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噴霧幹燥粘壁的(de)解決方案-江蘇先導幹燥科技(jì)有限公(gōng)司
來源:江蘇先導   時間:2020.11.20   點擊次數(shù):


    噴霧幹燥機(jī)


2.1.1 改良(liáng)幹燥塔的結構與材質:在塔體設計時,若塔徑小(xiǎo)於噴霧錐最大直徑 ,就會在(zài)對(duì)著霧滴運動最大軌跡平麵上產生嚴重的粘壁。為了防(fáng)止物料粘壁,可以有意識地(dì)適當加大塔(tǎ)壁直徑,使半幹物料碰不到壁麵就向下掉落。這個辦法有緩解粘(zhān)壁的作用,但塔(tǎ)徑不宜過大(dà),否則不僅(jǐn)增加(jiā)設備材料費和設備占地麵積,還會(huì)降低熱(rè)風在塔內的運(yùn)行速度(dù),影響幹燥質量。立(lì)式圓錐形噴霧幹燥塔(tǎ)容(róng)易在錐體部位粘壁,采用立式圓柱體結構能夠克服上述缺點。


噴霧幹燥塔塔體多由不鏽鋼、碳鋼或鋼(gāng)筋混凝土製成(chéng),這些材料(liào)均有親(qīn)水性,易被濕物料(liào)粘附(fù)而結疤。如在噴霧幹(gàn)燥塔易結疤的區域內襯接觸角大於90℃的疏水性材料,特別是高分子材料,可有(yǒu)效地減少噴霧幹(gàn)燥塔結疤的機率,內(nèi)襯(chèn)材料的選擇要根據噴霧幹燥塔工作溫度來確(què)定,如果工作溫度低於100℃,可選擇聚(jù)丙烯、聚(jù)苯乙烯等作為內襯材料,而對(duì)於(yú)工作溫度在100~200℃的情況,應選用聚四氟乙烯。采用高分子材料作為噴塔(tǎ)內襯,設計上要充分考(kǎo)慮內襯層與塔體熱膨脹係數的差異。


2.1.2 合理(lǐ)選擇霧化器:霧化器又稱噴嘴 ,是噴霧(wù)幹燥設備的(de)關鍵部件 ,其結構的不同直(zhí)接影響液體霧(wù)化分散效果(guǒ),進(jìn)而影(yǐng)響微粒的(de)粒徑和性能。膏狀物料粘附(fù)性極強,不易分散,易於使已分散的(de)物料重新粘結成團,導(dǎo)致來不及幹燥而粘壁。同時(shí)膏狀物料中的水份和物料的結合(hé)狀態屬毛細管水、滲透水、吸附水和(hé)結構水,故水份在物料中的(de)傳遞阻力大,如不能設法將物料分散成很小的顆粒以減(jiǎn)少傳熱傳質阻力 ,幹燥時(shí)間的延長(zhǎng)也是造成粘(zhān)壁的重要原(yuán)因。汪建文等采用在(zài)一個噴嘴內實現一次物料三次氣流的(de)二內一外旋轉混合的霧化器,便於拆卸安裝,直徑不超過 10 mm的雜物不會受堵,達(dá)到比較(jiào)理想的霧化(huà)效果,避免膏狀物料噴霧幹燥的粘壁問題。


鑒於粘度高的物料難以霧化,王開潤在(zài)研究(jiū)中藥桔梗浸膏噴霧(wù)幹燥時,主張采用三流體式噴(pēn)嘴代替二流體式噴嘴,並通過提高料液溫度(dù)以降(jiàng)低其粘度、增大氣液比等手段提高霧化效果,達到減輕粘壁的(de)目的。采用四流式霧化噴嘴可使霧滴的比表麵(miàn)積增加10倍,提高霧滴尺寸分布均勻度,提高霧化效果,具有連續調節轉速功能的變頻離心霧化器(qì)非常適宜食用菌多糖噴霧幹燥,可以根據多糖的品種、濃縮液的含固量調節轉速,以改變霧滴大小(xiǎo),達果到少粘或不粘塔壁的效果。


2.1.3 霧化器的正確安裝:氣流式噴嘴和壓(yā)力式噴嘴產生的標(biāo)準(zhǔn)噴霧圖形是一個和(hé)噴嘴軸線(xiàn)對(duì)稱的空心錐 ,霧滴應均勻分布在噴霧錐中。當氣流式噴(pēn)嘴的氣體通道與液體通道軸心不重合,或壓力式噴嘴孔不圓時,產生的霧錐就不對(duì)稱了,霧錐的偏離將導致局部嚴重粘壁。


如果噴霧塔中隻安裝一個噴嘴,則噴嘴的軸線要安(ān)裝在塔的中心線上,即二者重合。如果需要安裝多個噴嘴,則各噴嘴霧矩間不能重疊,通過(guò)調(diào)節噴射(shè)角度(dù)使霧滴不要直接噴射到對麵的壁上。噴嘴(zuǐ)的振動也是產生粘壁(bì)的(de)一個原因,對(duì)於旋(xuán)轉式霧化器,運轉時特別要防止振動。


2.1.4 選用適宜的操作工藝條件:對於氣流式噴霧幹燥塔,操作工藝參數主要涉及幹燥溫度、進料速率和(hé)噴頭壓力。噴霧幹燥塔溫度分為(wéi)進風口溫度和出風口溫度。提高進風口溫度可以增大液滴的蒸發強度,使(shǐ)液滴在接觸塔壁之前表麵就已經固化,可(kě)有效(xiào)地減少粘壁損失,提高產品收率。此外(wài),溫度對顆粒粒徑有較大影響(xiǎng),溫度較低時,溶液霧滴達到過飽和的時間延(yán)長,瞬間成核速度降低,成核數量減少,因此(cǐ),所得微粒粒(lì)徑(jìng)增大,導致幹燥時間延長。進(jìn)風口(kǒu)溫度維持不變時,提高出風口溫度可以縮小進(jìn)出口溫度差,提高熱空氣在塔內的平均溫度,加快幹(gàn)燥速率,有效(xiào)防止粘塔現象(xiàng)。因此,在物料不失活和沒有低熔點粘壁的前提下,適當(dāng)提高幹燥溫度是有利的。


進料速率對幹燥的影響主要體現在蒸發負荷和(hé)霧滴顆粒變化兩個方(fāng)麵。一方(fāng)麵,隨著(zhe)進料速率的增加(jiā),蒸發(fā)負荷增加(jiā),當進風口溫度不變時,出風口溫度降低 ,從而使霧滴與空氣之間的對數平均溫度差Δtm變小,產品含濕量增加引(yǐn)起粘壁;另一方麵,進料速率的增(zēng)加引起霧滴顆粒變大,幹燥所需時間τ與液滴(dī)直徑d之間的關係可用下式表示:


τ=1.04×10-4d1.87   (1)


由式(1)可見(jiàn),霧滴直徑變大,所需(xū)幹燥(zào)時間延長,物(wù)料粘壁就更容易發(fā)生。因此,進料速率應由小到大,逐漸(jiàn)控製在合理範圍內(nèi)。


在(zài)其它條件(jiàn)不變時,提高噴霧(wù)壓(yā)力則有利於霧滴(dī)的細化,因為霧(wù)滴的直徑與噴霧壓力的平方根成反比。


d√p tgα/2 = 常數 (2)

式中(zhōng):d-霧滴直徑 ,m;

 p-噴霧壓力, Pa;

 α-霧(wù)錐角 , rad。


霧滴直徑變小可以(yǐ)加快蒸發的速度,縮短幹燥的時間,從這個角度講有利於避(bì)免物(wù)料粘壁。但另一方麵,噴霧壓力的升高可以(yǐ)提高霧滴的噴射初速度,引起射程的增加,使一(yī)些霧滴在(zài)尚未幹燥前就粘貼在塔壁上。


綜上所述,噴頭壓力也有一個合適範圍,應根據物料性質、 幹燥塔的特征(zhēng)參數合理設置。對於離心(xīn)式噴霧幹燥(zào)器,就應選擇好旋轉盤轉速。


2.1.5 熱(rè)風在塔內的運動狀態:熱風在塔內的運行狀態直接(jiē)影響粘壁狀況。佛明(míng)義等在解決石油化工產品噴霧幹燥(zào)粘壁問題時,采用了順流風和夾帶少(shǎo)量團粒的旋轉風(fēng)相結合的方法,當二者流量(liàng)分別為 180m3/h和120m3/h時,即二者比值1.5時(shí),塔(tǎ)壁衝刷幹淨,取得了滿意(yì)效(xiào)果。實踐證明,在總的進塔熱風量一定的情況(kuàng)下,用於保護層(céng)的風量與用於幹燥的風(fēng)量,兩者的比例會影(yǐng)響霧滴的幹燥(zào)效果。如果保護層的風量過大,反而使塔的粘壁增加,這是因為起(qǐ)幹燥作用的(de)風量減小,霧滴(dī)在(zài)沒徹底幹燥前與內壁接觸而粘附。


采用多段(duàn)氣幕封壁法對解決乳品粘壁有(yǒu)較好的(de)效果。該方法(fǎ)的原理是對常規幹燥塔結構加以改造,采用自上而(ér)下直徑逐漸增(zēng)大的塔(tǎ)壁,並在每段上部沿(yán)周向開若幹個小孔,在塔外增加一層直徑(jìng)不變的外壁,形成一個夾層。冷空氣由風機引入夾層,並通過每段的周向孔射入塔內,射流沿垂直向(xiàng)下方向形成氣幕。如果射流速度、空氣流量適當,每段氣幕可首尾相接。這(zhè)就等(děng)於把塔內壁用氣流封住(zhù),以防止半幹物料粘附在塔壁(bì)上。這套方案在塔體結構上比普通幹燥塔複雜些 ,增加了一定加工量(liàng)。


引風量對粘壁有影響。由於(yú)噴霧幹燥過程是在微負壓(yā)下操作,霧滴能否達到幹燥效果並(bìng)及時抽走幹燥物料取決於引風量。引風量(liàng)適當增加能夠提高噴霧幹燥產(chǎn)率,但如果引風量過(guò)大,霧滴在塔內(nèi)停留(liú)時間(jiān)過短,霧滴就會產生(shēng)半濕物料粘於塔的底部(bù)(即塔錐體);如果引風量過(guò)小,雖然霧滴在塔內(nèi)停留(liú)時間延長,但不(bú)能把幹燥物料(liào)及時抽走,霧滴會粘附於幹燥物料表麵,隨熱風旋轉(zhuǎn)流粘於塔直筒壁上。



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