軟膠囊烘干用轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的選型設(shè)計(jì)
無(wú)錫市聯(lián)眾控濕節(jié)能設(shè)備有限公司馬海青
一、概述：目前軟膠囊烘干技術(shù)有以下幾種：①轉(zhuǎn)籠式烘干、②履帶式烘干③靜態(tài)的托盤烘干。由于靜態(tài)托盤烘干技術(shù)有著保證軟膠囊表面光澤度好、無(wú)破損率等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)四五年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)比較采用靜態(tài)托盤烘干技術(shù)是一種趨勢(shì)。因?yàn)槲锪系暮娓芍慌c空氣的溫度、濕度、風(fēng)速、自身的揮發(fā)率這四要素相關(guān)。由于軟膠囊的自身因素，烘干溫度不能過(guò)高，所以為了提高生產(chǎn)效率，就只好在降低空氣濕度、增大干燥室內(nèi)之換氣次數(shù)方面想辦法。為保證軟膠囊干燥室內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度、大的換氣次數(shù)，且符合GMP標(biāo)準(zhǔn)，就必須創(chuàng)造一種人工環(huán)境來(lái)滿足以上四個(gè)參數(shù)的要求。目前國(guó)內(nèi)的凈化空調(diào)廠家，在保證干燥室內(nèi)溫度、潔凈度、大的送風(fēng)量方面沒(méi)有任何難題，難就難在低濕控制這方面。把濕度控制在50~70%，在夏季只靠空調(diào)就可解決，而軟膠囊的最佳烘干濕度是20~30%，一般空調(diào)及壓縮式制冷除濕機(jī)（屬于物理機(jī)械除濕法）根本無(wú)法達(dá)到此濕度求，達(dá)到此要求就必須借助化學(xué)除濕法。目前普遍采用的化學(xué)除濕法就是氯化鋰/硅膠/分子篩轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)。由于氯化鋰具有很強(qiáng)的腐蝕性、易溶于水性、使用壽命短等缺點(diǎn)，在國(guó)外已被淘汰；而國(guó)內(nèi)現(xiàn)于多種方面原因，有些單位還在采用。硅膠(SilicaGel)的繁體中文為矽膠二字，矽字為化學(xué)元素硅的舊名，而不是有的銷售廠家在宣稱的其特有的矽膠。硅膠除濕轉(zhuǎn)輪在國(guó)內(nèi)的發(fā)展也趨于緩慢，至今還不成熟，極易脫落，吸濕劑只是涂在纖維紙的表面，其吸濕效率不到國(guó)際成熟產(chǎn)品的20%。進(jìn)口的硅膠轉(zhuǎn)輪成熟產(chǎn)品在保證進(jìn)風(fēng)參數(shù)為27-30℃前提下，其單位除濕量為6g/kg干空氣左右，而國(guó)產(chǎn)的只有2g/kg干空氣以下的單位除濕量。分子篩除濕轉(zhuǎn)輪適用于對(duì)空氣濕度通常要求1%-10%的極低的場(chǎng)合，如手機(jī)鋰電池制造、特種塑料行業(yè)等。由于分子篩除濕轉(zhuǎn)輪的再生溫度一般在160℃以上，耗能大，價(jià)格高，所以在一般制藥企業(yè)不宜采用。二、軟膠囊烘干房的設(shè)計(jì)實(shí)例：面積60m，高度2.6m；容納軟膠囊350kg左右；干燥時(shí)間35-40小時(shí)；潔凈度10萬(wàn)級(jí)；房間溫度要求18-25℃，濕度要求20%-30%；用戶所在地夏季室外計(jì)算干球溫度35℃，濕球溫度28℃；送風(fēng)方式采用上送下回；工作人員最多4名；無(wú)其它濕源。三、除濕機(jī)的選型：⑴確定干燥室送風(fēng)量：按照《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》之空氣凈化和潔凈室的相關(guān)章節(jié)，潔凈度10萬(wàn)級(jí)時(shí)，房間換氣次數(shù)按不小于15次/小時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本實(shí)例按照換氣次數(shù)20次/小時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。送風(fēng)量L=20V=20×60×2.6m3/h=3120m3/h。也有用戶為了提高干燥效率，把換氣次數(shù)提高至30次/小時(shí)的。⑵計(jì)算干燥室的散濕量：查取《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知，在室溫22℃時(shí)，輕勞動(dòng)強(qiáng)度，成人的散濕量為150g/h，室內(nèi)最多有4人工作，即房間內(nèi)人體散濕量最大為600g/h。因?yàn)橛捎谲浤z囊的品種不同，其自身?yè)]發(fā)率也有所不同，其散濕量實(shí)為變值，故本實(shí)例以在夏季不放膠時(shí)為前提而設(shè)計(jì)的。軟膠囊生產(chǎn)廠家應(yīng)該由做實(shí)驗(yàn)得出自家產(chǎn)品在哪一種溫濕度條件下干燥效果比較快且效果好，以最終確定送風(fēng)之單位除濕量。⑶確定送風(fēng)的溫濕度：因?yàn)榉块g無(wú)熱源、也無(wú)除4名工作人員之外的其他濕源，取室內(nèi)要求的中間值作為最終設(shè)計(jì)目標(biāo)，即按溫度22℃，濕度25%設(shè)計(jì)。考慮到送風(fēng)機(jī)5℃的溫升，查取相關(guān)手冊(cè)，取送風(fēng)溫度為17℃比較恰當(dāng)。扣除人體每小時(shí)散濕量，送風(fēng)的含濕量應(yīng)不大于3.8g/kg干空氣。⑷確定新風(fēng)量：根據(jù)《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，確定潔凈室的新風(fēng)量應(yīng)取以下三個(gè)條件的最大值：①保證房間正壓；②保證工作人員平均每人每小時(shí)的平均吸氧量不小于45個(gè)立方米；③取總送風(fēng)量的10%。在夏季，軟膠囊干燥時(shí)，應(yīng)盡量減少新風(fēng)量，因?yàn)樾嘛L(fēng)中含有太多的水分。為避免室外濕負(fù)荷向室內(nèi)的滲透，應(yīng)該保證干燥室內(nèi)正壓。當(dāng)補(bǔ)充新風(fēng)量是房間的換氣次數(shù)的1~2倍時(shí)，室內(nèi)相對(duì)室外即可保持5~10Pa的正壓差。針對(duì)本實(shí)例，我們?nèi)⊙a(bǔ)充新風(fēng)量為300m3/h。⑸除濕機(jī)的選型：用一般空調(diào)壓縮機(jī)的冷凍除濕法只能把空氣露點(diǎn)溫度降至10℃，而此軟膠囊干燥室內(nèi)的露點(diǎn)溫度要求達(dá)到1℃以下，故用一般冷凍除濕法根本無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。而采用空調(diào)制冷加轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)之組合機(jī)的方法可以輕易使空氣露點(diǎn)溫度降至-40℃。⑹空調(diào)用制冷方式的選型：水冷型制冷機(jī)適用于1000平方米以上的大房間或者說(shuō)大系統(tǒng)，性價(jià)比較高；而針對(duì)200平方米以下的小房間來(lái)講，風(fēng)冷型管道機(jī)有著較多優(yōu)勢(shì)，如操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、無(wú)需水源等等優(yōu)勢(shì)。此實(shí)例之干燥室選用風(fēng)冷型管道機(jī)比較合適。⑺轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)再生方式的選型：目前轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生方式有兩種即電加熱和蒸汽加熱。蒸汽加熱的表壓力須不小于4kgf/cm2。選用蒸汽加熱再生方式時(shí)，最好選配耐高溫電磁閥，這樣不但可以實(shí)現(xiàn)自控來(lái)節(jié)約能源，而且可延長(zhǎng)除濕轉(zhuǎn)輪的使用壽命。當(dāng)除濕干燥輪的實(shí)際處理風(fēng)量小于2000m3/h時(shí)，選用電加熱的再生方式比較省力簡(jiǎn)單。⑻除濕轉(zhuǎn)輪前制冷機(jī)的選型：新風(fēng)300m3/h與回風(fēng)2820m3/h混合后的空氣溫度為23℃，空氣含濕量為5.8g/kg干空氣。當(dāng)確保空氣含濕量不變的前提下，進(jìn)除濕轉(zhuǎn)輪的空氣溫度越低，除濕轉(zhuǎn)輪的除濕效果越好。我們把此混合后的空氣降至10℃后再送入除濕轉(zhuǎn)輪就是基于這個(gè)原理。按有關(guān)熱工公式計(jì)算，前制冷機(jī)需要制冷量13.52KW，從而選擇制冷機(jī)。⑼除濕干燥輪的選型：查取美國(guó)U.S.ROTORS.公司除濕機(jī)的技術(shù)手冊(cè)，當(dāng)進(jìn)風(fēng)空氣溫度為10℃，空氣含濕量為5.8g/kg干空氣時(shí)，經(jīng)過(guò)規(guī)格φ770×200的硅膠轉(zhuǎn)輪處理后，出風(fēng)的空氣含濕量為1.2g/kg干空氣，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于送風(fēng)之含濕量3.8g/kg干空氣的要求，此規(guī)格除濕轉(zhuǎn)輪偏大。為節(jié)約能源和初投資，我們適當(dāng)選小一號(hào)的如φ550×200的除濕轉(zhuǎn)輪進(jìn)行校核計(jì)算。φ550×200的額定處理風(fēng)量為1500m3/h，所以另1620m3/h的空氣需要旁通。它們混合后的空氣含濕量為3.5g/kg干空氣，接近送風(fēng)含濕量3.8g/kg干空氣的要求，故選用此型號(hào)除濕轉(zhuǎn)輪。⑽除濕轉(zhuǎn)輪后制冷機(jī)的選型：除濕轉(zhuǎn)輪后的空氣溫度為23℃，含濕量為3.5g/kg干空氣，送風(fēng)溫度為17℃，按有關(guān)熱工公式計(jì)算工，需要制冷量7.28KW，從而選擇制冷機(jī)。⑾過(guò)濾器的選型：根據(jù)工程實(shí)際情況，選用初效和中效過(guò)濾器。⑿風(fēng)機(jī)的選型：計(jì)算各個(gè)過(guò)濾器、前后制冷機(jī)蒸發(fā)器、除濕轉(zhuǎn)輪、送回風(fēng)管道、高效送風(fēng)口等的阻力總和不小于1200Pa，查看4-72-3.6A送風(fēng)機(jī)性能曲線圖，當(dāng)送風(fēng)量為3120m3/h時(shí)，其全壓為1500Pa，系統(tǒng)總余壓300Pa偏小。為確保其送風(fēng)量、增大風(fēng)壓、提高軟膠囊的干燥效率，再串聯(lián)一臺(tái)低噪音全壓500Pa的空調(diào)風(fēng)機(jī)。⒀控制的選型：經(jīng)過(guò)對(duì)傳統(tǒng)繼電接觸式控制、單片機(jī)控制、PLC控制的多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的比較，認(rèn)定轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)采用PLC控制最好。它有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：①可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；②可實(shí)現(xiàn)電控、電儀、電結(jié)的三電一體化；③編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、具有很好的柔性一；④體積小、重量輕、功耗低。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，也可加選觸摸屏或者PC微機(jī)控制。四、結(jié)語(yǔ)：經(jīng)過(guò)以上十三步的計(jì)算、考慮，一臺(tái)量體裁衣式的軟膠囊烘干用除濕空調(diào)凈化一體機(jī)組選型完畢。一體機(jī)組的外殼應(yīng)采用保溫板，目前各個(gè)生產(chǎn)廠家普遍采用50mm原的夾芯板，保溫層有聚乙烯發(fā)泡和聚安酯發(fā)泡兩種。其中聚安酯發(fā)泡的可以耐高溫，不過(guò)其價(jià)格是聚乙烯發(fā)泡的兩倍。具體空氣處理流程可參閱附圖。
參考資料：電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院主編《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》；無(wú)錫市聯(lián)眾控濕節(jié)能設(shè)備有限公司《轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)技術(shù)手冊(cè)》等。
附：除濕空調(diào)凈化一體機(jī)空氣處理流程圖
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