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 | ||
技 术 参 数 | 蒸发强度 | 5~8 kg/m3·H | ≤3 kg/m3·H | |
有效容积 | 小 | 大 | ||
干燥器直径 | 小 | 大 | ||
雾化器功率 | 大 | 小 | ||
生 产 管 理 | 操作维护 | 难 | 易 | |
剩料 | 有 | 无 | ||
噪音震动 | 小 | 大 | ||
雾化器安装 | 易 | 难 | ||
卫生 | 物料泄漏 | 有 | 无 | |
漏油 | 无 | 有 | ||
产品质量 | 冲调性 | 较好 | 好 | |
保存性 | 较长 | 短 | ||
均质作用 | 稍有 | 无 | ||
颗粒大小 | 较粗 | 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粉系统时,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。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,是这两者大的区别。因此,压力式上排风喷雾干燥塔比下排风塔的*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。
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