CN102744010A - 一种喷浆造粒方法 - Google Patents
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Abstract
一种喷浆造粒方法，涉及对晶种进行喷浆造粒、包衣、干燥的技术领域。将物料在设有包括喷嘴、壳体内由下至上依次设有分风室区、分风网板、流化室区和分离室区的流化床床体内进行，物料中各颗粒在流化室区内的一侧具有独立的上升的运动轨迹，在流化室区内的另一侧具有独立的下降的运动轨迹，且各颗粒的所述上升的运动轨迹和下降的运动轨迹连成近似于O字形的环形运动轨迹，在各颗粒的环形运动轨迹中，上升的运动轨迹的流化风速≥下降的运动轨迹的流化风速。本发明可调节其密实度和颗粒的外形，或精确设定所需的密实度和颗粒的外形，容易实现类球形颗粒和实心颗粒的连续化生产、可以达到提高系统稳定性、提高产品品质和收率、降低能耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及对晶种进行喷浆造粒、包衣、干燥的技术领域。
背景技术
目前，以晶种为原料实施流化床造粒、包衣的技术，基于流化化床的形式，结构主要由壳体及壳体内的气体分布网板和喷头构成，根据成品外形和密实度的不同可以分为以下几种技术：
1、制造雪花状颗粒的技术，主要是采用不规则流化的形式，物料在流化床内呈现不规则的运动状态（比如正常的流化床），颗粒之间主要实现“团聚”的造粒原理。
2、制造实心颗粒的技术，主要是采用规则流化的形式（比如转盘形式的麻花状运动），颗粒主要实现“包覆”的造粒原理。
3、制造类球形颗粒的技术，此颗粒介于雪花状与实心颗粒之间，偏向于实心颗粒，颗粒实现“包覆”的造粒原理比例大于“团聚”造粒原理比例。
4、制造“金糖平状”颗粒的技术，此颗粒介于雪花状与实心颗粒之间，偏向于雪花状颗粒，颗粒实现 “团聚”的造粒原理比例大于“包覆”造粒原理比例。
但在具体的实践中，一台流化床设计制作好后，常表现出以下缺点：
1、功能比较单一，只能实现其中一种颗粒形态，在一台流化床设备中可以实现以上四种颗粒的技术实现不了，在大生产时，更没法精准设定颗粒的密实度和外形。
2、越实心的颗粒、产量越大时，在连续化生产时，依靠流化床技术越难以实现。
特别是在类球形颗粒和实心颗粒技术的连续化喷浆造粒生产过程中，容易出现晶种无选择的一起长大，或越大晶种生长越快的缺点，系统内粉尘和小颗粒较多；越实心的颗粒、越依赖机械力量的作用，使用机械力量后又出现粉尘更多、床层温度过高现象。
因为系统内颗粒无智能化的越小生长越快、粉尘多、温度高，造成缺点有：系统稳定性降低，连续生产时间只有7天左右；耐温性低的物料因为床层温度高产生变性、造成产品品质降低；越实心颗粒、生产越困难，并且返料量最少达40%以上，收率更低；系统能耗较高。
3、在以上现有四种技术里，如设置内换热器后，其缺点更为明显：
内换热器设置比较困难，添加上内换热器后，因物料与内换热器之间运动规率为无规则性，相对运动速度偏小；湿物料一般会快速与内换热器接触，容易粘附在内换热器表面；造成内换热器的换热系数比较小，造成内换热器的需要面积加大并造成流化阻力较大、能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种对晶种进行喷浆造粒、包衣、干燥，可以精确设定其密实度和颗粒外形的方法，并且可以达到提高系统稳定性、提高产品品质和收率、降低能耗的目的。
本发明的技术方案是：将物料在设有包括喷嘴、壳体内由下至上依次设有分风室区、分风网板、流化室区和分离室区的流化床床体内进行，其特点是：物料中各颗粒在流化室区内的一侧具有独立的上升的运动轨迹，在流化室区内的另一侧具有独立的下降的运动轨迹，且各颗粒的所述上升的运动轨迹和下降的运动轨迹连成近似于O字形的环形运动轨迹，在各颗粒的环形运动轨迹中，上升的运动轨迹的流化风速≥下降的运动轨迹的流化风速。
本发明由于上升的运动轨迹的流化风速不小于下降的运动轨迹的流化风速，可使物料中大小不同的各颗粒实现各自的运动轨迹，小大颗粒分别实现大小不同的运动轨迹，在同一流化床内通过采用不同的上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比，可调节其密实度和颗粒的外形，或精确设定所需的密实度和颗粒的外形，容易实现类球形颗粒和实心颗粒的连续化生产、可以达到提高系统稳定性、提高产品品质和收率、降低能耗的目的。
本发明的优点：
1、系统稳定性：解决了颗粒无限生长、实现越小颗粒智能化生产越快、系统内粉尘极大降低、颗粒“过喷”问题，可以采用更低的流化床层温度，因这些现象导致的系统不稳定问题不再存在。
2、产品品质：因为可以采用低的流化床层温度，耐温性低的产品品质得以提升。
3、收率：因系统内粉尘极大降低，收率得以提高。
4、能耗：因流化床层温度降低（热风和内换热器的有效温差从而增大），风的流化阻力降低，从而电、蒸汽的能耗得以降低；因为喷雾区的物料不停更新，喷嘴的雾化阻力降低、单个喷嘴可以采用更大的雾化量，从而需要的雾化能量消耗降低。
当本发明所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1时，可实现雪花状颗粒。
当本发明所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1～3时，可实现金糖平状颗粒；
当本发明所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为3～10时，可实现类球形颗粒；
当本发明所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为10～30时，可实现实心颗粒形态。
本发明的喷嘴最好布置在物料中所有颗粒的环形运动轨迹的外侧。如可将喷嘴设置在最小颗粒的环形运动轨迹的上方，也可在所有颗粒的环形运动轨迹的下方。都能促进各环形运动轨迹的形成，还可起到加速的作用。
在所述物料中较小颗粒的环形运动轨迹下部布置加温区，且所述加温区的大部分布置在所述物料中较小颗粒所在的环形运动轨迹的下降的运动轨迹中。可以实现加温区的加热器件表面传热气膜不断破坏更新，传热系数增大。
本发明利于形成上升的运动轨迹的流化风速≥下降的运动轨迹的流化风速的方法有至少但不限于以下几种：
本发明还可使所述物料中较小颗粒所在的环形运动轨迹的上部呈偏心状，在流化室区上部随着高度的不同，出现流化速度的梯度分布，促使环形运动轨迹上部运动速度加快，喷嘴喷雾区内物料更新加快，雾化能量消耗更低。
分风网板在相对所述物料颗粒的环形运动轨迹的下降的运动轨迹的区域横截面呈V形。本方法还可促使环形运动轨迹的下部轨迹运动速度加快，防止分风网板处物料结床等不良流化现象发生。
在流化室区的下方分别设置上升区进风口和下降区进风口，所述上升区进风口相对于环形运动轨迹中上升的运动轨迹区域布置，所述下降区进风口相对于环形运动轨迹中下降的运动轨迹区域布置。分别由上升区进风口、下降区进风口单独供风，方便调节风速比，也更有利于调节和精确设定成品密实度与外形。
以上实施方案为了更有利于调节成品密实度与外形，增加了调节装置，此调节装置为现有技术，采用机械式搅拌、切割、打碎原理，施以机械能量作用一颗粒表面或颗粒之间，以实现目的。
为了更大产量的实现生产、设备制造的方便，促使O形轨迹的生成，更好的实现本发明目的，以上所有实施方案均以物料运动的轨迹呈现双O形比较好。
附图说明
图1为本发明的第一种结构示意图。
图2为本发明的第二种结构示意图。
图3为本发明的第三种结构示意图。
图4为本发明的第四种结构示意图。
图5为本发明的第五种结构示意图。
图6为本发明的第六种结构示意图。
图7为本发明的第七种结构示意图。
图8至图11为不同颗粒形状的粒子图片。
图中1为分风室区，2为分风网板，3为流化室区，4为分离室区，5为排风口，6为进风口，7为内换热器，8为调节装置，9为喷嘴，10为“类长O”形运动轨迹，11为物料流化上升区，12为物料流化下降区，13为类“扁O”形运动轨迹，14为下降区进风口，15为上升区进风口，16为上升区与下降区的分界线。
具体实施方式
如图1至7所示，本发明物料的喷浆造粒依靠流化床来实现。
流化床的床体由壳体组成，壳体内由下至上依次设有分风室区1、分风网板2、流化室区3、分离室区4，床体上还设有喷嘴9、排风口5。本发明特点是：物料中各颗粒在流化室区3内的一侧具有独立的上升的运动轨迹，另一侧具有独立的下降的运动轨迹，且各颗粒的上升的运动轨迹和下降的运动轨迹连成近似于O字形的环形运动轨迹，在各颗粒的环形运动轨迹中，小颗粒实现“类长O” 环形运动轨迹10，大颗粒实现“类扁O” 环形运动轨迹13，本发明通过控制或精确设定，可使上升的运动轨迹的流化风速≥下降的运动轨迹的流化风速。
根据现有技术，实现物料流化上升的运动轨迹11的流化风速大于或等于下降的运动轨迹12的流化风速的方法有多实施形式，举例有：
如图1所示，在平面形分风网板2上宽度A的开孔率大于宽度B的开孔率，开孔率每提高一倍，风速几本就增加一倍。图中，宽度A的上方为上升区11，宽度B的上方为下降区12，宽度A与宽度B有一理论分界线16。
进风口6除所有图中所示外，进风口6按现有技术可在分风室的下方或右方。
本发明通过以上方案，这样小颗粒就容易经过喷嘴9的雾化区、生长机会大，而大颗粒不容易经过喷嘴的雾化区、生长机会小、甚至没有；上升区11和下降区12的风速接近时，实现雪花状颗粒的生产；上升区11流化风速大于下降区12的流化风速时，随着大于程度的增加，颗粒的形态逐步变化为雪花状颗粒――金糖平状颗粒――类球形颗粒――实心颗粒。
当上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1时，可实现如图8所示的雪花状颗粒，典型应用：各种冲剂。
当上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1～3时，可实现如图9所示的金糖平状颗粒，典型应用：糖粉。
当上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为3～10时，可实现如图10所示的类球形颗粒，典型应用：氨基酸颗粒。
当上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为10～30时，可实现如图11所示的实心颗粒形态，典型应用：尿素、复合肥。
一、从图1可以看出：
1、喷嘴9设置在“类长O”形10轨迹的上部，优选的是设置在“类长O”形10轨迹的上方偏向颗粒下降区12，便于和加快物料沿轨迹10运动，越小的颗粒越容易向上从而经过喷嘴9的喷雾区，越大的颗粒越不容易向上，从而经过喷雾区长大的可能性就小，从而实现智能化的越小颗粒生长越快，系统内粉尘量自然极大降低。
2、物料经过喷嘴9的喷雾区后，总体定向向下流走，喷在物料颗粒表面的雾滴水份蒸发，单个物料颗粒此时温度迅速降低，在向下流走的过程中，颗粒被二次加热、进一步烘干，避免颗粒表面来不及干燥而在分风网板上死床、或粘附在内换热器表面造成换热系数降低；同时分离室区4内的排风温度显然可以更低，而不用担心流化物料温度过低而造成的死床现象。
3、上升区11流化风速大于下降区12的流化风速时，随着大于程度的增加，物料颗粒沿“类长O”形10和“类扁O”形13轨迹运动速度越高，物料颗粒在喷雾区停留时间越短，更新越快，单个颗粒不易被“过喷”而互相团聚造粒，从而类球形颗粒和实心颗粒的生产更容易实现。
4、在物料的较小颗粒所在的环形运动轨迹的下部布置如内换热器7的加温区，且加温区布置的大部分在较小颗粒所在的环形运动轨迹的下降的运动轨迹中时，这样可以实现内换热器表面传热气膜不断破坏更新，传热系数增大：设置上内换热器7后，物料总体向下流动，与内换热器7相对运动速度加大，同时物料因不易粘附在内换热器7表面，可提高内换热器7换热系数大大增加。
5、因为能耗方面优点为因内换热器7换热的系数提高，电、蒸汽的能耗得以进一步降低。额外的优点为因为此种内换热器7的设计，上升区11的流化阻力降低、下降区12的流化阻力增大，促使“类O”形的运动轨迹更易形成，进一步增强巩固了本发明目的。
二、如图3可见：
在流化室区3上部的“类长O”形10上部出现偏心，在流化室区3上部随着高度的不同，出现流化速度的梯度分布，促使“类长O”形10轨迹上部运动速度加快，即“类长O”形轨迹更容易形成，喷嘴喷雾区内物料更新加快，雾化能量消耗更低。
三、如图4可见：
分风网板2在相对物料颗粒的环形运动轨迹的下降的运动轨迹12的区域横截面呈V形设计，可促使“类长O”10形和“类扁O”形13下部轨迹运动速度加快，防止分风网板处物料结床等不良流化现象发生。
四、如图2还可见：
将图1的进风口6分解，如图2所示，在流化室区3的下方分别设置上升区进风口15和下降区进风口14，上升区进风口15相对于环形运动轨迹中上升的运动轨迹11区域布置，下降区进风口14相对于环形运动轨迹中下降的运动轨迹12区域布置。
上升区进风口15的风压大于下降区进风口14的风压，平面形分风网板2处阻力与流化风速的关系，采用现有技术计算。
有利于调节上升的运动轨迹11区域流化风速与下降的运动轨迹12区域的流化风速比值，也更有利于调节和精确设定成品密实度与外形。
五、从图1至4还可以看出：
也是为了更有利于调节成品密实度与外形，增加了调节装置8，此调节装置8为现有技术，具体可采用机械式搅拌、切割或打碎设备。
六、从图5、6可见：
本发明特征点，不局限于以上实施方式，依靠现有流化床形式，还有别的表现形式，比如：
为了更大产量的实现生产、设备制造的方便，促使“类长O”形和“类扁O”形轨迹的生成、沿两种轨迹运动速度调节的方便，更好的实现本发明目的，以上所有实施方案均以物料运动的轨迹呈现双“类O形”比较好，优选方案是小颗粒呈现双“类长O”形10、大颗粒呈现双“类扁O”形13。
应用于喷浆包衣时，或不追求连续式生产要点时，喷嘴也可以设置在“类O形”的下部，如图六所示。另外的实施方案，结合现有流化床形式，此时喷嘴也可以设置在其余地方，搅拌装置8也可以设置在其余地方。
七、图7为本发明的基本形式，没有设置内换热器7。
Claims (10)
1.一种喷浆造粒方法，将物料在设有包括喷嘴、壳体内由下至上依次设有分风室区、分风网板、流化室区、分离室区的流化床床体内进行，其特征在于：所述物料中各颗粒在流化室区内的一侧具有独立的上升的运动轨迹，在流化室区内的另一侧具有独立的下降的运动轨迹，且各颗粒的所述上升的运动轨迹和下降的运动轨迹连成近似于O字形的环形运动轨迹，在各颗粒的环形运动轨迹中，上升的运动轨迹的流化风速≥下降的运动轨迹的流化风速。
2.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1。
3.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为1～3。
4.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为3～10。
5.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述上升的运动轨迹的流化风速与下降的运动轨迹的流化风速之比为10～30。
6.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述喷嘴布置在物料中所有颗粒的环形运动轨迹的外侧。
7.根据权利要求6所述喷浆造粒方法，其特征在于：在所述物料中较小颗粒的环形运动轨迹下部布置加温区，且所述加温区的大部分布置在所述物料中较小颗粒所在的环形运动轨迹的下降的运动轨迹中。
8.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：所述物料中较小颗粒所在的环形运动轨迹的上部呈偏心状。
9.根据权利要求1所述喷浆造粒方法，其特征在于：分风网板在相对所述物料颗粒的环形运动轨迹的下降的运动轨迹的区域横截面呈V形。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述喷浆造粒方法，其特征在于：在流化室区的下方分别设置上升区进风口和下降区进风口，所述上升区进风口相对于环形运动轨迹中上升的运动轨迹区域布置，所述下降区进风口相对于环形运动轨迹中下降的运动轨迹区域布置。
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