CN103920299A - 一种易粘壁物料的喷雾干燥系统 - Google Patents

Abstract

一种易粘壁物料的喷雾干燥系统，涉及物料的干燥技术领域，在塔内粘粉部位直接形成一层可调节温度、湿度、风量的气壁风，气壁风的温度和湿度低于粉粒物料的热粘结温度和吸湿湿度，气壁风和塔内风最终混合后形成混合风，混合风的温度和湿度低于粉粒物料的热粘结温度和吸湿湿度，物料粉粒在接触塔壁前通过气壁风的作用后温度低于热粘结温度。本发明可以解决、或大大降低三种物料粘壁情况，达到采用比较高的进风温度、提高生产效率、提高单产、降低能耗，达到提高连续生产时间、生产安全性，提高产品品质的效果。

Description

一种易粘壁物料的喷雾干燥系统

技术领域

本发明涉及物料的干燥技术，特别是对易粘壁的物料的喷雾干燥技术领域。

背景技术

喷雾干燥机使用范围广，根据物料的特性，可以用热风干燥，也可以用冷风造型，大批特性差异很大的产品都能用此生产，常用的有：聚合物和树脂类、染料、颜料、陶瓷、玻璃类、除锈剂、杀虫剂类、碳水化合物、乳蛋制品、鞣酸类、屠宰场的副产品、血和血制品类、洗涤剂和表面活性剂类肥料、有机化合物、无机化合物、速溶食品、药品等。

喷雾干燥的优点：可以使溶液、乳化液、悬浮液、糊状液的物料，经过喷雾干燥成为干粉状，细、中颗粒的制品，0.08～0.2mm，速度快、效率高、工序少、节省人力；特别对于热敏物料，可以保持物料的色、香、味。

喷雾干燥机的工作正常原理是空气通过过滤器后进入加热器，交换成热空气，进入整流器经分配后进入干燥室，料液经过滤后经泵送至雾化器，将料液均匀雾化，使液滴的表面积大大增加，在干燥室内液滴与热风接触，使水份迅速蒸发，在极短的时间内干燥成颗粒产品，再经过后续粉气分离，成品收集包装、气排空，喷雾干燥机的雾化形式通常有离心式、气流式、压力式三种，液滴与热空气的运动状态通常有并流、逆流、混流三种。

目前，发现有一些料在进行喷雾干燥时存在收料难题，即存在粘壁情形，导致收料困难并导致喷雾干燥工艺很难进行，比如：动物蛋白发酵残液过滤物、高浓度豆腐渣、味精废水，等高粘度、高含糖量、高吸湿性、具有热粘性的物料。如申请号为201010120276.5的发明专利公开了一种高DE值糖粉喷雾干燥系统，就是专门针对此种原料设计的。

对于粘壁性强的物料，申请号为201010120276.5的发明专利技术仍存在难以克服的缺点。连续生产后仍存在严重粘壁现象，成品因太细吸水性太强，产量很低，成品不易收集，并很难达到干燥效果。具体有以下三种情形：

1、物料不干的湿粘壁：因进风正常在120-140℃，雾化液滴与热风蒸发强度比较低，固体粉尘易不干，解决情况经常需要放大塔径和塔高，造成制作难度增加、制作成本高缺点；采用冷风或水夹套后，在塔壁上粘料后，具有缓解温度高变性功能，但粘壁后物料还是会高温变性；并且因冷夹套散热作用、热损失特别大；对于同时具备热粘性、强吸水性的物料也不适用；经常出现塔径设计不对、塔高设计不对；特别是固体悬浮剂喷雾干燥机和喷雾造粒机生产小颗粒物料时更易出现这种情况；热风与液滴热质交换后，风的绝对湿度较大，碰到冷壁后极易让粉尘吸湿。

2、物料的静电粘壁：因对比文件方法正常生产的颗粒直径在200～600目，经常出现因粉尘直径太细产生静电粘壁的情况，另气流喷雾干燥机更容易产生这种情况；出现静电粘壁时，解决难度较大，需要增大物料颗粒直径、从塔的材质上想办法，并且很难解决，对比文件采用风扫方法避免粉尘与塔壁接触，其余还有机械手臂扫方法也只是缓解，比如豆奶粉喷雾干燥需要1-2个小时清扫一次干燥塔，造成生产成本、生产安全性没有保证；一般风扫为旋转式气臂及固定式气臂，在气臂上本身也存在大量粘料，而难以清理；同时因粉尘太细，成品吸水性太强；采用气扫臂形式或机械壁形式，则塔径塔高也法很大，加上进风温度有限，单台设备产量很低。

3、达到溶点、粘点温度时的热溶性溶壁：经常出现于低溶点的物料，比如玉米浆、多糖、中药浸膏、香蕉、番茄等物料，此种物料同时又伴随着强吸水性、耐温性不高的特征，在热风温度不高时出现烘干度不够现象，在温度达50-80℃以上时，又表现出热粘性、高温变质现象，采用普通的干燥方式很难加工、甚至加工不出来；这些物料目前基本上都是添加大量辅料来进行生产，造成含量偏低、环保污染等各种不良现象。

所以申请号为201010120276.5的发明专利技术采用低温低湿工艺空气干燥方法，加上塔径塔高受气扫臂限制，生产效率极低，能耗特别高，连续生产时间短，并且还是存在粘壁现象，清理特别困难、安全生产性低、产品品质也不太好。

发明内容

本发明目的是提出一种可有效防止喷雾干燥塔内物料粘结的喷雾干燥系统。

本发明包括干燥塔、分别连接在干燥塔上的物料雾化器和热风进风系统，其特点是：在干燥塔内壁设有一层气壁风，所述气壁风的温度低于物料的热粘结温度，所述气壁风的湿度低于物料的吸湿湿度，并且，在出料口处的混合风的温度低于物料干燥后形成的粉粒的热粘结温度，在出料口处的混合风的湿度低于物料干燥后形成的粉粒的吸湿湿度，在干燥塔内的物料经热风干燥后形成的粉粒在接触干燥塔内壁前通过气壁风的作用后温度低于物料的热粘结温度。

本发明除具备普通喷雾干燥机的工艺特点以外，还在塔内粘粉部位形成一层可调节温度、湿度、风量的气壁风，该气壁风在已干燥的物料与干燥塔内壁之间形成隔离带和冷却带，防止已经干燥的物料在塔内形成粘结。本发明可以解决、或大大降低三种物料粘壁情况，达到采用比较高的进风温度、提高生产效率、提高单产、降低能耗，达到提高连续生产时间、生产安全性，提高产品品质的作用。

本发明的具体优越性如下：

1、采用本发明工艺，通过热风进风系统进入的工艺热风可以采用比较高的进风温度，在热风和物料液滴接触瞬间，液滴就可以干燥成干燥固体，物料不干的湿粘壁情形可以避免，同时塔径和塔高均可大大降低，同时也为生产50～200目的小颗粒易粘壁产品提供了可能性。另外，采用本发明还可避免了现有技术中因大面积采用冷风夹套及水夹套，热损失极大降低的缺陷，使得热效率得以提高，整体能耗降低。同时，本发明采用高进风温度时单位质量热风带走的水份多，需要的热风量少，整体电能、热能能耗降低，也为生产同时具备热粘性、强吸水性的物料提供了可能。因为本发明采用了低温低湿的气壁风，粉尘既使与塔内壁接触，也不会导致吸湿粘壁。

2、采用本发明工艺，因为没有气扫臂及机械臂，气臂上本身粘料情形得以避免，塔径、塔高可以加工得很大，单台设备产能提高，生产效率提高；同时从仅适用于离心喷雾干燥，扩展到可以适用于三种喷雾干燥形式，特别是压力喷雾干燥成品颗粒可以从离心喷雾的平均200～600目提高到平均50～200目，加上气壁风的吹扫作用，物料的静电粘壁情形极大降低、直至避免。

3、采用本发明工艺，物料粉粒在接触塔壁前通过气壁风的作用温度低于热粘结温度，避免了粘壁情形的发生，同时综合控制气壁风湿度和混合风湿度的工艺提出，避免物料粉粒吸湿造成湿粘壁，在采用厚一些的气壁风厚度时，热粘情形更不会发生。

4、采用本发明工艺，因为大大降低或避免了粘壁现象，连续生产时间、安全生产性、产品品质得以提高；比如因为没有粘壁，所以有机质物料的因为塔内风高温作用的起火、爆炸的不安全性降低，因为大大降低或避免了粘壁现象，产品因为吸湿、高温变性的不良品质现象降低或没有；因为没有粘壁，连续生产时间理论上不受限制。

优选的是所述的所述气壁风沿着干燥塔的内壁旋转。旋转的作用是通过干燥塔壁的圆弧作用，使气壁风更加均匀，对塔内热风流向干扰减少，并且与塔内热风更加容易均匀混合。

更优选的是所述气壁风沿着干燥塔的内壁螺旋向下。以使气壁风与由热风进风系统进入干燥塔内形成的热风并流朝向物料出口的方向，以使干燥塔内粉尘大部分不接触干燥塔的直段部分，这样在直段部分就不需要气壁风、避免大量热损失，达到节能降耗目的，因为直段部分为烘干段，这样就有充分时间和空间使物料液滴成为干燥固体颗粒。

本发明在干燥塔壁的风旋孔处的冷风源的风向与竖直面之间的角度为10～90°。当角度为90°时，形成的气壁风沿着干燥塔的内壁旋转，当角度小于90°时，气壁风沿着干燥塔的内壁螺旋向下。气壁风通过在塔壁上直接开设的风旋孔来实现，从风旋孔内通入可调节温度、湿度、风量的冷风，以形成设计需要的气壁风。  

另外，所述的风旋孔呈交错均匀排布在干燥塔的易粘结段。

在干燥塔上设置保温系统。气壁风布置在塔内粘料部位，其余部位采用保温，以降低热损失，提高热利用率。     

气壁风可以通过在干燥塔壁上直接开设风旋孔来实现，但直接开设风旋孔的作用是降低加工难度，在风旋孔位置不会造成明显的凹凸不平，避免在凹凸不平处造成粘壁情形发生，从风旋孔内通入可调节温度、湿度、风量的气壁风来实现发明目的。

风旋孔的形状可以多种，优选为扇形，以使冷风进入干燥塔内后更容易形成均匀的气壁风。

在所述风旋孔处的冷风风速为10～60m/s。结合干燥塔臂的圆弧作用，形成的气壁风厚度和强度，对于降低物料粉尘温度过程最适宜、和混合风混合过程更加均匀、避免物料粉尘与塔壁接触最合适。

本发明还可以在排尘管道和旋风分离器壳体壁上采取控制温度方案，使所述排尘管道和旋风分离器的壳体内壁表面温度分别低于物料粉尘热粘结温度，排尘管道和旋风分离器的壳体内壁表面的相对湿度分别低于物料粉尘吸湿湿度，以有效避免热粘性粘壁和物料吸湿后形成粘壁。

本发明所述气壁风的厚度为1～100mm，作用是让物料粉粒在接触塔壁前通过气壁风的作用后温度低于热粘结温度，具体厚度的取值可以与干燥塔的内径、出料速度等进行调整，以提高干燥效率。 

本发明与申请号为201010120276.5的所公开的技术相比，具有以下突出的效果：可以采用高温工艺空气进行喷雾干燥，无须采用大面积的冷风或冷水夹套，成品颗粒直径平均从离心喷雾的200～600目可以提高到压力喷雾的50～200目，可以适用于三种喷雾干燥形式，因为本发明不采用电动气扫壁，所以塔径和塔高可以放大，避免了物料不干粘壁、粉尘静电粘壁、热粘性粘壁，最终生产效率、单台设备产量、连续生产时间、安全生产性、产品品质得以提高，整体能耗降低。 

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为干燥塔的局部放大图。

图3为干燥塔的局部俯向放大图。

图中，1为料液池，2 为过滤器，3为料液泵，4为稳定器，5为上料阀，6为热风分配器，7为雾化器，8为干燥塔，9为干燥塔保温系统，10为尾气处理装置，11为热鼓风机，12为高温热源，13为进风温度测量仪，14为塔内混合风温度测量，15为塔内混合风湿度测量，16为风旋孔，17为排尘管混合风温度测量仪，18为排尘管混合风湿度测量仪，19为一级旋风分离器，20为二级旋风分离器，21为引风机，22为除湿机，23冷鼓风机，24为冷风温度测量仪，25为冷风湿度测量仪，26为二级干燥装置，27为风送风机，28为加热器，29为壳体控温装置，30为冷风收料进风口，31为塔内热风，32为冷风源，33为混合界线，34为气壁风厚度，35为气壁风，36为混合风，37为排尘管道，38为风送管，39为排风管道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但所作说明并不构成对本发明的任何限制。  

如图1、2、3所示，本发明由进料装置A、进热风装置B、进冷风装置C、风送装置D、干燥塔8、二级干燥装置26、收料装置19和20、排空装置E组成。干燥塔8由直筒部分8-1和连接在直筒部分8-1下端的倒锥体部分8-2组成，在倒锥体部分8-2的下端设置出料口8-3，二级干燥装置26连接在出料口8-3上。在干燥塔8的出料品8-3上部还通过排尘管道37依次连接一级旋风分离器19和二级旋风分离器20。

干燥塔的结构可以是其它形式，比如只有一个直筒部分组成，适用于当热风从下向上进入的生产工艺。

进料装置A一般由料液池1、过滤器2、料液泵3、稳定器4、上料阀5、雾化器7依次串接组成，作用是将待干燥的料液处理后经雾化器7雾化进入干燥塔8内。

进热风装置B一般由热鼓风机11、高温热源12、进风温度测量仪13、进风管和热风分配器6组成，作用是提供干燥用的热工艺空气进入干燥塔8内，形成塔内热风31。

在干燥塔8内，热工艺空气与雾化的液滴接触，起瞬间干燥作用，液滴变成干燥的固体粉尘颗粒，为防止散热过大，在干燥塔8上采用了干燥塔保温系统9。

进冷风装置C一般由除湿机22、冷鼓风机23、冷风温度测量仪24、冷风温度测量仪25和风量调节风门组成，除湿机22是一个温湿度控制装置，进冷风装置C作用是提供符合需要的低温、低湿的冷风源32。

在干燥塔8的易粘结段侧壁上呈交错均匀排布若干风旋孔16，风旋孔16的形状可以多种，其中优选为扇形，风旋孔16处的冷风源32的风速为10～60m/s，如图3所示。在风旋孔16处的冷风源32的风向与竖直面之间的角度为10～90°中的至少一种，如图2所示，分别有30°、45°和90°三种。在干燥塔8的内壁的圆弧作用下，冷风源32旋转形成一层一定温度和湿度的气壁风35，旋转的作用是通过干燥塔8的内壁的圆弧作用，使气壁风35更加均匀，对塔内热风31的流向干扰减少，并且与塔内热风31更加容易均匀混合，气壁风35在干燥塔8的径向上形成的气壁风厚度34可以保持在1～100mm范围，作用是让物料粉粒在接触塔壁前通过气壁风35的作用后温度低于热粘结温度。

通过调整冷风源32的温、湿度，以使气壁风35的温度低于物料的热粘结温度，气壁风35的湿度低于物料的吸湿湿度，并控制干燥塔8内出料口8-3处的混合风36的温度低于风内物料的热粘结温度，混合风36的湿度低于风内物料的吸湿湿度。气壁风35与塔内热风31在混合界线33处开始混合，最终形成混合风36，并且总体并流向下，优选的是让塔内粉尘大部分不接触干燥塔8的直段。风内物料即指雾滴干燥后形成的粉粒。

如图1、2所示，风旋孔16只开设在干燥塔8的易粘料部位，如直段部分8-1的下部和倒锥体部分8-2上的，其余部位采用保温系统。

在混合风36经过的排尘管道37和一、二级旋风分离器19、20内的风速分别为10～40m/s。

在排尘管道37和一、二级旋风分离器19、20的壳体壁上采取控制温度方案，控制排尘管道37和一、二级旋风分离器19、20内壁的温度低于物料粉尘热粘结温度，并控制排尘管道37和一、二级旋风分离器19、20内壁的相对湿度低于物料粉尘吸湿湿度，排尘管混合风温度测量仪17反映了排尘管道内混合风的温度，排尘管混合风湿度测量仪18反映了排尘管道内混合风的湿度。

本实施例有三处收料点，为进一步烘干成品颗粒，二级干燥装置26为其中一处。实施例采用了一级旋风分离器19收集的物料经过风送装置D送入干燥塔8内进一步增大成品粒径，二级旋风分离器20收集的物料除可以进入干燥塔8以外，还可以进行另外收集。

风送装置D一般由风送风机27、加热器28、风送管38组成，作用是将细小的粉尘送入干燥塔8内进一步增大。

排空装置E一般由引风机21、排风管道39和尾气处理装置10组成，作用是避免不良尾气的气味和微量粉尘造成环境污染，实施例中尾气处理装置10采用了水除尘的方案。

本发明与现有技术相比，具有以下突出的效果：

可以采用高温工艺空气进行喷雾干燥，可以不采用大面积的冷风或冷水夹套，成品颗粒直径平均从离心喷雾的200～600目可以提高到压力喷雾的50～200目，可以适用于三种喷雾干燥形式，因为没有电动气扫壁、干燥塔8的塔径和塔高可以放大，避免了物料不干粘壁、粉尘静电粘壁、热粘性粘壁，最终生产效率、单台设备产量、连续生产时间、安全生产性、产品品质得以提高，整体能耗降低。

除说明书所述的技术特征外，普通喷雾干燥的工艺均为现有技术，比如背景技术中的描述均为本领域普通技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种易粘壁物料的喷雾干燥系统，包括干燥塔、分别连接在干燥塔上的物料雾化器和热风进风系统，其特征在于：在干燥塔内壁设有一层气壁风，所述气壁风的温度低于物料的热粘结温度，所述气壁风的湿度低于物料的吸湿湿度，并且，在出料口处的混合风的温度低于物料干燥后形成的粉粒的热粘结温度，在出料口处的混合风的湿度低于物料干燥后形成的粉粒的吸湿湿度，在干燥塔内的物料经热风干燥后形成的粉粒在接触干燥塔内壁前通过气壁风的作用后温度低于物料的热粘结温度。

2.根据权利要求1所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述气壁风沿着干燥塔的内壁旋转。

3.根据权利要求1所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述气壁风沿着干燥塔的内壁螺旋向下。

4.根据权利要求2或3所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：在干燥塔壁上设置风旋孔，所述风旋孔处的冷风源的风向与竖直面之间的角度为10～90°。

5.根据权利要求4所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述的风旋孔呈交错均匀排布在干燥塔的易粘结段。

6.根据权利要求4所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述的风旋孔的形状为扇形。

7.根据权利要求4所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：在所述风旋孔处的冷风风速为10～60m/s。

8.根据权利要求4所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：在干燥塔上设置保温系统。

9.根据权利要求1所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述排尘管道和旋风分离器的壳体内壁表面温度分别低于物料粉尘热粘结温度，排尘管道和旋风分离器的壳体内壁表面的相对湿度分别低于物料粉尘吸湿湿度。

10.根据权利要求1所述的所述的易粘壁物料的喷雾干燥系统，其特征在于：所述气壁风的厚度为1～100mm。