壓力式噴霧干燥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、干燥塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

壓力式噴霧干燥器是一種高塔形圓形筒體，主要有空氣分配室、進(jìn)風(fēng)管、壓力式霧化器、干燥室、出料口、尾風(fēng)管等組成。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是保證干燥器的性能達(dá)到最佳狀態(tài)，操作維修方便。干燥器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有:

1、 塔頭設(shè)計(jì)。包括進(jìn)風(fēng)形式、進(jìn)風(fēng)管直徑、整流形式、整流板數(shù)、開孔率及間距、上錐體高度、錐角等。

2、干燥器孔、門設(shè)計(jì)。開孔設(shè)計(jì)應(yīng)保證操作方

便、氣密性好、不積料、不粘壁。開孔主要有檢修

孔、測(cè)溫孔、測(cè)壓孔、測(cè)速孔、視鏡、霧化器孔等。

3、塔底設(shè)計(jì)，塔底設(shè)計(jì)應(yīng)保證最大限度地氣固分離。主要包括確定下錐體高度、錐角、出料形式、排風(fēng)形式及排風(fēng)管尺寸等。除此之外，還應(yīng)設(shè)計(jì)清掃裝置等。

在工業(yè)應(yīng)用中，壓力式噴霧干燥器多以上噴下并流式為主。由于霧化器產(chǎn)生的霧滴較其他幾種要大一些，霧滴的固化或干燥時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，所以熱風(fēng)對(duì)它的作用非常敏感，如果處理不當(dāng)，將會(huì)造成嚴(yán)重粘壁。因而對(duì)各部結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)多是從熱風(fēng)的均一性出發(fā)，此外要注意產(chǎn)品的氣固分離等問題。圖26-25是壓力式噴霧干燥器主體，主要由塔頭、塔身和塔底部分部組成。對(duì)于上噴下壓力式噴霧干燥器，塔頭部分的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，前面已經(jīng)提到，塔頭的設(shè)計(jì)決定熱風(fēng)的分配效果。

二、塔頭部分的設(shè)計(jì)

一般來說，塔頭部分主要包括塔頭直徑、高度、上錐體的角度及高度，進(jìn)風(fēng)管的直徑、位置、分布板開孔率，間距、開孔形式及位置等。在這里只能作為一般性介紹。

目前，國(guó)內(nèi)采用的塔頭形式主要有以下幾種:圖26-26a 為垂直進(jìn)風(fēng)。這種結(jié)構(gòu)空氣分布形式是氣體在進(jìn)入主塔前，主氣流軸向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)整流板后均勻進(jìn)入塔內(nèi)，特點(diǎn)是整流效果好，物料不易粘壁。但同時(shí)也增加了塔頭的高度，如果安裝在室內(nèi)，還要增加廠房的高度。圖 26-26b是側(cè)向進(jìn)風(fēng)，這種形式又分兩種進(jìn)風(fēng)方式，一種是進(jìn)風(fēng)管的軸線與干燥器的軸線垂直相交，另一種是切向側(cè)進(jìn)風(fēng)。這種形式是熱風(fēng)進(jìn)入干燥器后，經(jīng)過2~3層整流板。再經(jīng)過上錐體整流后使氣體均勻進(jìn)入干燥器內(nèi)，干燥器同一截面上的氣流速度比較均勻。因?yàn)闊犸L(fēng)是從側(cè)向進(jìn)入塔頭，進(jìn)入塔頭后垂直向下，對(duì)整流的要求較高。如果采取前后兩個(gè)風(fēng)機(jī)時(shí)更要注意熱風(fēng)的分配問題。為防止氣流分配不均，上錐體錐角不能太大，推薦錐角為25°~30°。圖26-26c種形式進(jìn)風(fēng)有兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口，在上面的進(jìn)風(fēng)口為主風(fēng)口，干燥用的絕大部分熱量都是由主風(fēng)帶入。下面的為二次風(fēng)口，二次風(fēng)主要是產(chǎn)生環(huán)壁面自上至下的順壁風(fēng)。順壁風(fēng)有兩個(gè)作用，它可以在霧炬與塔壁之間由熱空氣形成一層屏障，避免濕物料與塔壁接觸，防止物料粘壁。另一個(gè)作用是清掃附著在壁面上的粉塵，防止物料過熱。這種結(jié)構(gòu)的操作略有難度，一次風(fēng)與二次風(fēng)之間的風(fēng)速比是關(guān)鍵參數(shù)，一般二次風(fēng)的風(fēng)速是一次風(fēng)的4~5倍。同時(shí)也應(yīng)注意，二次風(fēng)在環(huán)隙方向上的分布也很重要，所以設(shè)計(jì)時(shí)還要根據(jù)物料的具體情況而定。圖26-26d種形式為直塔頭結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是加工制造簡(jiǎn)單，塔身短，降低了塔的高度。但整流效果一般，如果干燥器直徑足夠大，或耐熱性好的物料可以采用這種結(jié)構(gòu)，否則將有黏壁現(xiàn)象。

前面多次提到整流的概念，整流就是把紊亂的風(fēng)流整理成方向一致的風(fēng)流束，它是通過整流板完成整流操作。整流板是在金屬板上開若干個(gè)小孔，安裝在塔頭處。根據(jù)干燥器直徑不同，一般設(shè)置一至兩層。如果放置多層，整流板的開孔率應(yīng)有區(qū)別。按空氣通過的先后順序由大到小，開孔率一般為15%~30%,兩層整流板之間的間距為300~500mm，孔板所產(chǎn)生的阻力約為 150~200Pa。圖26-26e 種形式熱風(fēng)的分配不需要整流孔板，塔內(nèi)的氣流與軸線平行。通過主風(fēng)管與二次風(fēng)管的空氣分配，在噴出熱風(fēng)的周圍又噴出少量的冷空氣膜，使熱風(fēng)入口周圍和上部塔壁黏粉和焦化現(xiàn)象顯著減少。

三、塔底部分的設(shè)計(jì)

對(duì)尾風(fēng)管的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求:

①將氣體順利帶出干燥器;

②在干燥器底部應(yīng)有良好的氣固分離效果;

③尾風(fēng)管中不能出現(xiàn)物料的沉積;

④盡可能減小風(fēng)管的阻力。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)，塔下的得料率可以達(dá)到70%~97%。

對(duì)于具有錐形塔底的干燥器，塔底形式及排風(fēng)管的設(shè)計(jì)主要有以下幾種:在圖26-28f、g、h中，空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)向后進(jìn)入排風(fēng)管，這種結(jié)構(gòu)要比90°轉(zhuǎn)向的帶出較多的干粉。特別是圖26-28a型的設(shè)計(jì),由于排風(fēng)管向下深入錐底,風(fēng)口處干粉濃度高，風(fēng)管所處的截面上氣流速度較高，容易把降落到塔底的干粉重新吸走。圖26-28f、g、h型適用于大顆粒產(chǎn)品，在氣速較低的情況下不易夾帶干粉，因此塔底得料率較高。

圖26-28b型的特點(diǎn)是使空氣通過整個(gè)塔的容積，延長(zhǎng)了干燥時(shí)間，有利于干燥。圖26-28c型對(duì)塔內(nèi)氣流影響很大，使氣流偏向于一邊，有可能造成產(chǎn)品水分含量不均勻。只適用于熱敏性物料，它可排除在管道表面沉積。圖26-28d型由于進(jìn)口向上，而且設(shè)置在干粉濃度較低的截面上，因此被帶出的干粉少于圖26-28b型，但塔的容積利用率較低。圖26-28e型的排風(fēng)口位置較高，挾帶的干粉更少，但同樣存在塔的容積利用率低的問題。圖26-28g型在管口上裝有擋蓋，使空氣在底半部轉(zhuǎn)90°的彎，可以提高塔容積的利用率。圖26-28g、h型風(fēng)口的位置設(shè)在塔體下部的環(huán)形處，適用于較粗顆粒和較低風(fēng)速的場(chǎng)合。對(duì)于一些熱敏性物料的干燥，為防止干粉堆積在塔內(nèi)的水平風(fēng)管上，可以在風(fēng)管上方安裝三角形防雨罩。圖26-28i型是在尾風(fēng)管處設(shè)有內(nèi)旋風(fēng)的出料形式，提高干燥器底部得料率。圖26-28j型出料結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在底部設(shè)有放大段以降低塔底部截面的風(fēng)速，也是為了減少物料的挾帶量。圖26-28k型出料結(jié)構(gòu)是在干燥器的底部接尾風(fēng)管，在塔下部不出料，所有產(chǎn)品都由尾風(fēng)管輸送到氣固分離裝置分離出料。其特點(diǎn)是通過管道的輸送延長(zhǎng)物料的干燥時(shí)間，可以進(jìn)一步降低產(chǎn)品水分。圖 26-28i型結(jié)構(gòu)是干燥器底部設(shè)計(jì)成“W"型，通過塔底攪拌軸將產(chǎn)品推到出料口，尾氣在底部中心處排出。圖26-28m型出料裝置是一種平底結(jié)構(gòu)，在干燥器的側(cè)面和底部有一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的“L"形氣掃裝置，吹掉壁上黏附和底部的物料，風(fēng)管的氣速應(yīng)在 12~18m/s范圍內(nèi)。

通過塔下的放大結(jié)構(gòu)使氣流降速，減少了氣流夾帶物料的幾率，提高干燥器底部得料率。干燥器的底部錐角應(yīng)根據(jù)物料的堆積角確定，但一般取60°。