1、干燥技術(shù)與設(shè)備268 Drying Technology & Equipment 2011年第9卷 第5期設(shè)備與裝置離心噴霧干燥塔的改進(jìn)和優(yōu)化李強(qiáng)（重慶民豐化工有限責(zé)任公司，重慶潼南 402660）摘要：針對(duì)干燥塔試車過(guò)程中發(fā)生的物料粘壁、不能滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)運(yùn)行能力等問(wèn)題，改進(jìn)和調(diào)整了熱風(fēng)分配器，優(yōu)化了設(shè)備布置和工藝控制參數(shù)，使干燥塔能夠長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)能力。關(guān)鍵詞：噴霧干燥；粘壁；熱風(fēng)分配器；改進(jìn)；優(yōu)化中圖分類號(hào)：TQ051 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1727-3080（2011）-268-061 前言我公司鉻粉車間目前擁有三臺(tái)旋轉(zhuǎn)式離心噴霧干燥塔，型號(hào)LPG2100，塔直

2、徑為8800mm，干燥塔直筒高為8900mm，錐底角55°。干燥塔單臺(tái)設(shè)計(jì)能力為13000噸/年。有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)如表11。在設(shè)備使用初期，由于對(duì)干燥系統(tǒng)仍處于摸索和調(diào)試階段，因此其生產(chǎn)能力和連續(xù)生產(chǎn)周期不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為此，我們對(duì)噴霧干燥設(shè)備進(jìn)行了一系列的改進(jìn)和優(yōu)化。有如下結(jié)論：可以認(rèn)為細(xì)霧滴的運(yùn)動(dòng)，在大部分干燥塔體積中，受到空氣流的完全影響。一旦小液滴離開(kāi)霧化器，它們便獲得霧化器附近周圍空氣的速度。粗霧滴和空氣流動(dòng)關(guān)系不大。在并流流動(dòng)的情況下，離開(kāi)旋轉(zhuǎn)霧化器的霧滴傾斜地去和引入的干燥空氣接觸。在干燥塔內(nèi)的熱風(fēng)分布器的周圍，以及在壁上的這些渦流，建立起局部范圍內(nèi)的霧滴空氣的逆流運(yùn)動(dòng)。

3、空氣霧滴的運(yùn)動(dòng)，由熱風(fēng)分布器的位置和結(jié)構(gòu)、霧化器的位置和操作、在干燥時(shí)的霧滴行為、干燥塔的尺寸、粉體空氣排出的方式控制。在霧滴干燥的關(guān)鍵的第一階段中，熱風(fēng)分布器決定著霧滴空氣運(yùn)動(dòng)”。 收稿日期：2011-9-20。作者簡(jiǎn)介：李強(qiáng)（1982），男，漢族，四川人，本科，主要從事化工非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)和設(shè)備管理。E-mail:yiyunjon。12 主要存在的問(wèn)題，以及針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化2.1 物料粘壁、結(jié)塊物料粘壁是因?yàn)橐旱螛O迅速地飛行到壁上，沒(méi)有提供充分的干燥（停留）時(shí)間。物料結(jié)塊則是由于塔、管道壁內(nèi)外溫差過(guò)大，同時(shí)受到進(jìn)料濃度、進(jìn)料穩(wěn)定性的影響。離開(kāi)霧化器的霧滴及干燥空氣的運(yùn)動(dòng)組合方式

4、決定著干燥速度及干燥程度。霧滴空氣運(yùn)動(dòng)的結(jié)果決定著液滴在干燥塔中的停留時(shí)間。王喜忠指出：“關(guān)于霧滴空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，第5期 李強(qiáng)等，離心噴霧干燥塔的改進(jìn)和優(yōu)化 269這些結(jié)論對(duì)于我們分析物料粘壁的原因、推測(cè)塔內(nèi)空氣流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有重要指導(dǎo)意義。 2.1.1 由霧化器引起的物料粘壁純霧滴的蒸發(fā)公式：由上可推知，在霧化器轉(zhuǎn)速恒定、干燥介質(zhì)和被干燥物料性質(zhì)不變的情況下，由霧化器引起的物料粘壁主要是因?yàn)殪F滴初始直徑過(guò)大所致，霧化器布料器布料不均勻、霧化盤通道堵塞均可能導(dǎo)致霧滴直徑過(guò)大。另外，霧化器沒(méi)有安裝在r L =4t mD 0D 1Dd (D =r L 22D 0D 18t m(干燥塔中心，將導(dǎo)致霧

5、滴到塔壁的距離不等，引起一側(cè)粘壁。為此，我們?cè)谖锪线M(jìn)霧化器前增加了80目篩網(wǎng)的簡(jiǎn)易過(guò)濾系統(tǒng)，用于過(guò)濾物料中的粗纖維等（由壓濾機(jī)濾布帶來(lái)），避免堵塞布料器和霧化盤通道，使霧滴離開(kāi)霧化盤的瞬間便獲得理想大??；同時(shí)，我們?cè)陟F化器底座增加了定位銷，用于將其準(zhǔn)確固定在塔正中心，使霧距對(duì)稱。 2.1.2 由熱風(fēng)分配器引起的物料粘壁純霧滴蒸發(fā)時(shí)間t m 熱空氣與料液的對(duì)數(shù)平均溫度差L 霧滴密度圍繞蒸發(fā)液滴的氣膜平均導(dǎo)熱系數(shù) r 液體的汽化潛熱D 0、D 1霧滴的初、終直徑故=當(dāng)純霧滴蒸發(fā)時(shí)，D 10，2r L D 0，8t m2前面所提到的“結(jié)論”中說(shuō)，在霧滴干燥的關(guān)鍵的第一階段中，熱風(fēng)分布器決定著霧滴空氣

6、運(yùn)動(dòng)。熱風(fēng)分配（布）器通過(guò)內(nèi)、外導(dǎo)風(fēng)板來(lái)控制熱風(fēng)的方向和旋轉(zhuǎn)，所以導(dǎo)風(fēng)板的角度能夠直接影響到霧滴空氣的運(yùn)動(dòng)軌跡。可以看出，蒸發(fā)時(shí)間與D 0成正比，與t m 及成反比。表11 干燥塔有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)干燥物料 原料液含固量進(jìn)料溫度 塔進(jìn)風(fēng)溫度 塔排風(fēng)溫度 產(chǎn)品產(chǎn)量 產(chǎn)品堆比重 噴液量 蒸發(fā)水量 物料霧化方式 霧化盤轉(zhuǎn)速鹽基性硫酸鉻Cr2(OHm(SO4n.xH2O42% 40 200±10 80±5 1516kg/h 0.8 3610 kg/h 2094 kg/h 高速離心霧化 12000轉(zhuǎn)/分干燥技術(shù)與設(shè)備270 Drying Technology & Equipment

7、 2011年第9卷 圖21 熱風(fēng)分配器如果導(dǎo)風(fēng)板的角度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致分配器出口熱風(fēng)速度過(guò)慢、空氣流的過(guò)分旋轉(zhuǎn)、霧矩過(guò)小、霧層不能迅速降落，從而引起沿頂蓋和壁的上部粘壁（圖22的A 處）。在這種情況下，適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板（使之與y 軸夾角減小），使熱風(fēng)增大，旋轉(zhuǎn)加速向下。如果導(dǎo)風(fēng)板的角度過(guò)小，則導(dǎo)致分配器出口熱風(fēng)速度過(guò)快、熱風(fēng)旋轉(zhuǎn)過(guò)小、霧矩過(guò)大、液滴未干就碰壁，引起沿壁下部和錐體粘壁（圖22的B 處）。在這種情況下，調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板（使之與y 軸夾角增大），適當(dāng)增加空氣流水平方向的旋轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)液滴干燥時(shí)間。外側(cè)導(dǎo)風(fēng)板角度不宜過(guò)大，否則將整體降低風(fēng)速。試驗(yàn)證明，當(dāng)外側(cè)導(dǎo)風(fēng)板與y 軸呈1015°時(shí)、內(nèi)側(cè)

8、導(dǎo)風(fēng)板與y 軸呈1217°時(shí)，能夠使霧滴空氣運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到理想狀態(tài)，防止物 料粘壁。圖22 物料粘壁位置另外，導(dǎo)風(fēng)板原有厚度為1mm，經(jīng)觀察，此厚度下的葉片在氣流中會(huì)發(fā)生顫動(dòng)，使氣流分布紊亂。為此我們將導(dǎo)風(fēng)板厚度為改為3mm，讓其不再在氣流中顫動(dòng)。2.1.3 由收料引風(fēng)機(jī)出風(fēng)管位置引起的物料粘壁原有收料引風(fēng)機(jī)出風(fēng)管如圖23所示，位于中心管的上方，顯然，出風(fēng)管內(nèi)鼓出的氣流會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)的霧滴空氣流動(dòng)造成變數(shù)（霧滴阻力增大），加速霧滴降落，造成錐體部分的粘壁。第5期 李強(qiáng)等，離心噴霧干燥塔的改進(jìn)和優(yōu)化 271圖23 干燥塔原設(shè)備布置圖改進(jìn)后的出風(fēng)管位置位于主旋風(fēng)除塵器的進(jìn)口段，避免了對(duì)塔內(nèi)氣流的

9、干擾，如圖24 所示。圖24 干燥塔現(xiàn)設(shè)備布置圖2.1.4 由于料倉(cāng)和管道內(nèi)外溫差過(guò)大引起的物料結(jié)塊針對(duì)這一問(wèn)題，我們對(duì)料倉(cāng)和管道進(jìn)行伴熱和保溫。同時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)烘塔時(shí)間，能更少的減小物料結(jié)塊。2.2 對(duì)振動(dòng)篩位置的調(diào)整，優(yōu)化設(shè)備布置原有振動(dòng)篩位置在干燥塔出口下，如圖23所示，一旦振動(dòng)篩發(fā)生意外情況（比如電機(jī)故障、篩網(wǎng)破裂、篩出口堵塞等），將造成主塔錐底大量物料的堆積堵塞，增加排障和清洗難度，極為不便。調(diào)整優(yōu)化后的振動(dòng)篩位于收料旋風(fēng)料倉(cāng)下，如圖24所示。2.3 對(duì)控制參數(shù)調(diào)整，優(yōu)化工藝參數(shù)熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度的確定對(duì)于干燥作業(yè)來(lái)說(shuō)是極為重要的。進(jìn)風(fēng)溫度直接決定了干干燥技術(shù)與設(shè)備272 Dryin

10、g Technology & Equipment 2011年第9卷燥室的蒸發(fā)強(qiáng)度，如表22所示。熱風(fēng)溫度越高則熱效率越好，經(jīng)濟(jì)性越好，但是過(guò)高的熱風(fēng)溫度會(huì)使鉻粉的溶解性差，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下適當(dāng)提高熱風(fēng)溫度。而出風(fēng)溫度與產(chǎn)品的水分含量有關(guān)，也應(yīng)按產(chǎn)品所要求的特性來(lái)決定。通過(guò)試驗(yàn)，進(jìn)風(fēng)溫度為190±2、出風(fēng)溫度為8082時(shí)效果最佳。為了盡可能保證以上進(jìn)風(fēng)溫度，我們?cè)谔烊粴夤艿郎习惭b了調(diào)壓閥，將天然氣出口壓力穩(wěn)定、調(diào)至一定范圍值內(nèi)，避免了天然氣壓力波動(dòng)導(dǎo)致的進(jìn)風(fēng)溫度起伏，更好地控制了進(jìn)風(fēng)溫度。表22 熱風(fēng)溫度與蒸發(fā)強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)風(fēng)溫度，130150 300

11、400 500700蒸發(fā)強(qiáng)度，kg/(m3. h24 812 1525同時(shí)，我們還確定了合適的料泵進(jìn)料速度。料泵進(jìn)料速度將會(huì)影響到霧滴的直徑，因此合適的進(jìn)料頻率將會(huì)得到良好的產(chǎn)品，通過(guò)試驗(yàn)，進(jìn)料頻率為1820Hz時(shí)效果最佳。線密封，如圖25所示，閥球回坐時(shí)球面和錐面不能很好的密封，造成進(jìn)料不穩(wěn)定，同時(shí)線密封將加速閥座的老化，使用壽命短。通過(guò)改進(jìn)閥座，將錐面改為球面，密封性能好，極大提高了進(jìn)料均勻性，同時(shí)增大了閥座的外直徑，使其在螺栓的預(yù)緊力下形變減小，改進(jìn)后的閥座如圖2 6。2.4 改進(jìn)進(jìn)料泵，提高進(jìn)料均勻性料泵進(jìn)料是否均勻?qū)?huì)影響到進(jìn)料速度。原有隔膜泵閥座（橡膠材質(zhì)）和閥球之間的密封為 圖2

12、5 改進(jìn)前的閥球和閥座 圖26 改進(jìn)后的閥球和閥座2.5 對(duì)包裝抽風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)原有包裝機(jī)的除塵系統(tǒng)，單獨(dú)配有一引風(fēng)機(jī)和文丘里除塵器，但由于設(shè)備未布置得當(dāng)，抽風(fēng)管道過(guò)長(zhǎng)阻力過(guò)大，負(fù)壓太小不能起到除塵作用，并且文丘里除塵器需經(jīng)常更換洗水，極為不便。為此，我們?nèi)∠舜顺龎m系統(tǒng)，另從位置相對(duì)較近的塔引風(fēng)機(jī)進(jìn)口處引出一管道用于除塵，效果良好，即回收了粉塵，又簡(jiǎn)化了設(shè)備裝置，操作簡(jiǎn)易，利于環(huán)保。3 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)對(duì)離心噴霧干燥塔一系列的改進(jìn)和優(yōu)化，主要是針對(duì)熱風(fēng)分配器的調(diào)整，收料引風(fēng)機(jī)第5期 李強(qiáng)等，離心噴霧干燥塔的改進(jìn)和優(yōu)化 273 出風(fēng)管、 振動(dòng)篩等設(shè)備的優(yōu)化布置， 同時(shí)試驗(yàn)出 最佳進(jìn)出風(fēng)溫度、 進(jìn)料頻率

13、等， 優(yōu)化了控制參數(shù)， 使干燥塔連續(xù)運(yùn)行周期從原來(lái)的半天到數(shù)天不 等達(dá)到現(xiàn)在的二十八天，單臺(tái)產(chǎn)量能夠達(dá)到 1100 噸/月，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 1 王喜忠,于才淵,周才君.噴霧干燥(第二版M.北 京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003. 2 王喜忠,等.現(xiàn)代干燥技術(shù).噴霧干燥章M.北京:化 學(xué)工業(yè)出版社,1998. 3 姚 玉 英 , 等 . 化 工 原 理 M. 天 津 : 天 津 大 學(xué) 出 版 參考文獻(xiàn) 社,1999. The Improvement and Optimization of Centrifugal Spray-drying Tower LI Qiang (ChongQing MinFeng Chemical CO.,LTD,TongNan County in ChongQing 402660 Abstract: During the test process of spray-drying, material adhere to the wall and it can not meet the designed production and operation ability. For these problems, we improved and adjusted the hot-air distributor, optimized the arrangemen