧后形成128公斤的水分在热风中，而生产一吨纳米碳酸钙需蒸发约650公斤左右的水分，这意味着尾气中的绝对湿含量因为使用天然气的缘故而提高了18%。为了防止尾气处理袋收尘的结露，除了外体的保温外，适当提高尾气温度或增加排潮气风量都是工艺设计必须的，但这会影响整个烘干系统的热效率。
关于闪蒸干燥机的热效率，现在进闪蒸烘干机的热风温度一般在300度左右，排风温度为保证产品水分低于0.4%，一般控制在90～100度。如果以环境温度为20度计，不考虑系统表面热量散失，闪蒸烘干机的烘干热利用效率在70%左右，这和烘干每吨纳米碳酸钙需要约80立方天然气是互相印证的，一般来说天然气锅炉产生1吨蒸汽需要消耗80立方天然气，而每吨纳米碳酸钙蒸发水量一般在650公斤左右，因此说闪蒸烘干机的烘干效率很高，但热利用效率仅65%左右，这是排潮尾气温度高，排潮风量大带来的必然结果。如果采用燃煤热风炉，且把热风温度适当提高，闪蒸干燥机的热效率是能得到改善，但一定程度上会带来整个烘干系统操控的复杂化。 2002年笔者所在的上海耀华纳米科技有限公司通过意大利西蒙公司引进了美国特矿（SMI）的纳米碳酸钙生产技术，其干燥机是英国的ATRITOR磨机，其工作原理也同属于闪蒸干燥，只是热风温度控制在近600度，使尾气风量减少了一半，对热效率有一定的提高，三吨产能的烘干机每小时耗用天然气约180立方，相当于60立方/吨制品，热效率达到了88%左右。
为了降低闪蒸干燥机的能耗，也为了提高烘干系统的产能，部分厂家设置了两级烘干，用网带热风穿流干燥机或双桨叶干燥机作为预烘干，使进入到闪蒸干燥机的物料水分得降低从38%降低到25%左右，一定程度上提高了整个烘干系统的热效率，但也带来了烘干系统控制的复杂化和综合造价的提高。
闪蒸干燥机最大的优点是适合一切离心或压滤脱水物料的干化，这是因为闪蒸干燥机具有强制对物料进行粉碎解聚的功能，甚至当粉体活性要求不太高时，可以兼带对粉体进行干法的表面活化。
闪蒸干燥机由于烘干效率很高，所以主机设备较小，但由于需要较大的尾气处理用袋收尘，加上热风炉的空间要求，所以对厂房的空间要求还是比较大的，所以综合造价不算低。
3）圆盘烘干机
圆盘烘干机外形为高6～8米，直径3～4米的塔体，内部布置多层装有导热油管的承料盘，物料自加料器连续地加到干燥器上部第一层干燥盘上，带有耙叶的耙臂作回转运动使耙叶连续地翻抄物料。物料沿指数螺旋线流过干燥盘表面，在小干燥盘上的物料被移送到外缘，并在外缘落到下方的大干燥盘外缘，在大干燥盘上物料向里移动并从中间落料口落入下一层小干燥盘中。大小干燥盘上下交替排列，物料得以连续地流过整个干燥器。已干物料从最后一层干燥盘落到壳体的底层，最后被耙叶移送到出料口排出。蒸发的水分通过顶层的排湿口由引风机排出烘干机，底层装有翅片导热油热交换器，使一部分新风经加热后进入烘干机以提高烘干机的烘干效率。
圆盘干燥机的工作原理简单，操作方便，适用于烘干湿度较高的粉状物料，同时，因为有耙子的不停强制推动和翻滚，这种运动方式使其烘干效率大为提高，同时一些稍有粘性和结块的物料也不影响其使用，业内有厂家将其用作纳米碳酸钙生产的第二级干燥设备。
圆盘烘干机大约在2000年前后引入到碳酸钙行业，其优点有二，一是设备本身具有很高的热效率，可达到85%以上，使产品烘干能耗包括热耗和电耗都很低，其原因是整个设备处于封闭状态，除了系统表面散失热，排潮空气量是受引风机的控制，基本可处于饱和水汽分压状态，排潮气带走热量仅为保持干燥机内负压即可；二是物料运动都是在低速状态，不需要大功率的电机，所以设备装机容量较小，用电少。盘式干燥机也可通入低压的蒸汽、热水，但产能因机内温度较低会大受影响，碳酸钙行业出于产能的需要一般都是以导热油供热，目前为止笔者没有接触到用蒸汽做热源的。2016年笔者在设计一条轻钙生产线时，拟选用蒸汽作热源的圆盘烘干机，但由于圆盘不能承受6公斤以上的蒸汽压力而不得不选用工作原理相似的拉板烘干机。
圆盘干燥机的热效率很高，运行成本很低，曾经是2010年前后普通轻钙生产应用最多的设备，但由于结构的限制，圆盘干燥机不能做得很大，因此单机产能有限，对于普通轻钙生产，可通过提高导热油温度一定程度上提高产能，但由于用耙臂和耙叶推动的方式使物料在干燥盘上径向运动的速度受限，给大宗物料的烘干带来一定的困难；二是对于含有表面处理剂的纳米碳酸钙，物料要和高温度的钢板直接接触受热，不可避免会对表面处理剂产生影响而使产品质量受损，而对导热油温度进行限制，也就降低其单机的产能；三是高塔式上进下出的物料运动方式使其必须配备两套提升和水平输送设备，系统显得得有些复杂；最后一点是用导热油供热，长期运行过程中，在封闭的空间内有高温的导热油泄漏很难能被及时察觉，一旦发生事故就是灾难性的。由于以上几点原因，现在新建的普通轻钙生产线大多在选用蒸汽供热回转式干燥机。
4）拉板烘干机
拉板烘干机是一个箱型设备，其工作原理类似圆盘烘干机，但其内部结构与之有很大的不同，是多层长方形烘干板的叠加，每个平板面积可视产能需要进行设计，最大可达到20平米以上，通过多次平板的叠加，面积可以达到数百平米。待烘干物料被送入顶层平板上，物料由刮板拉动，不断从上层拉动掉落的次一层。平板底部安装有导热油或蒸汽的管道以使平板处于高温状态，物料在不断被刮板拉动前行并掉落的次一层的运动中接收高温平板的热传递，水分得到蒸发，烘干后的物料离开最底部平板，由镙运机输出烘干机。由于刮板是水平拉动物料，所以在平板上基本没有翻滚运动，只有掉落到次一层平板上时物料才得以翻滚，所以其烘干效率不如圆盘烘干机，但优点在于其烘干面积可以得到大幅度扩张，输送的物料量也可随着刮板速度而不受限制，所以适合粉状物料的干燥。
笔者曾联合靖江得意干燥设备有限公司设计了用烟道气作为热源的拉板干燥机，其承料板是由方钢管道以45度角度棱形并排组成，烟道气在管道内通过并释放热量，热交换面积比普通平板扩展了40%，弥补了烟道气热交换效率不高的短板，实现了烟道气热量直接用于轻质碳酸钙的干燥。在石灰窑正常运行条件下，250度左右的烟道气经旋风除尘后进入到烘干机内，经棱形管道组成的承料板释放热量，最后100度左右离开干燥机，烟气的余热回收效率达到了66.7%这种方式的低温烟气余热回收是十分高效的。如果对烟气先用热交换器进行换热得到洁净热空气，再利用洁净热空气去烘干轻钙，余热回收效率就低很多。因为热交换器对于低温烟道气的回收率一般也就在67%左右，再加上换热得到的洁净热风用于烘干轻钙，热利用效率以80%计，系统实际余热回收效率不到55%。
运行中发现了棱形承料板的一个缺点，就是极大提高了物料在承料板上的粘滞力，拉板的负荷大幅度提高，容易引起牵引轴变速箱的损坏。所以对这种形式的拉板干燥机，拉板宽度或厚度都应该适度压缩，降低料层厚度，通过给拉板减负，这样的拉板干燥机用于废气余热回收效率还是十分高效的。
5）热风穿流网带烘干机
热风穿流网带干燥机最早是1999年由靖江三苏机械制造有限公司引入到碳酸钙行业，应用厂家是当初的杭州富阳先进（现已歇业）用于纳米碳酸钙生产。热风穿流网带干燥机具有庞大的箱体外形，一般箱体内安装三层网带，碳酸钙滤饼由加料器均匀地铺在不锈钢筛网或扣网的网带上，由传动装置拖动网带在干燥机内移动。干燥机由若干单元组成，每一单元有独立的循环风机进行热风循环，高温热风分散并入到各风机中，形成混合循环风不断穿过网带，最后由排潮风机排出，风量由调节阀控制，以保持箱体内一定的负压，循环风基本上达到每平方4000立方左右，整个干燥机箱体内的循环风量依据产能要求有十多万到数十万不等，热风在不断循环中穿过网带加热物料并带走水分。网带缓慢移动，运行速度可根据循环风温度自由调节，逐步将物料送到次层网带上继续干燥，在走完第三层网带后物料基本烘干离开干燥箱。
由于铺设在网带上的物料是处于静置状态，所以特别适合高水分带粘性的膏状体纳米碳酸钙的滤饼干燥。物料层在热风穿过受热后首先是蒸发水分，而物料本身由于湿球温度计效应，温度并不会有很大的提高，这对纳米碳酸钙表面处理剂的保护十分有利，因而这款干燥机十分适合纳米碳酸钙的生产，但不适合用于生产普通轻质碳酸钙，这是由于网带一般采用低目数的不锈钢筛网甚至是钢丝扣网，无法承载细粉状物料。
传统的热风穿流网带干燥机的烘干效率并不酸太高，这是因为物料滤饼是以大颗粒或用挤条机挤成条状铺设在网带上，干燥的速率决定于三个方面，一是循环风的温度，二是物料颗粒的大小，三是循环风穿过料层的风速（风量）及热风相对湿度，在烘干机内随着网带缓慢前行，一般需要一个小时左右才离开烘干机。以每小时3吨产能的干燥机为例，假设3吨物料是以粒径10MM的颗粒均匀铺在网带上，干燥后的颗粒比重是1.5，则干燥机内物料和热风的热交换面积大致应该有1000多平方米，如此大的换热面积照理物料能比较快地得到干燥，但由于首先失去水分的是颗粒的表面，干燥后的粉体热传导很差，就会形成一层隔热层，阻隔热量进一步进入到颗粒内部；同时由于循环风的湿含量比较高，会阻止颗粒内物料水分的逸出，所以网带干燥机的实际烘干效率并不高，相应的设备就显得十分庞大，包括热风管道，整个设备宽度可达5米以上，长度可达数十米，如果包括厂房建筑费用，综合造价是很高的。
网带干燥机的能耗也是相对较高的。我们已经知道影响烘干热效率的是干燥机排放尾气的风量及其温度。传统的网带干燥机排潮尾气温度一般在65～90度之间，如果使用热风作热源，则排放尾气的量就受供给热风所决定，而排风的温度温度决定于干燥机内循环风的总量，为了提高热效率，就要降低尾气排风温度，循环风温度也就要降低，加大循环风总量是必要手段，但循环风机的装机容量就会大幅度扩大，电耗也就随之提高。一般每吨纳米碳酸钙的烘干电耗大约在45～80度，同时由于设备庞大带来的表面散热相对严重，所以热效率大约在65～80%，这会进入到电耗和热耗互相此消彼长的困境，最终由设计者对电耗和热耗进行权衡取舍。
为了解决这个困境，提高网带干燥机的热效率同时减少其装机容量，压缩设备体积，笔者在2009年和2013年先后和靖江得意节能科技有限公司和上海亮慧环保机械有限公司进行合作，内置供热多层网带干燥机，将供热热源从热风改为蒸汽，同时干燥箱体长度压缩到15米以内，由两个大循环风机从第二层到第六层进行循环，不断将蒸汽热交换器的热量带入烘干机箱体内，同时在第三层开始层与层之间加设内置热交换器，使循环风热量在被物料吸收降温后立马得到提升；而第一层被用作预热层，排潮尾气在从顶层排出时顺便穿过第一层网带，使新铺设的物料得到预热，排潮尾气温度得到降低。同时由于排风风量不再受热风炉的限制，排潮风量控制在一万立方/小时。结果是烘干机的热效率提升到80%以上，装机容量控制在60～70千瓦，这样每吨纳米碳酸钙的的烘干电耗降低到25度。同时增设底层的刮板，将散落到底部的物料用刮板全部刮出，免除了传统网带干燥机经常要清理掉落在烘干机底部的细颗粒的繁杂工作。目前这种内置供热多层网带干燥机已在新建的纳米碳酸钙生产线上得到了比较多的应用，对厂房建筑空间的要求大大降低。
改进后的内置热交换多层网带干燥机使生产运行成本有了大幅度的降低，整体能耗水平已大大优于闪蒸干燥机，而且对于要生产高白度的优质纳米碳酸钙来说，其干燥方式对其表面处理剂的保护是最为有效，所以是一种比较适合纳米碳酸钙生产的烘干设备选型，只是由于结构相对复杂，因而造价比一般干燥设备要高一些。
网带干燥机也有其缺陷，一是由于网带长度比较长，牵引网带的链条经常需要进行张紧维护，否则容易因磨损造成网带拉坏，特别是传统的长达数十米的干燥机，这个问题会更为严重。二是出烘干机的水分不太容易控制，出烘干机的物料目前还没有找到可作为表征水分含量的控制参数，所以经常发生水分偏高的问题，需要进行后续处理。当然，如作为二级干燥系统的预烘干设备，对出烘干机物料水分波动要求不高，这个问题就不复存在，同时尾气温度控制可适当更低一些，烘干的热效率可有一定的改善。
6）双桨叶烘干机
双桨叶干燥机的外形类似双螺旋混合机，只是结构要复杂很多，螺旋叶片被设计成中空的楔型搅拌桨叶，壳体也被制成耐压夹套，内部都通有高温蒸汽或导热油构成供热面。待烘干物料进入到干燥机后由楔型搅拌传热浆叶在旋转过程中进行挤压混合，并不断向前推烘干机出口。紧密的挤压式接触和翻抄使物料和接触面间具有很高的传热效率，同时由于表面高温的作用使其传热面具自清洁功能，保证不因为粘料而降低热交换的效率。
桨叶干燥机的规格是以热交换面积来标定，当物料呈膏体状态时，双桨叶干燥机每平方可蒸发水分量视供热体温度可达10～15公斤，目前碳酸钙行业使用的最大规格的双桨叶干燥机是200平方，理论上可蒸发水量达2吨以上，但实际上要低很多，这是因为桨叶干燥机是通过楔型搅拌浆叶对滤饼的反复挤压实现热交换，使物料瞬间受热达到高温状态蒸发水分，在物料处于膏体状态时，这种传热十分高效，具有相当高的烘干效率，但当物料干燥至失去塑性变成粉状后，这种传热方式就无法实现，粉状物料只是被不断旋转的叶片推进到出口，而烘干效率极低，所以很难把水分降低到0.5%以下。在碳酸钙行业双桨叶干燥机的应用主要是纳米碳酸钙生产上，且作为两级干燥系统的预干燥设备，而在普通碳酸钙生产上很少使用，据笔者所知仅上海一家企业用于药用碳酸钙的烘干。
双桨叶干燥机有着较高的热效率，这是因为其工作机理是间接传导加热，排潮尾气的抽取仅仅是为了免除水分蒸发造成内部正压，基本没有多余空气带走热量。由于干燥机理是高温楔型桨叶把物料挤压升温到100度以上，因此物料水分在常压高温状态得到蒸发，每吨水蒸发热应视为需要62万大卡，这对其烘干热效率产生一定的影响，而且供热体温度越高，烘干能耗也就会越大。在实际使用中，每蒸发1吨水需要蒸汽约1.25吨蒸汽，其热效率在80%左右。
双桨叶烘干机的电耗是比较高的，这是因为挤压物料需要极大的转矩，一台100平方的双桨叶干燥机需要配置至少55千瓦的电机，电流控制在70安培左右，基本上每小时为35度左右的电能，理论上能蒸发1吨以上水分，但由于常规状态，和待烘干物料形成挤压效果的仅50%～60%，实际蒸发的水量可能仅500公斤左右，因而双桨叶干燥机的运行电耗还是比较高的。
设计将双桨叶干燥机作为纳米碳酸钙生产的预烘干一定要注意供热体的温度，导热油最好不要超过200度，蒸汽不要超过160度。这是由于物料直接和高温传热面进行挤压式接触，物料连同表面处理剂会快速升至高温状态，这种高温会对表面处理剂产生一定的影响，部分有机表面处理剂可能由于温度过高而焦化，从而影响产品白度。在行业中凡用双桨叶干燥机作预烘干的，其产品白度往往比用网带热风穿流干燥机作预烘干要稍低一点，所以要适度降低供热体温度，使对表面处理剂的破坏控制在可接受的范围。
对于纳米碳酸钙生产来说，双桨叶干燥机并不需要高温供热，从安全角度最好用蒸汽作供热源。双桨叶干燥机运行时桨叶要有很大的力矩去挤压物料，长时间运行有可能造成损坏，一旦在无法巡检的密闭有限空间内高温导热油逸出，其安全生产的风险是极大的。
双浆叶干燥机系统综合造价较低，这得益于其单位有效容积内拥有较大的传热面和较高的烘干效率，设备占地比较小，同时排潮尾气比较纯粹，空气和粉尘物料夹带很少，不需要大体积的尾气处理设备，减少了对厂房空间的要求。
综上所述，双桨叶干燥机具有很多优点，烘干效率高、热效率高、建筑空间要求小，综合造价低，但由于其烘干方式的限制，目前只是作为纳米碳酸钙生产的预烘干设备，其作用就是使粉体水分降低并颗粒化，为后道终极干燥创造条件。但从生产线设计角度谈，如果燃料成本比较低，烘干的热效率不那么敏感，一台闪蒸干燥机就能达到时产4～5小时的产能，可以解决产能和解聚的全部问题，而且生产线会显得简练而高效，在这种情况下，双桨叶预烘干的投资费用又显得成为一个额外。
三、新型烘干设备拉板流态干燥机介绍
拉板流态干燥机是笔者在使用流态干燥机经验基础上专为碳酸钙行业研发的新一代干燥设备，设计这款干燥机的本意是为了石灰窑烟气余热的利用，而且也确实实现了设计目标，在不断的改进下，达成了碳酸钙生产的需要，使一家没有能耗指标的石灰生产企业仅利用石灰窑的烟气余热就能够日产100吨左右的普通碳酸钙。
拉板流态烘干机的外形是一个封闭的立方体，待烘干物料被拉板强制送入到烘干机内部，由热风使物料流态化并在拉板的牵引下向烘干机尾部前行，对于有一定颗粒度的物料，通过调整内部结构，在物料干燥到失去塑化后仍能继续以流态化的形式和热风进行热交换，剩余水分可得到快速蒸发，然后离开烘干机箱体进入中间料仓，而冷却后的尾气则完全可以直接达标排放。
拉板流态干燥机是最近才研发成功投入到碳酸钙生产，但已经显露出很多优点：
1）可以达到90%左右的热利用效率。和闪蒸干燥机一样，拉板流态干燥机也是用热风作为供热体进行流态化热交换达到干燥目的，区别是闪蒸干燥机的热风会裹挟着物料一起离开干燥机，这样干燥机尾气温度和出烘干机物料温度是一致的，这会使物料水分的蒸发热接近62万大卡/吨。而拉板流态干燥机是在低温条件下进行水分蒸发，热风和物料在流态下快速发生热交换后，尾气以很低的温度离开物料层并排出烘干机，一般仅为35～45度。前文我们已经述及物料水分在低温状态蒸发，水分蒸发热相对较低，如尾气温度为40度，那么每吨水的蒸发热只需56万大卡，比尾气温度达到100度时要少6万大卡，这是拉板流态干燥机热效率高的原因之一。其次如果进入烘干机的热风温度为200度，环境温度为25度，排气温度为40度，被尾气带走热量的占比套用前文所用公式计算：
（40—25）÷（200—25）× 100% = 8.6%
即尾气带走的热量占比仅不到10%，因而烘干热效率极高，最高可以达到90%左右；
2）单机产能可度身定制，没有上限。拉板流态烘干机的单机产能可以根据客户要求进行度身定制，蒸发水量可以从每小时几百公斤到几十吨。笔者目前已在使用的几台流态干燥机产能有蒸发水分从300公斤/小时到2000公斤/小时不等，目前已在设计的用于碳酸钙行业的单机可蒸发水量6000公斤/小时，年产普通轻质碳酸钙10万吨以上，而最大产能的拉板流态烘干机是用于新能源电池产业，干化物料每小时96吨，设计蒸发水量为每小时25吨。
3）环境整洁。由于整个烘干机箱体处于负压的静态封闭式箱体，因此粉体不会逸出，尾气是由内置过滤袋收尘后达标排放，正常使用下不会有跑冒滴漏现象。
4）物料适用性相对较高。由于用拉板强制进料并有内置解聚，因而适用于水分较高但部分失水后能被打碎的物料，在碳酸钙行业可直接由于普通轻钙和超微细碳酸钙的烘干，即使是生产活性碳酸钙，同热风穿流网带干燥机类同，物料可保持在一个较低的温度状态，不会对表面处理剂形成破坏，但对于高比表面积的膏体状纳米碳酸钙滤饼，则最好在网带热风穿流干燥机或双桨叶干燥机作预烘干后，再作为二级烘干设备使用，因为当滤饼水分过高黏性很强时，被强制拉入烘干机的物料可能无法流态化，烘干效率就会大打折扣。
5）热能供给方式灵活，正常的高温热风、蒸汽、导热油都可以作为其热能来源，这有助于需要进行两级干燥时保持单一的热能供给方式以减少生产线热工控制单元。当然拉板流态干燥也完全可用于一些工业低温余热的回收来用作碳酸钙生产的热能来源。甚至在北方空气干燥地区，拉板流态干燥机可直接用洁净空气进行碳酸钙滤饼的预烘干以降低碳酸钙生产的热耗。
6）维护简单。尽管拉板流态烘干机的动力设计比较复杂，但在达到合理参数后，物料主要是在热风作用下流态化运行，因而日常维护基本是保持轴承的润滑和脉冲正常即可。
7）综合造价相对低廉。由于是粉体流态状态干燥，进入烘干机的粉体的表面积几乎就是烘干机的热交换面积，例如轻质碳酸钙比表面积是2平方米/克，烘干机内停留的物料有200公斤，则热交换面积可达40万平方米，因此烘干效率极高，这使烘干机整体体积不大，而且不需要额外的尾气处理系统，对厂房空间要求也相对较低，有利于整个烘干系统投资费用的控制。
拉板流态烘干机的缺点是相对电耗较高，每吨制品的烘干电耗在20度左右，特别是用于低温余热回收时，由于低温热风所含热值相对较低，因而要输送较多的空气，风机电能消耗就比较高。例如年产5万吨轻钙的拉板流态干燥机，蒸发水量约2吨/小时，如果余热利用的热风温度仅120度，折合每吨产品烘干所用电耗约22～25度，如果在北方用低湿度空气作预烘干，电耗会更高一点，所以 在选型设计中需要根据当地各类能源价格进行充分评估后确定取舍。
四、结束语
综上所述，每种干燥机设备有其自己的特点，取舍往往是看应用场景的适合与否，并不能简单地判定孰优孰劣，而且不同型号的干燥机在纳米活性碳酸钙生产中往往还会影响产品的一些应用性能，但这些方面内容会涉及一些成功企业的技术诀窍，所以不方便进行更为详尽的探讨。比如笔者团队曾经用行业内很少见的微波干燥机干燥纳米碳酸钙滤饼，就发现最终产品对粉体应用时的触变性有一定的改善。所以碳酸钙生产上，关键设备的选型有时就是在考验设计人员的工艺技术经验和专业知识功底，一个好的选型方案应该是将能用的原燃材料资源帮助企业以更低的成本生产符合企业目标市场需要的高性能产品。此外，作为材料制造业的一环，碳酸钙粉体性能的不断改进和生产成本的不断降低是行业发展的一个重要标志，其中离不开装备供应商和使用单位的共同努力，所以本文专门提及了我所知道的和帮助我对相应设备进行改进的一些设备供应商单位名称以示敬意，同时也希望本文能对同行有一定借鉴帮助。
