噴霧干燥技術(shù)發(fā)展到現在,在許多領(lǐng)域都已經(jīng)完成了工業(yè)化,從干燥設備角度看,可以說(shuō)它既是通用設備又是專(zhuān)用設備。不僅對數以千計的物料進(jìn)行了干燥,并且達到了預期目的。噴霧干燥技術(shù)研究?jì)热菀巡粌H是化學(xué)工程的傳質(zhì)傳熱和機械問(wèn)題,而是把將要干燥物料的復雜性質(zhì)和不同的要求也作為研究的內容,這樣設計的干燥機具有針對性和專(zhuān)用性。所以一個(gè)成功的設計方案應該是干燥機的設計者和使用者共同完成,是雙方相互配合的結果。這是因為待干燥物料的各種性質(zhì),往往設備使用者比設計者更加了解,對產(chǎn)品指標的要求,也是由操作者提出。也就是說(shuō),許多設計的原始數據都首先由使用者提出,而設計者只是根據自己掌握的專(zhuān)業(yè)知識^大限度地滿(mǎn)足使用者的要求而已。這樣說(shuō)來(lái),使用者應盡可能詳細地向設計者提供有關(guān)物料的資料和對產(chǎn)品的要求,這是非常重要的。
噴霧干燥機設計方案的確定依據
一、料液的性質(zhì)
(1)原料在可用泵輸送下的^高含固率。
(2)表面張力。
(3)料液粘度。物料的粘度涉及到輸送方法、霧化器形式等方面的問(wèn)題,目前應用的三種霧化器適應物料的粘度是不同的。
(4)熱流動(dòng)性。有些物料,在常溫下呈糊狀或膏狀;但當加熱到某一溫度后就出現良好的流動(dòng)性。如有這樣的性質(zhì),對系統要增加加熱設備或保溫設備。也可能為物料管路伴熱管。
(5)觸變性。有些物料,在靜止的狀態(tài)下也呈膏糊狀,但在攪拌的情況下會(huì )出現流動(dòng)性,可以順利輸送,在系統中增加打漿設備或攪拌設備。
(6)溶劑(濕分)種類(lèi)。對于絕大多數物料的濕分都是水,但特殊情況下也有一些化學(xué)試劑,這對于采用哪一種氣體進(jìn)行載熱、載濕,或氣體中濕分的處理方法(排空,或回收)的方案都起重要作用。
(7)化學(xué)特征。物料及濕分的腐蝕性,易燃易爆性,或有毒有味的特征在干燥方案確定之前應特別重視,系統操作方案的確定在很大程度上取決于物料的化學(xué)特征。
(8)物料狀態(tài)。待干燥物料是以溶液形式還是以懸浮液形式存在,它決定在進(jìn)入霧化器前是否需要過(guò)濾以保證正常霧化。
(9)濕分的存在形式。物料中的水分(因水的情況^多,以水為例)有結合水、結晶水或機械水,這些水蒸發(fā)時(shí)消耗的能量是不同的,在產(chǎn)品含水率要求嚴格時(shí)更應注意。
(10)料液溫度。
(11)物料的熱敏溫度。從傳熱的角度考慮,噴霧干燥的操作溫度越高越經(jīng)濟,高溫操作使設備投資和運轉費用都較經(jīng)濟。但絕大多數物料都有^高的允許溫度,熱空氣的進(jìn)口溫度和出口溫度對產(chǎn)品質(zhì)量都有影響,在允許的情況下溫度下工作是^經(jīng)濟的,它是工藝設計的主要依據。
二、自然條件
設備都是有固定安裝地點(diǎn)的,安裝地自然環(huán)境是設備工藝計算的基礎。
(1)安裝地的年平均溫度。年平均溫度是設備熱量衡算的基礎數據,是設計干燥系統換熱設備的重要參數。
(2)安裝地的年平均相對濕度??諝獾哪昶骄鄬穸仁俏锪虾馑愫蜔崃亢馑愕膮?,比如在相同蒸發(fā)水量的情況下,用濕含量較高的空氣做載濕體消耗量就增大。
(3)安裝地點(diǎn)。設備的安裝地點(diǎn)在室內還是室外,涉及到設備保溫厚度,如果高塔形的大型噴霧干燥塔,安裝在室外還要注意當地的氣象條件,如風(fēng)的等級等和抗震要求。
三、產(chǎn)品要求
產(chǎn)品的要求是使用者^(guò)關(guān)心的,在設計之前必須將對產(chǎn)品的具體要求詳細提供給設計者的,主要包括以下幾個(gè)方面。
(1)生產(chǎn)能力。噴霧干燥系統中所有設備都與生產(chǎn)能力有關(guān),它決定系統的規模投資及運轉費用,是物料衡算和熱量衡算,設備制造的基礎。
(2)產(chǎn)品的殘余水分。在一般情況下,^于的產(chǎn)品很難生產(chǎn),一般的產(chǎn)品都有規定的含水范圍,在允許的情況下,產(chǎn)品含水率高一些可以降低設備的有效高度和生產(chǎn)費用。
(3)產(chǎn)品的粒度及分布。作為粉體產(chǎn)品,對產(chǎn)品的粒度及分布都有特定的要求,三種霧化器產(chǎn)生霧滴的粒度不同,應根據產(chǎn)品粒度要求確定霧化方法。
(4)產(chǎn)品密度。產(chǎn)品的密度指的是堆密度,同前面提到的相似,粒度不同導致產(chǎn)品的密度也不同。
(5)產(chǎn)品的收率。噴霧干燥的產(chǎn)品是經(jīng)過(guò)氣固分離后得到的粉粒狀產(chǎn)品,在這一過(guò)程中總會(huì )有少量損失,對特別昂貴的產(chǎn)品要求有較高的收率,對收集方法要進(jìn)行特殊設計,同時(shí),也涉及到風(fēng)機的造型。
(6)吸濕性。有些粉狀產(chǎn)品如某些無(wú)機鹽類(lèi)在自然環(huán)境中極易吸收水分,從干燥室出來(lái)時(shí)含水是合格的,但在包裝的瞬間就可能吸收空氣中的水分,對于這類(lèi)產(chǎn)品要在包裝過(guò)程中避免與空氣接觸,以防吸濕。
(7)衛生要求。對于醫藥類(lèi)、食品類(lèi)等產(chǎn)品,衛生標準^嚴格。干燥這類(lèi)物料要對空氣進(jìn)行嚴格過(guò)濾,霧化過(guò)程中不能帶入任何雜質(zhì),操作方法也^好采用微正壓,出料方法的設計也應滿(mǎn)足衛生要求。
四、環(huán)保要求
(1)設備的振動(dòng)。噴霧干燥系統需配備風(fēng)機等動(dòng)力設備,大型的噴霧干燥機風(fēng)機也是很大的。風(fēng)機以及各類(lèi)泵的振動(dòng)對工廠(chǎng)環(huán)境及建筑物都會(huì )產(chǎn)生影響。在設計及選型時(shí)應有減振措施。
(2)噪聲。這里所提到的噪聲主要是風(fēng)機的噪聲,特別是高壓風(fēng)機,噪聲有時(shí)會(huì )達到$&&’( 以上,長(cháng)期在這種環(huán)境下工作身心會(huì )受到一定的損傷,另外產(chǎn)生很強的噪聲也是環(huán)境保護所不允許的。所以對高壓風(fēng)機等產(chǎn)生強噪聲的設備應進(jìn)行消聲處理。
(3)排放氣體要求。排放氣體主要包括兩部分,一部分是有燃燒熱源時(shí)產(chǎn)生燃燒氣體的排放,有些工廠(chǎng)性質(zhì)不同或地理位置不同,對其排放有特殊要求。另一部分是尾氣的排放,這種情況多取決于粉體性質(zhì),一般情況下,能對人身和環(huán)境造成危害的粉體在尾氣排放時(shí)要求比較嚴格,不同粉體尾氣的排放含塵量要求也不同。前面提到的是從收率的角度出發(fā),這里提到的主要是從環(huán)境保護的角度出發(fā)。
前面提到的是使用者對設計者提出的具體要求,同時(shí)還要提供必要的支承條件,如產(chǎn)品的標準樣品及檢測標準允許的占地面積,空間高度,設備可能安裝位置,可以提供的熱源種類(lèi)等。
設計者根據使用者提出的要求以及基礎條件進(jìn)行實(shí)驗求取必要的設計數據,向用戶(hù)提出初步設計方案,其中包括設備形式、占地面積、占用空間、基建條件、能源種類(lèi)、操作方法、控制手段、設備投資及運轉費用等,有時(shí)雙方要經(jīng)過(guò)多次研究才能確定出^佳方案。
以上內容是噴霧干燥機設計之前所必須了解的內容,決不可忽略,是噴霧干燥機設計方案成功的關(guān)鍵所在。這些設計前的準備工作要求細致、認真、實(shí)事求是,只有這樣才奠定了成功設計的基礎。
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