CN114011330A - 一种节能环保型流化制粒干燥装置 - Google Patents

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Abstract

一种节能环保型流化制粒干燥装置，可在直接在现有的流化制粒干燥装置上进行改造，即在进风柜和排风柜之间通过第一三维热管连接以实现废热回收，以及通过第二三维热管实现对进风的预冷除湿后的预热升温以保证夏季除湿，于流化床上设置流量可控的喷枪并通过塑烧板过滤器作为过滤部件，排风管和进风柜之间增设设有角度可控的塑烧板过滤器，于排风管上增设排风阀，在将上述功能部件集成现有的流化制粒干燥设备的同时去除了传统的过滤精度不佳的除尘器，改装难度小、成本低，却大幅度提升了设备制粒效果。

Description

一种节能环保型流化制粒干燥装置
技术领域
本发明涉及流化制粒领域，具体涉及一种节能环保型流化制粒干燥装置，应用于在工业产品如食品、药品、化工产品或其它工业品生产过程有微小颗粒及余热产生的流化制粒、干燥工艺中。
背景技术
流化床制粒法是使药物粉末在自下而上的气流作用下保持悬浮的流化状态，粘合剂液体由上部或下部向流化室内喷入使粉末聚结成颗粒的方法。可在一台设备内完成沸腾混合、喷雾制粒、气流干燥的过程，又称一步制粒。现有的造粒干燥机广泛应用于化工、医药、食品等行业，用于片剂、冲剂、胶囊、速溶食品、饮料颗粒、缓释颗粒、化工颗粒等的制备。
参考附图1，传统流化制粒干燥装置的技术的原理如下：当流化制粒干燥设备或流化干燥设备启动时，室外冷空气经初效过滤器1、中效过滤器2、表冷器3(冬天运行表冷器不工作)、到加热器4逐渐加热升温至90℃，此时相对湿度达5.93％、绝对湿度达2.56g/m3，再经高效过滤器5对空气进行深度净化，达到行业净化级别要求，通过进风管7从流化床底部穿过散流网板进入流化床，使粉状物料以抛物线方式循环流化，同时流化床12中的喷枪10向粉状物料9喷洒粘合剂使粉状物料团聚成颗粒，与物料进行热交换，含有粉尘、热量和水分的废气经流化床内的捕集布袋11初步除尘再经净化区外的排风管114、除尘器16除尘后经引风机19、消声器18排放至室外。
但是存在以下技术问题：一方面，排放至室外废气的温度约55℃，由于传统技术的除尘器16密封性不佳，有粉尘溢出，且结构复杂难于清洁，为保持操作间净化环境，除尘器16一般置于净化区外；另一方面，除尘器16一般采用滤筒或滤袋除尘，过滤精度不高，一般不到90％，排出的废气达不到国家关于工业大气污染物排放标准中的颗粒物排放限值要求如对制药企业需满足《制药工业大气污染物排放标准》GB_37823—2019颗粒物≤20mg/m3要求。当含有热量、颗粒、水分和废气排放到空气中会加剧空气的温室效应，增加PM2.5的浓度，从而对大气造成污染；同时，置于净化区外的除尘器16除下的颗粒物因为位于非常净化区，会受到环境污染也不能再次利用而作为固体废弃物处理。
发明内容
根据背景技术提出的问题，本发明提供一种节能环保型流化制粒干燥装置来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。
一种节能环保型流化制粒干燥装置，包括依次连接的进风柜、进风管、流化床、排风管、引风机和消声器，所述进风柜的端部作为进风口，其内依次设置有表冷器、加热器，进风管上设置进风阀，流化床底部内置有散流网板，排风管上设置排风阀，流化床上设置流量可控的喷枪，喷枪上方横亘设置塑烧板过滤器；排风管包括依次连接的前排风管、排风柜和后排风管，排风柜通过第一三维热管连接到进风柜上加热器前作为下冷凝段，在排风柜内的部分为上蒸发段；进风柜中于表冷器后方增有挡水段，进风柜上还设有第二三维热管，第二三维热管在表冷器前的一端为前蒸发段，在挡水段后的一端为后冷凝段；前排风管上设置角度可控的排风阀。
作为优选地，流化床顶部设置有泄爆口；
作为优选地，进风柜还以进风方向依次设置有初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器，初效过滤器设置于进风口，中效过滤器设置于前蒸发段前，高效过滤器设置于加热器后。
作为优选地，所述排风阀的开启角度通过PID控制，引风机通过变频控制。
作为优选地，所述流化床内设置压力传感器和风量传感器，获取流化床内的压力和风量；压力和风量数据反馈调整控制进风阀、排风阀的开启角度。
作为优选地，所述第一三维热管、第二三维热管采用的热管材质为铜或铝合金，结构为扁平管，且各排管之间以“三维热回路”结构互相连接，形成独立模块。
作为优选地，所述第一三维热管的下冷凝段和上蒸发段之间、第二三维热管的前蒸发段和后冷凝段之间设有对介质流量调节的控制阀。
作为优选地，所述第一三维热管、第二三维热管内的介质依靠温差流动。
作为优选地，所述进风柜的进风口、下冷凝段、上蒸发段、前蒸发段、后冷凝段、表冷器共个点设置温度传感器。
作为优选地，所述塑烧板过滤器两侧设置压力传感器以及脉冲式压缩空气喷嘴；通过压力传感器获取塑烧板过滤器两侧的压差，当传感器压差高于设定值时，触发启动压缩空气脉冲反吹装置由脉冲式压缩空气喷嘴对塑烧板过滤器进行间歇式强劲吹气；以保证塑烧板过滤器外表面没有过多的粉尘附着。
有益效果：与现有技术相比，本发明可在直接在现有的流化制粒干燥装置上进行改造，即在进风柜和排风柜之间通过第一三维热管连接以实现废热回收，以及通过第二三维热管实现对进风的预冷除湿后的预热升温以保证夏季除湿，于流化床上设置流量可控的喷枪并通过塑烧板过滤器作为过滤部件，改装难度小、成本低，却大幅度提升了设备制粒效果。
附图说明
图1：现有技术下的流化制粒干燥装置的结构示意图；
图2：本发明所述的流化制粒干燥装置的结构示意图；
图中：初效过滤器1、中效过滤器2、第二三维热管前蒸发段3、表冷器4、挡水段5、第二三维热管后冷凝段6、第一三维热管下冷凝段7、加热器8、高效过滤器9、进风阀10、进风管11、散流网板12、物料13、喷枪14、塑烧板过滤器15、流化床16、泄爆口17、前排风管18、排风阀19、排风柜20、第一三维热管上蒸发段21、后排风管22、消声器23、引风机24、进风柜25。
具体实施方式
接下来结合附图2对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。
一种节能环保型流化制粒干燥装置，包括依次连接的进风柜25、进风管11、流化床16、排风管、引风机24和消声器23，所述进风柜的端部作为进风口，内置以进风方向依次设置有初效过滤器1、中效过滤器2、表冷器3、加热器8和高效过滤器9，进风管11上设置进风阀10，流化床16底部内置有散流网板12，顶部设置有泄爆口17，排风管上设置排风阀19，上述部件和工作原理与现有技术一致。
本发明在流化床16上设置流量可控的喷枪14，喷枪上方横亘设置塑烧板过滤器15；所述排风管包括依次连接的前排风管18、排风柜20和后排风管22，排风柜20通过第一三维热管连接到进风柜上表冷器3、加热器8之间的管段上，第一三维热管在进风柜内的部分为下冷凝段7，在排风柜内的部分为上蒸发段21；前排风管18上设置角度可控的排风阀19。
本实施例中，排风阀19的开启角度通过PID控制，引风机24可通过变频控制，综合空气恒压恒湿技术、空气恒压恒流技术、粘合剂恒流恒压技术、粉尘捕集技术、余热回收技术、噪声消声技术等技术。
流化床16内设置压力传感器和风量传感器，获取流化床16内的压力和风量。在工作过程中，通过喷枪14喷入粘合剂或流浸膏制粒干燥时，PLC根据压力传感器和风量传感器采集到的压力和风量数据反馈调整控制进风阀10、排风阀19的开启角度，结合通过引风机的电机变频器对流化床16内的风压和风量大小进行调整，以适应各种配方的品种制粒干燥。对于特殊复杂工艺，还可以通过控制流化床进料道上的进料阀门，使得吸入粉料、喷入粘合剂或流浸膏、制粒干燥同步进行。
本实施例将第一三维热管的下冷凝段7安装于进风柜25上，上蒸发段21安装于排风柜上，第一三维热管的上蒸发段21与排风柜20中湿热空气进行热量交换，热量交换后排风温度下降经引风机24、消声器23排出，热管中的介质受热后气化，生成的高温高压气体通过管道流向第一三维热管下冷凝段7，下冷凝段表面发热，低温新风进入进风柜25后与第一三维热管下冷凝段7接触，进行热量交换并温度上升。
为避免夏季运行时第一三维热管下冷凝段7再热量过大导致升温过高，本实施例在第一三维热管的下冷凝段7和上蒸发段21之间安装控制阀以对第一三维热管内介质流量进行调节。优选地，本实施例中，第一三维热管内的介质依靠温差流动，不采用泵等耗能装置。
需要说明的是，所述表冷器3作用在于与进风进行热交换降低进风温度，使得进风中所含的水汽液化，降低进风湿度，在夏季尤其是我国南方地区的夏季，属于热带季风气候或亚热带季风气候区，夏季气体相对湿度含量高，表冷器3除湿效果有限，不足以将相对湿度降低至合格值。基于此，本实施例在进风柜25中于表冷器4后方(相对于进风方向)增设挡水段5，同时，进风柜25上还增设有第二三维热管，第二三维热管的一端设置于中效过滤器2、表冷器4之间作为前蒸发段3，另一端设置于挡水段5、第一三维热管下冷凝段7之间作为后冷凝段6。
所述第一三维热管、第二三维热管采用的热管材质为铜或铝合金，结构为扁平管，且各排管之间以“三维热回路”结构互相连接，形成独立模块；下冷凝段7、上蒸发段21、前蒸发段3、后冷凝段6的厚度不超过50mm，绕管侧厚度不超过100mm。
本实施例中，三维热管内的介质受控制器控制，并在新风进风口、下冷凝段7、上蒸发段21、前蒸发段3、后冷凝段6、表冷器3共6个点设置温度传感器；温度检测仪具有485通讯接口，实现数据传输至PLC。以此第一三维热管技术的应用实现节能降耗。
本实施例通过塑烧板过滤器15替代现有技术的袋式过滤器对空气中的粉尘进行捕集，同时在塑烧板过滤器15的前后安装了压力传感器以及脉冲式压缩空气喷嘴，通过压力传感器获取塑烧板过滤器15两侧的压差，当传感器压差高于设定值时，触发启动压缩空气脉冲反吹装置由脉冲式压缩空气喷嘴对塑烧板过滤器15进行间歇式强劲吹气，以保证塑烧板过滤器外表面没有过多的粉尘附着。
所述塑烧板过滤器15对空气的粉尘具有非常高的过滤能力，能够过滤粒径大于0.1μm的微尘，过滤后的空气颗粒物含量≤10mg/m3。塑烧板过滤器15由多种高分子化合物粉体、纳米疏水剂、易导电物料和特别的结合剂烧结而成，构成一个多孔母体，在母体的空隙中填充一层氟化树脂，形成光滑的、化学性能稳定的纳米级斥水保护膜，具有超强疏水特性，从而使水分无法附着和凝结，也使粉体简直无法与其它发作物理化学反应和附着。所设置的塑烧板过滤器15既有效保护烧塑板的寿命，又能自动清洁表膜面，即使有少量极细的微尘进入空隙，也会被设定的脉冲压缩空气流走。相比于纤维组织的布袋式过滤器会因吸湿而构成水膜，然后导致阻力急剧上升，塑烧板过滤器15对空气的粉尘具有显著的过滤优势，尤其对于用糊精浆和中药流浸膏做粘合剂的制粒干燥，及处理冷凝聚露的高温烟尘和吸湿性很强的粉尘如磷酸氨、氯化钙、纯碱、芒硝等，将会得到极好的应用。
特定的粉体在特定的温度条件下，压差的变化仅与过滤风速有关。因此，通过塑烧板过滤器的空气流量稳定，确保了除尘效率，在高分子化合物粉体中还掺入了易导电物质，以使得静电不会堆积。塑烧板过滤器板12外部形状类似手风琴波浪形，展开面积可扩大3倍，相比于同样的面积的布袋过滤器，体积可缩小2/3，大大减少空间。
成孔率与孔隙的均匀性是确保塑烧板过滤器板12透气性关键参数，塑烧板过滤器具有刚性结构，在风压的作用下不会变形，不需钢制的骨架支持，压缩空气瞬间脉冲反吹对烧塑板过滤的冲击震动效果更为有效，附着在表面的粉尘更易掉落。经试验，一般状况下过滤后空气粉尘浓度均可在1mg/m3以下，可以除去0.1μm以上的微粒，对于1μm以上超细粉尘的过滤能力可达99.999％。
刚性的塑烧板过滤器解决了布袋式过滤器因骨架磨损导致布袋寿命不长问题，塑烧板过滤器其寿命长还有一个重要表现还在于出色清灰特点使其压差稳定，使塑烧板过滤器可长期时间工作。在实际中，对于非食品、药品制粒干燥出现的局损坏，可用特别的胶水张贴后持续运用，并不会因小小的一条粘合缝而带来不良影响，甚至如果工艺允许，塑烧板过滤器可以不需任何养护。而在特殊产品及工艺情况，如颜料生产时颜色更换、喷涂工艺涂料替换、药品食品出产时定时消毒等，均需拆下过滤板进行清洗处理，此时，塑烧板过滤器的特殊结构使拆装变得十分简单，卸下二个螺栓即可替换一块过滤板。
本发明可在直接在现有的流化制粒干燥装置上进行改造，即在进风柜和排风柜之间通过第一三维热管连接以实现废热回收，以及通过第二三维热管实现对进风的预冷除湿后的预热升温以保证夏季除湿，于流化床上设置流量可控的喷枪14并通过塑烧板过滤器15作为过滤部件，排风管和进风柜之间增设设有角度可控的塑烧板过滤器，于排风管上增设排风阀19，在将上述功能部件集成现有的流化制粒干燥设备的同时去除了传统的过滤精度不佳的除尘器，改装难度小、成本低，却大幅度提升了设备制粒效果。
最后本实施例阐述本发明的工作原理：本发明原理，将物料全部吸入流化床16后，启动设备电源，在PLC控制下，表冷器4、加热器8、进风阀10、排风阀19和引风机24同时开启。此时新冷空气被吸入，沿初效过滤器1、中效过滤器2、第二三维热管前蒸发段3、表冷器4、挡水段5、第二三维热管后冷凝段6、第一三维热管下冷凝段7、加热器8、高效过滤器9、进风阀10、进风管11、散流网板12、物料13、喷枪14、塑烧板过滤器15、排风管18、排风阀19、第一三维热管上蒸发段21、排风管22、引风机24和消声器23排出。初效过滤器1对空气起着初步过滤作用，主要阻挡昆虫等空气中的尺寸较大的物质，中效过滤器2对空气进行中度过滤。
对于夏季运行，新空气温度较高约35℃，第一三维热管前蒸发段33内的低温冷媒吸收空气中热量而受热蒸发呈气态，较高温度空气被第一三维热管中的低温冷媒降温而初步冷却约20℃；表冷器4进水温度为7℃，出水温度为12℃，表冷器4对20℃的空气进一步降温至约12℃，使空气中水分湿度呈饱和状态相对温度约90％，此时不断有水冷凝析出，绝对湿度降低，挡水段5将气流带走的空气中的冷凝水阻挡到积水盘沿排水管排出；在相变压力的作用下，流到第一三维热管后冷凝段6中的冷媒是热的，12℃的空气与第一三维热管后冷凝段6进行热量交换温度升至22℃，相对湿度降至50％；空气继续向前与第一三维热管下冷凝段7接触，此时第一三维热管下冷凝段7中的冷媒由于在第一三维热管上蒸发段21吸收了热量，温度22℃、相对湿度降50％温度的空气经与第一三维热管下冷凝段7热量交换后升至约45℃；然后，空气继续与加热器8进行热量交换，温度升至90℃，相对湿度降至5.93％、绝对湿度降至2.56g/m3。第二三维热管在前蒸发段3、后冷凝段6之间形成一独立循环系统，第一三维热管在下冷凝段7、上蒸发段21之间形成一独立系统，每组独立系统均有控制阀，控制阀根据负荷大小调节流量。PLC根据温度和湿度传感器采集到的温度和湿度控制PAD蒸汽薄膜阀以调节加热器的热量高低，以满足制粒干燥要求；温度90℃、湿度5.93％的干燥热空所穿过高效过滤器9、顺着排风管11穿过散流板12使物料13呈流化状态并与物料13和从喷枪14不断喷向物料湿的粘合剂或流浸膏进行热量交换，在粘合剂和干燥热空气的作用下，物料逐渐团聚成颗粒状态；干燥热空气与物料13及粘合剂混合交汇进行热量和水分交换后，温度下降约降至55℃，湿度上升相对温度高低与粘合剂或流浸膏的量有关，不同产品配方量不同；约温度约55℃相对湿度升高的含有粉尘的浑浊废气穿过塑烧板过滤器15，具有高精度和疏水牲的塑烧板过滤器15能够阻挡粒径大于0.1μm的微尘，过滤精度达99.999％。塑烧板过滤器15前后安装有压力传感器和脉冲式压缩空气喷嘴，当塑烧板过滤器表面附着的粉尘过厚，前后压差超过设定值时，PLC给出电磁阀发出指令，使压缩空气以脉冲的形式在塑烧板过滤器15内部强力喷射，使附着在塑烧板过滤器15外表面的粉尘掉落；第一三维热管上蒸发段21内的冷媒因为在第一三维热管下冷凝段7处吸收了冷量而处于低温状态，穿过塑烧板过滤器55℃较为干净的空气沿着排风管18与第一三维热管上蒸发段21进行热量交换后，温度下降至44℃，然后经消声器排向大气。排出的废气可达到国家关于工业大气污染物排放标准中的颗粒物排放限值要求如对制药企业需满足《制药工业大气污染物排放标准》GB_37823—2019颗粒物≤20mg/m3要求。
对于冬季运行，新空气温度较低约-2℃，表冷器4不用制冷，第二三维热管前蒸发段3和第二三维热管后冷凝段6没有温差，故第二三维热管前蒸发段3和第二三维热管后冷凝段6内的冷媒不会发生相变。因第二三维热管前蒸发段3和第二三维热管后冷凝段6内的铜管之间密度不高，故产生的风阻很小。-2℃的新空气经第一三维热管下冷凝段7预热到32℃，再经加热器8加热至温度升至90℃，相对湿度降至5.93％、绝对湿度降至2.56g/m3；PLC根据温度和湿度传感器采集到的温度和湿度控制PAD蒸汽薄膜阀以调节加热器的热量高低，以满足制粒干燥要求；温度90℃、湿度5.93％的干燥热空所穿过高效过滤器9、顺着排风管11穿过散流板12使物料13呈流化状态并与物料13和从喷枪14不断喷向物料湿的粘合剂或流浸膏进行热量交换，在粘合剂和干燥热空气的作用下，物料逐渐团聚成颗粒状态；干燥热空气与物料13及粘合剂混合交汇进行热量和水分交换后，温度下降约降至55℃，湿度上升相对温度高低与粘合剂或流浸膏的量有关，不同产品配方量不同；约温度约55℃相对湿度升高的含有粉尘的浑浊废气穿过塑烧板过滤器15，具有高精度和疏水牲的塑烧板过滤器15能够阻挡粒径大于0.1μm的微尘，过滤精度达99.999％。塑烧板过滤器15前后安装有压力传感器和脉冲式压缩空气喷嘴，当塑烧板过滤器表面附着的粉尘过厚，前后压差超过设定值时，PLC给出电磁阀发出指令，使压缩空气以脉冲的形式在塑烧板过滤器15内部强力喷射，使附着在塑烧板过滤器15外表面的粉尘掉落；第一三维热管上蒸发段21内的冷媒因为在第一三维热管下冷凝段7处吸收了冷量而处于低温状态，穿过塑烧板过滤器55℃较为干净的空气沿着排风管18与第一三维热管上蒸发段21进行热量交换后，温度下降至24℃，然后经消声器排向大气。排出的废气可达到国家关于工业大气污染物排放标准中的颗粒物排放限值要求如对制药企业需满足《制药工业大气污染物排放标准》GB_37823—2019颗粒物≤20mg/m3要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节能环保型流化制粒干燥装置，包括依次连接的进风柜(25)、进风管(11)、流化床(16)、排风管、引风机(24)和消声器(23)，所述进风柜的端部作为进风口，其内依次设置有表冷器(3)、加热器(8)，进风管(11)上设置进风阀(10)，流化床(16)底部内置有散流网板(12)，排风管上设置排风阀(19)，其特征在于：
流化床(16)上设置流量可控的喷枪(14)，喷枪上方横亘设置塑烧板过滤器(15)；
排风管包括依次连接的前排风管(18)、排风柜(20)和后排风管(22)，排风柜通过第一三维热管连接到进风柜上加热器(8)前作为下冷凝段(7)，在排风柜内的部分为上蒸发段(21)；
进风柜(25)中于表冷器(4)后方增有挡水段(5)，进风柜(25)上还设有第二三维热管，第二三维热管在表冷器(4)前的一端为前蒸发段(3)，在挡水段(5)后的一端为后冷凝段(6)；
前排风管(18)上设置角度可控的排风阀(19)。
2.根据权利要求1所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
流化床(16)顶部设置有泄爆口(17)；
进风柜(25)还以进风方向依次设置有初效过滤器(1)、中效过滤器(2)和高效过滤器(9)，初效过滤器(1)设置于进风口，中效过滤器(2)设置于前蒸发段(3)前，高效过滤器(9)设置于加热器(8)后。
3.根据权利要求1所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述排风阀(19)的开启角度通过PID控制，引风机(24)通过变频控制。
4.根据权利要求3所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述流化床(16)内设置压力传感器和风量传感器，获取流化床(16)内的压力和风量；
压力和风量数据反馈调整控制进风阀(10)、排风阀(19)的开启角度。
5.根据权利要求1所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述第一三维热管、第二三维热管采用的热管材质为铜或铝合金，结构为扁平管，且各排管之间以“三维热回路”结构互相连接，形成独立模块。
6.根据权利要求5所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述第一三维热管的下冷凝段(7)和上蒸发段(21)之间、第二三维热管的前蒸发段(3)和后冷凝段(6)之间设有对介质流量调节的控制阀。
7.根据权利要求6所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述第一三维热管、第二三维热管内的介质依靠温差流动。
8.根据权利要求1所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述进风柜(25)的进风口、下冷凝段(7)、上蒸发段(21)、前蒸发段(3)、后冷凝段(6)、表冷器(3)共6个点设置温度传感器。
9.根据权利要求1所述的流化制粒干燥装置，其特征在于：
所述塑烧板过滤器(15)两侧设置压力传感器以及脉冲式压缩空气喷嘴；
通过压力传感器获取塑烧板过滤器(15)两侧的压差，当传感器压差高于设定值时，触发启动压缩空气脉冲反吹装置由脉冲式压缩空气喷嘴对塑烧板过滤器(15)进行间歇式强劲吹气。
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CN115350568A (zh) * 2022-07-28 2022-11-18 广西糖业集团防城精制糖有限公司 一种白砂糖熟化仓进风系统净化装置及其使用方法

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