噴霧干燥技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在,在許多領(lǐng)域都已經(jīng)完成了工業(yè)化,從干燥設(shè)備角度看,可以說它既是通用設(shè)備又是專用設(shè)備。不僅對數(shù)以千計的物料進行了干燥,并且達到了預(yù)期目的。噴霧干燥技術(shù)研究內(nèi)容已不僅是化學(xué)工程的傳質(zhì)傳熱和機械問題,而是把將要干燥物料的復(fù)雜性質(zhì)和不同的要求也作為研究的內(nèi)容,這樣設(shè)計的干燥機具有針對性和專用性。所以一個成功的設(shè)計方案應(yīng)該是干燥機的設(shè)計者和使用者共同完成,是雙方相互配合的結(jié)果。這是因為待干燥物料的各種性質(zhì),往往設(shè)備使用者比設(shè)計者更加了解,對產(chǎn)品指標(biāo)的要求,也是由操作者提出。也就是說,許多設(shè)計的原始數(shù)據(jù)都首先由使用者提出,而設(shè)計者只是根據(jù)自己掌握的專業(yè)知識^大限度地滿足使用者的要求而已。這樣說來,使用者應(yīng)盡可能詳細地向設(shè)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(shè)計方案的確定依據(jù)
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題,目前應(yīng)用的三種霧化器適應(yīng)物料的粘度是不同的。
(4)熱流動性。有些物料,在常溫下呈糊狀或膏狀;但當(dāng)加熱到某一溫度后就出現(xiàn)良好的流動性。如有這樣的性質(zhì),對系統(tǒng)要增加加熱設(shè)備或保溫設(shè)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出現(xiàn)流動性,可以順利輸送,在系統(tǒng)中增加打漿設(shè)備或攪拌設(shè)備。
(6)溶劑(濕分)種類。對于絕大多數(shù)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(yīng)特別重視,系統(tǒng)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,它決定在進入霧化器前是否需要過濾以保證正常霧化。
(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(jié)合水、結(jié)晶水或機械水,這些水蒸發(fā)時消耗的能量是不同的,在產(chǎn)品含水率要求嚴格時更應(yīng)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(shè)備投資和運轉(zhuǎn)費用都較經(jīng)濟。但絕大多數(shù)物料都有^高的允許溫度,熱空氣的進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(shè)計的主要依據(jù)。
二、自然條件
設(shè)備都是有固定安裝地點的,安裝地自然環(huán)境是設(shè)備工藝計算的基礎(chǔ)。
(1)安裝地的年平均溫度。年平均溫度是設(shè)備熱量衡算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),是設(shè)計干燥系統(tǒng)換熱設(shè)備的重要參數(shù)。
(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?shù),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。設(shè)備的安裝地點在室內(nèi)還是室外,涉及到設(shè)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(dāng)?shù)氐臍庀髼l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^關(guān)心的,在設(shè)計之前必須將對產(chǎn)品的具體要求詳細提供給設(shè)計者的,主要包括以下幾個方面。
(1)生產(chǎn)能力。噴霧干燥系統(tǒng)中所有設(shè)備都與生產(chǎn)能力有關(guān),它決定系統(tǒng)的規(guī)模投資及運轉(zhuǎn)費用,是物料衡算和熱量衡算,設(shè)備制造的基礎(chǔ)。
(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(guī)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(shè)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(yīng)根據(jù)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(dǎo)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)過氣固分離后得到的粉粒狀產(chǎn)品,在這一過程中總會有少量損失,對特別昂貴的產(chǎn)品要求有較高的收率,對收集方法要進行特殊設(shè)計,同時,也涉及到風(fēng)機的造型。
(6)吸濕性。有些粉狀產(chǎn)品如某些無機鹽類在自然環(huán)境中極易吸收水分,從干燥室出來時含水是合格的,但在包裝的瞬間就可能吸收空氣中的水分,對于這類產(chǎn)品要在包裝過程中避免與空氣接觸,以防吸濕。
(7)衛(wèi)生要求。對于醫(yī)藥類、食品類等產(chǎn)品,衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)^嚴格。干燥這類物料要對空氣進行嚴格過濾,霧化過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(shè)計也應(yīng)滿足衛(wèi)生要求。
四、環(huán)保要求
(1)設(shè)備的振動。噴霧干燥系統(tǒng)需配備風(fēng)機等動力設(shè)備,大型的噴霧干燥機風(fēng)機也是很大的。風(fēng)機以及各類泵的振動對工廠環(huán)境及建筑物都會產(chǎn)生影響。在設(shè)計及選型時應(yīng)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,噪聲有時會達到$&&’( 以上,長期在這種環(huán)境下工作身心會受到一定的損傷,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(shè)備應(yīng)進行消聲處理。
(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產(chǎn)生燃燒氣體的排放,有些工廠性質(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(shè)計者提出的具體要求,同時還要提供必要的支承條件,如產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)樣品及檢測標(biāo)準(zhǔn)允許的占地面積,空間高度,設(shè)備可能安裝位置,可以提供的熱源種類等。
設(shè)計者根據(jù)使用者提出的要求以及基礎(chǔ)條件進行實驗求取必要的設(shè)計數(shù)據(jù),向用戶提出初步設(shè)計方案,其中包括設(shè)備形式、占地面積、占用空間、基建條件、能源種類、操作方法、控制手段、設(shè)備投資及運轉(zhuǎn)費用等,有時雙方要經(jīng)過多次研究才能確定出^佳方案。
以上內(nèi)容是噴霧干燥機設(shè)計之前所必須了解的內(nèi)容,決不可忽略,是噴霧干燥機設(shè)計方案成功的關(guān)鍵所在。這些設(shè)計前的準(zhǔn)備工作要求細致、認真、實事求是,只有這樣才奠定了成功設(shè)計的基礎(chǔ)。
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