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喷雾干燥设备详细介绍和分析
发布时间:2020-04-29   点击次数:766次

压力喷雾干燥塔

1、工作原理:

    喷雾干燥塔的工作过程是物料通过高压泵或离心机的机械作用,使其克服表面张力,分散成雾状微粒(增大水分蒸发面积,加速干燥过程),同时与热载体—热空气接触,热空气的热能传给雾滴,使其中的水分瞬间蒸发,物料中的固体物质被干燥成粉末,而雾滴中蒸发出来的水分被换热后的空气带出,经过除尘后通过离心风机排入大气。

          在这一过程中,液滴的干燥,首先获得周围介质给的热量,使其表面的水分蒸发,这在液滴表面到其中心出现了浓度梯度和水蒸汽压力梯度,这使内部水分由中心向表面扩散,趋向平衡,但平衡只有到蒸发结束才能达到,液滴越小,水分扩散的距离越小,速度加快,时间减少,完成这一工程,必需具备两个条件:不断有热量传递给液滴,另一液滴的水分不断传递给空气,并迅速带走,才能保证蒸发的迅速进行,首先是前者,没有热量的传递,就不会有质量的传递,喷雾干燥的雾化器作用是使物料雾化成细小液滴,增大热传递面积,当然使质量(水分)传递的路程缩短,加速传递速率。

    液滴表面水分汽化很快,速度恒定,内部水分向表面扩散的速度越来越慢,汽化速度也由快而慢,前者叫恒定干燥,后者叫降速干燥。

2、分类:

    (1)喷雾干燥塔按其进料形式分为离心喷雾干燥塔和压力喷雾干燥塔。我们重点推广压力喷雾干燥塔。

    (2)按照干燥塔排风形式分可为塔体上排风干燥塔、塔体下部扩充排风干燥塔、塔锥底口大弯管排风干燥塔。

    (3)按照塔的捕粉形式分为偏心袋式除尘、圆周袋式除尘、单(两)级旋风除尘、单级袋式除尘、旋风加袋式两级除尘、旋风加袋湿式两级除尘喷雾干燥塔。其中偏心袋式除尘、圆周袋式除尘干燥塔为与塔体连体形式。

3、系统工程:

    干燥塔还可以配套细粉附聚、多喷枪附聚造粒、成品风力输送和振动流化床等系统或设备。为了提高设备操作安全性,在塔体安装防爆门和塔内及排风温度超()高温报警装置。对要求较高的用户可提供自动控制系统。针对不同物料的干燥特性、蒸发量、热源等情况,设计符合产品干燥的工艺流程。

4、设备优点:

    (1)、适于热敏性物料干燥。干燥过程非常迅速,一般在1~3秒钟内完成,此时干燥的湿球球温度为50~60℃(进风温度160℃~200℃),在装有连续出粉装置时,产品在设备内停留时间仅15~30秒,可保持良好的复原因、色泽和风味。

    (2)、热效率较高。主要干燥过程处于50~60℃湿球温度环境中,容许进入设备的热空气的温度比其它方法高,可达到300℃以上。

    (3)、制造设备的材料没有严格的要求,物料是和热空气直接接触,在空间完成干燥过程,干燥后的粉尘才和设备接触。

    (4)、产品离开设备时已适于包装,不需要粉碎。

    (5)、干燥过程是在密闭状态下进行,可保证产品和车间卫生。

    (6)、生产率高,工作人员少。(与用真空干燥生产麦乳精比较)适于大规模连续生产。

5、设备缺点:

    (1)、设备体积大(尤其是进风温度160℃以下,使用卧式喷雾干燥或离心喷雾要干燥时),占地面积大,要求高层车间。

    (2)、物料雾化设备和粉尘回收设备较复杂,昂贵。

    (3)、电能消耗较多。为保证产品的水分含量,废气中的湿含量不能高,一般在30~40克/公斤干空气,这使消耗的风量增大,多耗了电能。

6、立式压力和离心喷雾法比较:

立式压力喷雾干燥法和立式离心喷雾干燥法的优缺点

项      目

立式压力喷雾干燥法

立式离心喷雾干燥法

蒸发强度

5~8 kg/m3·H

≤3 kg/m3·H

有效容积

干燥器直径

雾化器功率

操作维护

剩料

噪音震动

雾化器安装

卫生

物料泄漏

漏油

产品质量

冲调性

较好

保存性

较长

均质作用

稍有

颗粒大小

较粗

密    度

0.6~0.7  g/ml

0.46~0.55 g/ml

空气含量

7~10%

16~22%

7干燥塔在不同形式的捕系统时,各自的优缺点如下:

捕粉形式

优    点

缺    点

单级袋式除尘器

(偏心或圆周布袋)

投资少,设备简单,系统阻力小,配用排风机功率比进风机大30%左右,捕粉效率高,可达99.8%以上。

工作中要定时清理,不能连续长期运行,更换和清洗布袋工作繁重。最长工作3~5天,由于要等袋虑室冷却才能进人,更换一次4人约需要一天时间。经济效益低,劳动强度大。不同粒度的粉不能分开,产品溶解度低。

单级旋风除尘器

投资少,设备简单,系统阻力小,配用排风机功率比进风机大50%左右。设备可连续工作,没有更换和清洗布袋的繁重工作。可进行细粉附聚。

捕粉效率低,≤97%,跑粉情况比较严重,不符合经济和环保要求。

两级旋风除尘器

设备比较复杂,系统阻力大,配用排风机功率比进风机大90%左右,捕粉效率有一定提高。设备可连续工作,没有更换和清洗布袋的繁重工作。可进行细粉附聚。

捕粉效率低,≤98%,操作不当时,有跑粉情况,不符合经济和环保要求。

旋风除尘器

加水沫除尘器

设备比较复杂,系统阻力很大,配用排风机功率比进风机大100%左右,捕粉效率有一定提高。设备可连续工作,没有更换和清洗布袋的繁重工作。可进行细粉附聚。

捕粉效率比较高,≤99%,无跑粉情况,符合经济和环保要求。喷淋水可以用于前期磨浆。

旋风除尘器

加脉冲反吹袋式除尘器

设备比较复杂,系统阻力较大,配用排风机功率比进风机大80%左右,捕粉效率高。由于旋风分离器捕集了96%左右的粉尘,袋式除尘器负荷很轻,设备可连续长期工作15天以上。在生产不加糖产品时,可连续工作一个月以上。捕粉效率高,可达99.8%以上。旋风和袋式除尘器的细粉经过重新从塔顶回到塔内附聚,成为较大颗粒,提高了豆粉的溶解度,同时一个出粉口,减少了粉的损失,使操作更容易。

生产加糖豆粉时,经过15天左右需要更换和清洗布袋。由于袋滤器为单独机构,更换时间约为4人(两人一台)约需要两个小时时间。

8我公司压力喷雾干燥塔的特点

    (1)采用1-17喷枪结构设计,各喷枪喷出的雾滴相互碰撞,聚合成中空的大颗粒,提高了产品的速溶性。

    (2)采用18—30MPa高压喷雾,物料充分雾化,与热风充分接触,增大了受热面积,提高了热效率,产品瞬间干燥。

    (3)分风装置采用多个可调节的风筒,确保进入塔内的气流垂直向下,不会偏流,无涡流。这样就最大限度地减少了粉尘挂壁。

    (4)排风部分采用四点上排风,风到达底部形成180度大回转,增加了物料的干燥时间,有效地利用了热空气。设备排风均匀,减少了粉尘挂壁,进入旋风分离器的粉尘夹量减少,提高产品得率。

    (5)旋风和袋式除尘器的细粉经过重新从塔顶回到塔内附聚,成为较大颗粒,提高了豆粉的溶解度。同时保护了环境。

    (6)塔体内的粉从锥节底口进入振动流化床内,被二次干燥、造粒和冷却。改善了产品质量,提高了溶解度。

    (7)冷却的粉进入振动筛分机筛分后就可以包装了。产品只有一个出粉口,减少了粉的损失,使操作更容易。设备结构紧凑。

    (8)采用冷凝水预热冷空气的方法,回收了余热,另外也提高了换热器的使用寿命。

    (9)塔体为带有锥节的圆柱体,没有其它复杂结构,便于清扫或清洗。

    (10)塔体设安全防暴门和爆炸通道,防止操作失误引起设备粉尘爆炸。

    (11)在干燥塔的锥节、袋式除尘器的锥节和旋风分离器的锥节最下部设置空气锤,采用脉冲控制仪使其间歇顺序启动,及时有效震落锥节可能存在的积粉。

    (12)为了利于粉尘在锥节的下落,塔锥角不大于42°。

    (13)根据各个系统的控制要求,在仪表箱上直接启动和控制各机电设备,并有进风温度、排风温度、塔内温度、塔体负压、流化床进风温度、流化床负压显示。

10、适用范围:

    (1)、无机物:冰晶石、氮化铝、二氧化锆、二氧化锰、氟化钾、高岭土、硅酸钙、磷酸铵、氯化钙、钛粉、氧化铬。

    (2)、高分子聚合物:PE、PVC。

    (3)、食品和饲料添加剂:奶粉、豆粉、茶粉、咖啡、色素、蛋粉、纯胶、大豆分离蛋白、大豆组织蛋白、大豆蛋白肽、麦芽糊精、植脂末、异麦芽低聚糖、淀粉酶、复合氨基酸、酵母粉、酵母提取物、酪蛋白酸钠、L-赖氨酸盐、血球蛋白、血浆蛋白。

    (4)、化学助剂:AcR、白炭黑、碱式硫酸铬、十二烷醇硫酸钠。

    (5)、医药:中药浸膏。

    (6)、染料:分散染料、还原染料、硫化黑、酸性湖蓝A。

    (7)、化肥:尿素。

11、设备流程图

(一)上排风干燥塔(直段高与直径比>1.25)

        

    按照热风与物料的运动方向区分,下排风塔为顺流干燥方式,而上排风塔为混流干燥的改变,是这两者最大的区别。因此,压力式上排风喷雾干燥塔比下排风塔的优越性在于:

    1)节约能源:由于上排风塔的回风室在上部是塔的高负压区,在蒸发的过程中,高负压蒸发就降低了蒸发温度,温度的降低就节约了蒸汽,节约了能源。上排风塔蒸发1公斤水分仅耗蒸汽2.8~3.0kg,节约蒸汽8~10%;

     2)节约建筑投资:同种规格设备,上排风塔比下排风塔建筑高度降低5~7m。

     3产品质量好:上排风塔粉的颗粒均匀,较大的颗粒和较小的颗粒少。由于粉的干燥区是高负压区,粉的干燥是低温干燥,使得粉中各种维生素破坏较小,蛋白也没有变性。另外由于粉在干燥过程中受热时间相对下排风塔在高温区时间短,使其冲色泽、颗粒度、冲调性都较好。

    4清洗方便:塔体结构简单,制造方便。由于塔的柱体和锥体直接连接,各角度连接都圆滑过度,清洗时没有死角,打开塔门后可方便地清洗每个与粉尘接触的部位。

    5减少排污量和节约能源降低劳动强度下排风塔塔内不能形成环形风幕,塔壁挂粉严重,每天都要刷塔。刷塔增加物料的损失又浪费了大量的热水。不但消耗了能源还增加了排污量。而上排风塔干燥是混流干燥,雾滴的流程是恒速干燥期为顺流,降速期为混流排风,风到达底部形成180度大回转,使干燥中的物料和空气分离,风在急速向上运动中在塔壁形成大的环形风幕,干燥时塔内形成了环形风幕,控制了塔壁挂粉现象,可以十多天清洗一次塔,这样就减少了排污量,还节约了能源,同时降低了工人的劳动强度。

(二) 下部扩散排风干燥塔

        

    下部扩散排风干燥塔的优势:物料为顺流干燥,由于塔体有效干燥段较长,物料行程长,干燥时间充足,适合于高粘度,高糖度和高脂肪的物料。如:配方奶粉、加糖豆粉、咖啡、纯胶、大豆蛋白肽、异麦芽低聚糖、L-赖氨酸盐、血球蛋白、血浆蛋白等物料,适合低聚糖和玉米浆等物料的喷雾干燥。

(三) 锥底排风干燥塔

       

    锥底排风干燥塔的优势:物料为顺流干燥,物料与热风接触时间长,物料行程长,干燥时间充足,热利用率高。适合于低粘度,低糖度和低脂肪的物料。如:大豆分离蛋白、米蛋白、麦芽糊精等物料。

                                   安达市天宏乳品机械制造有限公司

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