CN103277985A - 多级喷雾流化干燥设备 - Google Patents

Abstract

本发明多级喷雾流化干燥设备涉及的是一种上排风多级喷雾流化干燥设备，适用于乳制品、微囊化香精、咖啡伴侣，蛋黄粉，果蔬粉等各类不同特性的物料作理想的干燥设备。包括多级喷雾干燥塔、塔内置流化床，旋风分离器、布袋除尘器、外置流化床、主塔送风机、主塔送风过滤器、主塔送风加热器、塔内置流化床送风机、内置流化床送风加热器、内置流化床送风过滤器、外置流化床送风机、外置流化床送风加热器、外置流化床送风过滤器、布袋除尘器尾气排放机、布袋除尘器细粉送风机、布袋除尘器细粉送风过滤器、主塔星型卸料阀、布袋除尘器星型卸料阀、产品粉料分配器、原料送料计量泵、原料液缓冲罐和余热回收器。

Description

多级喷雾流化干燥设备

技术领域

本发明多级喷雾流化干燥设备涉及的是一种上排风多级喷雾流化干燥设备，适用于乳制品、微囊化香精、咖啡伴侣，蛋黄粉，果蔬粉等各类不同特性的物料作理想的干燥设备。

背景技术

目前的喷雾干燥设备为上进风下排风的顺流干燥系统，尚且存在热风停留时间短,浪费能源及难以制备无尘颗粒物料的缺点。上进风下排风的传统喷雾干燥系统，只能满足对于大多数干燥物料粒径分布要求不高的物料的干燥，其粒径分布广而且还有粉尘混于一体。但对于一些希望得到干燥物料的粒径分布比较均一，又不希望物料中混有较多比例粉尘的干燥物料而言，传统的上进风下排风的喷雾干燥系统就难以满足要求。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种多级喷雾流化干燥设备，改了传统的上进风下排风的顺流干燥系统，变成了上进风且上排风的混合流干燥形式。此外还在喷雾干燥塔内设计了内置流化床，及细粉返回塔内进行附聚造粒有特色的设计，其中细粉返回塔设计中既可将细粉送至塔上进行附聚造粒，也可将细粉返入塔下部，在塔下部与塔下部特殊设计的三流体高压喷嘴喷出的雾滴进行碰撞附聚造粒。此外，所述的系统中还特别设计了外置流化床，这样就具备能理想地干燥各类不同特性的物料。诸如高脂肪含量、热稳定差、具有热塑性、易湿及高含量有粘性的物料。如乳制品、微囊化香精、咖啡伴侣，蛋黄粉，果蔬粉等。所述的系统中干燥塔内壁设计了冷风夹套降温定温装置，以确保类似糖类产品干燥的细粉粘壁软化的现象，在过滤器的优化设计中除初效、中效及精效过滤器外，对食品级及药品级产品还增设了活性炭过滤等，确保了产品质量绝对不被热载体污染。

由于多级喷雾流化干燥设备（上排风）中的诸多优化设计它可以应用于多种类型产品，特别是传统干燥技术很难做到粉末成形的产品物料，并且我们阳光干燥会根据工业发展的需要持续改进其设计，比如符合环保标准，提高产品质量，节能降耗，易于操作等等。

多级喷雾流化干燥设备是采取以下技术方案实现：

多级喷雾流化干燥设备包括多级喷雾干燥塔、塔内置流化床，旋风分离器、布袋除尘器、外置流化床、主塔送风机、主塔送风过滤器、主塔送风加热器、塔内置流化床送风机、内置流化床送风加热器、内置流化床送风过滤器、外置流化床送风机、外置流化床送风加热器、外置流化床送风过滤器、布袋除尘器尾气排放机、布袋除尘器细粉送风机、布袋除尘器细粉送风过滤器、主塔星型卸料阀、布袋除尘器星型卸料阀、产品粉料分配器、原料送料计量泵、原料液缓冲罐和余热回收器。

所述的主塔送风机的出口经管道与主塔送风过滤器的入口相连，主塔送风过滤器的出口经管道与主塔送风加热器的入口相连接，主塔送风加热器出口经管道与多级喷雾干燥塔的上部热风入口相连接。

所述的塔内置流化床送风机的出口经管道与塔内置流化床送风加热器的入口相连接；内置流化床送风加热器的出口经管道与内置流化床送风过滤器的入口相连接。内置流化床送风过滤器的出口经管道与塔内置流化床的入口相连接。

所述的外置流化床送风机的出口经管道与外置流化床送风加热器的入口相连接；外置流化床送风加热器的出口经管道与外置流化床送风过滤器的入口相连接；外置流化床送风过滤器的出口经管道与外置流化床的热风进口相连接。

所述的多级喷雾干燥塔顶端热风出口经管道与旋风除尘器上部热风进口相连接，与外置流化床的出口经管道出来的管道也一同与多级喷雾干燥塔热风出口来的管道连接到一起，并同样经管道与旋风除尘器上部进风口相连接。

所述的旋风除尘器的上部热风出口经管道与布袋除尘器的入口相连接。

布袋除尘器的出口经管道与余热回收器的入口相连接，余热回收器的出口经管道与布袋除尘器排风机的入口相连接。布袋除尘器排风机的出口经管道排空。新风经余热回收器的出口经管道与主塔送风机进口相连接。

所述的布袋除尘器细粉送风机的出口经管道与布袋除尘器细粉送风过滤器的进口相连接，布袋除尘器细粉送风过滤器的出口经管道与产品粉料分配器的新风入口相连接；产品粉料分配器的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔底部粉料进料口和多级喷雾干燥塔顶部粉料进料口相连接；布袋除尘器星形卸料阀的出口经管道与产品粉料分配器的进料口相连接。

所述的多级喷雾干燥塔底部出料口经管道与主塔星形卸料阀的进口相连接，主塔星形卸料阀的出口管道与外置流化床的进料口相连接。外置流化床的出口经管道与成品包装机相连接。

自配料工序来的原料液体经管道与原料液体经管道与原料送料计量泵的进料口相连接，原料送料计量泵的出口经管道与原料液缓冲罐的进口相连接，原料汇缓冲罐的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔的顶部原料进入口相连接，及与多级喷雾干燥塔的底部原料进入口相连接。

多级喷雾干燥塔塔顶部进料口采用塔顶原料分配器、多喷枪结构设计，即在多级喷雾干燥塔塔顶装有原料分配器，在多级喷雾干燥塔塔顶内装有若干个喷枪，原料分配器通过管道与若干个喷枪连接，每个喷枪上装有高压螺旋雾化器喷嘴，多级喷雾干燥塔底部原料液进入口采用塔底三流体高压螺旋雾喷嘴。原料分配器具有压力缓冲罐，压力缓冲罐上装有压力表。

多级喷雾干燥塔内壁设计置有夹套冷却装置，来自塔顶的满足高于多级喷雾干燥塔上排风组分露点的恒温冷空气（比温度高于排风露点且远低于塔顶热风温度故称之为冷风）进入多级喷雾干燥塔顶部的塔内壁冷却空气入口，冷空气经多级喷雾干燥塔内壁循环系统后由干燥塔下部塔内壁冷却系统出口排出至尾气回收工序。

本发明所述多级喷雾流化干燥设备（上排风）工作原理及其特点：

1、多级喷雾干燥塔内空气流模型为混合流模式。干燥塔顶中心高速热气流垂直向下流动，塔顶设置了分风装置，采用多个可调节的风筒设计来实现，确保进入塔内的热气流垂直向下，不偏流，无涡流的流体动力学设计。当热流扩散到达锥体底部后折流返回向上，这样就实现了对喷出物料方向而言的热空气流动方向先顺流后逆流的混合流模式。

2、多级喷雾干燥塔内排风部分采用了四点向上排风。正是采用了四点向上排风设计，才完成了热气流逆流的这一过程。使得热风到达底部形成180度大回转，使干燥形成的物料与空气分离，热空气在向上运动中形成环形风幕，使得潮湿粉末与塔壁隔离。这样就最大限度地减少了粉尘挂壁现象。

3、多级喷雾干燥塔内采用了塔顶四喷枪结构。每个喷枪上装有高压螺旋雾化喷嘴，各喷枪喷出的雾滴相互碰撞，均匀地分布在塔顶热风口中心，使得热风与雾滴充分混合。由于高压喷雾所获得的雾滴其分散效果好，比表面积高，所以传热速率高。以至于使雾滴内部与外部均得到了水分的快速汽化，所以获得了中空的大颗粒。

4、系统采用了细粉返塔附聚造粒，从旋风分离器捕集的细粉通过正压风根据不同的物料特性及产品粒度要求可分别或同时送到塔底或塔顶雾化区进行粉体的重新附聚与造粒；在塔底细粉被送至内置流化床上部沸腾区，该区配有高压三流体雾化喷嘴，细粉与液滴，细粉与湿颗粒均能相互碰撞而附聚形成较大颗粒后随热气流而进入内置流化床；而在塔顶则把细粉送至雾化区上部热风区内，在向下的热风及重力的双重作用而向下运动与雾化区液滴相互碰撞，完成了附聚造粒过程，形成的大颗粒随热风同样进入塔内置流化床。

5、雾化喷嘴采用了低温气流保护，以防止喷嘴密封件因高温而导致失效。

6、多级喷雾干燥塔新风过滤系统，其中包括主塔送风过滤器、内置流化床送风过滤器、外置流化床送风过滤器、布袋除尘器细粉送风过滤器，采用了活性炭吸附过滤的强化设计，对于处理一些食品，药品等卫生等级要求较高的物料。不但在新风过滤中采用了初效过滤器，中效过滤器及高效过滤器 ，而且还采用了活性炭吸附过滤的强化设计，用以清除空气中有机物等细微粒物对物料的污染。

7、本发明系统采用了余热回收，尾气经余热回收器，用新风将其热量回收送至主塔送风机，可节能10%-15%。

为了获得无尘颗粒物料及粒径分布窄的物料，本发明采用上进风上排风（简称上排风多级喷雾流化干燥设备）多级喷雾流化干燥设备。因为该系统中可以完成粉尘物料返回塔中重新造粒的功能，从而获得无尘颗粒物料的功能。

由于本发明所述多级喷雾流化干燥设备采用了一系列的优化设计组合，所以该系统具备了能理想地干燥各类不同特性物料的能力，诸如高脂肪含量，热稳定性差，具有热塑性，易吸湿及高湿含量，有粘性的物料等都能得到满意的符合环保及质量保证的干燥处理。如乳制品，微囊化香精，咖啡伴侣，蛋黄粉，果蔬粉等。

附图说明

   以下将结合附图对本发明作进一步说明：

   图1是多级喷雾流化干燥设备示意图。

具体实施方式

参照附图1 ，多级喷雾流化干燥设备包括多级喷雾干燥塔1、塔内置流化床2，旋风分离器3、布袋除尘器4、外置流化床5、主塔送风机6、主塔送风过滤器7、主塔送风加热器8、塔内置流化床送风机9、内置流化床送风加热器10、内置流化床送风过滤器11、外置流化床送风机12、外置流化床送风加热器13、外置流化床送风过滤器14、布袋除尘器尾气排放机15、布袋除尘器细粉送风机16、布袋除尘器细粉送风过滤器17、主塔星型卸料阀18、布袋除尘器星型卸料阀19、产品粉料分配器20、原料送料计量泵21、原料液缓冲罐22和余热回收器23。

所述的主塔送风机6的出口经管道与主塔送风过滤器7的入口相连，主塔送风过滤器7的出口经管道与主塔送风加热器8的入口相连接，主塔送风加热器8出口经管道与多级喷雾干燥塔1的上部热风入口相连接。

所述的塔内置流化床送风机9的出口经管道与塔内置流化床送风加热器10的入口相连接；内置流化床送风加热器10的出口经管道与内置流化床送风过滤器11的入口相连接。内置流化床送风过滤器11的出口经管道与塔内置流化床2的入口相连接。

所述的外置流化床送风机12的出口经管道与外置流化床送风加热器13的入口相连接；外置流化床送风加热器13的出口经管道与外置流化床送风过滤器14的入口相连接；外置流化床送风过滤器14的出口经管道与外置流化床5的热风进口相连接。

所述的多级喷雾干燥塔1顶端热风出口经管道与旋风除尘器3上部热风进口相连接，与外置流化床5的出口经管道出来的管道也一同与多级喷雾干燥塔1热风出口来的管道连接到一起，并同样经管道与旋风除尘器3上部进风口相连接。

所述的旋风除尘器3的上部热风出口经管道与布袋除尘器4的入口相连接。

布袋除尘器4的出口经管道与余热回收器23的入口相连接，余热回收器23的出口经管道与布袋除尘器排风机15的入口相连接。布袋除尘器排风机15的出口经管道排空。新风经余热回收器23的出口经管道与主塔送风机6进口相连接。

所述的布袋除尘器细粉送风机16的出口经管道与布袋除尘器细粉送风过滤器17的进口相连接，布袋除尘器细粉送风过滤器17的出口经管道与产品粉料分配器20的新风入口相连接；产品粉料分配器20的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔1底部粉料进料口和多级喷雾干燥塔1顶部粉料进料口相连接；布袋除尘器星形卸料阀19的出口经管道与产品粉料分配器20的进料口相连接。

所述的多级喷雾干燥塔1底部出料口经管道与主塔星形卸料阀18的进口相连接，主塔星形卸料阀18的出口管道与外置流化床5的进料口相连接。外置流化床5的出口经管道与成品包装机相连接。

自配料工序来的原料液体经管道与原料液体经管道与原料送料计量泵21的进料口相连接，原料送料计量泵21的出口经管道与原料液缓冲罐22的进口相连接，原料汇缓冲罐22的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔1的顶部原料进入口相连接，及与多级喷雾干燥塔1的底部原料进入口相连接。

多级喷雾干燥塔1塔顶部进料口采用塔顶原料分配器、多喷枪结构设计，即在多级喷雾干燥塔1塔顶装有原料分配器，在多级喷雾干燥塔塔顶内装有若干个喷枪，原料分配器通过管道与若干个喷枪连接，每个喷枪上装有高压螺旋雾化器喷嘴，多级喷雾干燥塔1底部原料液进入口采用塔底三流体高压螺旋雾喷嘴。原料分配器具有压力缓冲罐，压力缓冲罐上装有压力表。

多级喷雾干燥塔1内壁设置有夹套冷却装置，来自塔顶的满足高于多级喷雾干燥塔1上排风组分露点的恒温冷空气（比温度高于排风露点且远低于塔顶热风温度故称之为冷风）进入多级喷雾干燥塔1顶部的塔内壁冷却空气入口，冷空气经多级喷雾干燥塔1内壁循环系统后由干燥塔下部塔内壁冷却系统出口排出至尾气回收工序。

所述的塔内置流化床2，旋风分离器3、布袋除尘器4、外置流化床5、主塔送风机6、主塔送风过滤器7、主塔送风加热器8、塔内置流化床送风机9、内置流化床送风加热器10、内置流化床送风过滤器11、外置流化床送风机12、外置流化床送风加热器13、外置流化床送风过滤器14、布袋除尘器尾气排放机15、布袋除尘器细粉送风机16、布袋除尘器细粉送风过滤器17、主塔星型卸料阀18、布袋除尘器星型卸料阀19、产品粉料分配器20、原料送料计量泵21、原料液缓冲罐22和余热回收器23均可采用市售产品配套。

所述的主塔送风过滤器7、内置流化床送风过滤器11、外置流化床送风过滤器14和布袋除尘器细粉送风过滤器17设置有活性炭吸附过滤装置，对于处理一些食品，药品等卫生等级要求较高的物料，不但在新风过滤中采用了初效过滤器，中效过滤器及高效过滤器 ，而且还采用了活性炭吸附过滤的强化设计，用以清除空气中有机物等细微粒物对物料的污染。

 

   本发明多级喷雾流化干燥设备所述工艺过程作过程简述：

   对于完成了开车准备的本发明多级喷雾流化干燥设备开、停车遵循如下原则：

A开启送风机：

  依次开启主塔送风机6、塔内置流化床送风机9、外置流化床送风机12、布袋除尘器细粉送风机16。

B开启排风机：

  将布袋除尘器尾气排风机15的风机进口阀开启不超过三分之一左右时，开启布袋除尘器尾气排风机15。

C升温

  依次开启主塔送风加热器8，内置流化床送风加热器10及外置流化床送风加热器13。

D喷水

  开启原料送料计量泵21，这时启用的是供料水系统，待原料液缓冲罐的压力达到1-2MPa时，塔顶排风温度接近设计值时，开始喷水。喷水条件下调整塔的工艺参数至设计值附近。喷水另一目的保护布袋除尘器4中布袋不被因系统温度过高而被损坏。

E喷料

  在喷水条件下，逐步通过调整排风风量及喷水量及加热器热风温度，使塔顶、塔底的温度及塔压都接近计值时，启用喷料系统，以料代水对塔的工作参数进一步调整至设计值，检查产品质量，直至调整到稳态生产过程。

F系统停车

  生产结束停车前应遵循以水代料操作过程，逐渐地减少对塔内的供热量，待水雾逐渐将塔内热量去除，塔温度降至100度以下，布袋除尘器进口温度远低于正常生产温度时，彻底停各加热器，停喷淋水。待系统温度及各加热器温度都降至100度以下时，停排风机，再停送风机，进行干燥塔的全面清洗。

本发明多级喷雾流化干燥设备优点：

  本发明多级喷雾流化干燥设备（上排风），由于采用液体物料高压输送（20-30MPa)，四喷枪高压螺旋喷嘴雾化技术，各喷枪喷出的雾滴相互碰撞，使液滴获得最大的表面积，与热风充分接触，提高了热空气的传热效率；采用了上排风设计，使热空气完成了顺流又转为逆流的过程，增加了热空气在塔内的停留时间，提高了热空气的热能利用率。比传统的上进风下排风过程节约8%-10%。由于采用了细粉返塔附聚的造粒技术，使得产品颗粒均匀且无尘。由于设计的合理性也节约了设备投资及建筑投资。同规格干燥设备，上排风塔比下排风塔建筑高度低5-7米，节约了投资。由于采用了干燥塔内壁冷却设计，解决了粉体挂壁及软化而粘壁现象。由于采用了活性炭强化过滤系统，使得一些对卫生质量要求极高的物料用普通的过滤系统无法完成的干燥过程变成得以完美地解决。

Claims (6)

1.一种多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：包括多级喷雾干燥塔、塔内置流化床，旋风分离器、布袋除尘器、外置流化床、主塔送风机、主塔送风过滤器、主塔送风加热器、塔内置流化床送风机、内置流化床送风加热器、内置流化床送风过滤器、外置流化床送风机、外置流化床送风加热器、外置流化床送风过滤器、布袋除尘器尾气排放机、布袋除尘器细粉送风机、布袋除尘器细粉送风过滤器、主塔星型卸料阀、布袋除尘器星型卸料阀、产品粉料分配器、原料送料计量泵、原料液缓冲罐和余热回收器；

所述的主塔送风机的出口经管道与主塔送风过滤器的入口相连，主塔送风过滤器的出口经管道与主塔送风加热器的入口相连接，主塔送风加热器出口经管道与多级喷雾干燥塔的上部热风入口相连接；

所述的塔内置流化床送风机的出口经管道与塔内置流化床送风加热器的入口相连接；内置流化床送风加热器的出口经管道与内置流化床送风过滤器的入口相连接，内置流化床送风过滤器的出口经管道与塔内置流化床的入口相连接；

所述的外置流化床送风机的出口经管道与外置流化床送风加热器的入口相连接；外置流化床送风加热器的出口经管道与外置流化床送风过滤器的入口相连接；外置流化床送风过滤器的出口经管道与外置流化床的热风进口相连接；

所述的多级喷雾干燥塔顶端热风出口经管道与旋风除尘器上部热风进口相连接，与外置流化床的出口经管道出来的管道也一同与多级喷雾干燥塔热风出口来的管道连接到一起，并同样经管道与旋风除尘器上部进风口相连接；

所述的旋风除尘器的上部热风出口经管道与布袋除尘器的入口相连接；

布袋除尘器的出口经管道与余热回收器的入口相连接，余热回收器的出口经管道与布袋除尘器排风机的入口相连接，布袋除尘器排风机的出口经管道排空，新风经余热回收器的出口经管道与主塔送风机进口相连接；

所述的布袋除尘器细粉送风机的出口经管道与布袋除尘器细粉送风过滤器的进口相连接，布袋除尘器细粉送风过滤器的出口经管道与产品粉料分配器的新风入口相连接；产品粉料分配器的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔底部粉料进料口和多级喷雾干燥塔顶部粉料进料口相连接；布袋除尘器星形卸料阀的出口经管道与产品粉料分配器的进料口相连接；

所述的多级喷雾干燥塔底部出料口经管道与主塔星形卸料阀的进口相连接，主塔星形卸料阀的出口管道与外置流化床的进料口相连接；外置流化床的出口经管道与成品包装机相连接。

2.根据权利要求1所述的多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：自配料工序来的原料液体经管道与原料液体经管道与原料送料计量泵的进料口相连接，原料送料计量泵的出口经管道与原料液缓冲罐的进口相连接，原料汇缓冲罐的出口经管道分别与多级喷雾干燥塔的顶部原料进入口相连接，及与多级喷雾干燥塔的底部原料进入口相连接。

3.根据权利要求1所述的多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：在多级喷雾干燥塔塔顶装有原料分配器，在多级喷雾干燥塔塔顶内装有若干个喷枪，原料分配器通过管道与若干个喷枪连接，每个喷枪上装有高压螺旋雾化器喷嘴，多级喷雾干燥塔底部原料液进入口采用塔底三流体高压螺旋雾喷嘴。

4.根据权利要求3所述的多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：原料分配器具有压力缓冲罐，压力缓冲罐上装有压力表。

5.根据权利要求1所述的多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：多级喷雾干燥塔内壁设置有夹套冷却装置，来自塔顶的满足高于多级喷雾干燥塔上排风组分露点的恒温冷空气，进入多级喷雾干燥塔顶部的塔内壁冷却空气入口，冷空气经多级喷雾干燥塔内壁循环系统后由干燥塔下部塔内壁冷却系统出口排出至尾气回收工序。

6.根据权利要求1所述的多级喷雾流化干燥设备，其特征在于：所述的主塔送风过滤器、内置流化床送风过滤器、外置流化床送风过滤器和布袋除尘器细粉送风过滤器设置有活性炭吸附过滤装置。

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