大型壓力噴霧干燥塔噴頭的布置問題

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

壓力噴霧干燥是靠高壓泵通過高壓噴嘴將物料撕扯成霧滴再與塔內(nèi)熱空氣進行熱與質交換，將霧化物料干燥成所需的粉末，然后進入下一道工序。蒸發(fā)量小的干燥塔，如蒸發(fā)量小于1 000 kg/h的干燥塔采用1 個噴頭便能完成物料的霧化工作。但隨著蒸發(fā)量的增大，采用1 個噴頭無法滿足生產(chǎn)需要，主要原因是霧滴粒徑增大，容易變成線狀流，出現(xiàn)干不透，夾心粉的情況。這時往往需要采用多個噴頭進行噴霧干燥，而噴頭布置不好可能造成受熱不均，粉的水分含量偏高，嚴重時還會出現(xiàn)塊狀粉。因此，本文以蒸發(fā)量3 000 kg/h的大型壓力噴霧干燥塔為例闡述如何布置噴頭位置。

1 主要技術參數(shù)及結構特點

1.1 主要技術參數(shù)

物料介質：牛奶；生產(chǎn)能力：3 000 kg/h；進料質量分數(shù)：38%～40%；進料溫度：48～51 ℃；進風風量：104 067 m3/h；進風溫度：185～190 ℃；排風風量：135 287 m3/h；排風溫度：75～85℃；出粉質量分數(shù)：97.5%；噴頭支數(shù)：9。

1.2 結構特點

本噴霧干燥系統(tǒng)采用9 支噴頭，上出風的型式進行噴霧干燥。采用單級獨立脈沖反吹袋濾器捕集并回收噴霧干燥塔排風中攜帶的粉塵，袋濾器捕集下來的粉塵經(jīng)由旋轉出料閥卸料，再由羅茨風機將其送入到干燥塔內(nèi)的霧化區(qū)與正在霧化的物料進行黏結、附聚再造粒。塔下出粉口接臥式振動流化床對粉進行團?；⒄?、二次加熱干燥并冷卻。使粉的溫度降至38～40 ℃，然后進入下一道工序進行暫存待包裝。其工藝流程如圖1所示。

2 熱風分布器的計算

本例熱風分布器采用6調(diào)風筒式熱風分布器，如圖2所示。熱風分布器進排風管道的風速一般按9～18 m/s[1，2]進行計算。進排風管道截面風速按13 m/s選取。進風管道截面積為： F=104 067/（13×3 600）=2.22（m2）

進風管道（采用正方形）邊長： a2=2.22 ，a=1.491（m）

本例采用6個分風筒，每個分風筒的直徑為：104 067÷3 600=6×d2/4 π×13，d=0.687（m）

3 高壓噴頭在噴霧干燥塔中的布置

目前多噴頭進料，在干燥塔頂存在的主要問題是噴頭間距過小，噴嘴與噴槍桿的夾角過小，導致霧滴重疊交匯，促使霧滴變大，出現(xiàn)線狀流，有塊狀粉或夾心粉出現(xiàn)，從而導致干燥困難。排布情況介紹如下。

高壓噴頭在噴霧干燥中的布置直接關系到噴霧干燥的效果。對于蒸發(fā)量小的噴霧干燥塔，如蒸發(fā)量1 000 kg/h，只需3 個噴頭便能完成噴霧干燥任務，且粉的顆粒均勻，無塊狀粉出現(xiàn)。三噴頭的中心圓直徑一般在450 mm左右，噴頭與噴桿一般呈105°夾角，且角度在水平面方位可調(diào)。蒸發(fā)量1 000 kg/h的干燥塔若是下排風，一般塔徑在4 500～5 500 mm之間。噴頭做上述分布便能滿足噴霧干燥要求。本例干燥塔蒸發(fā)量為3 000 kg/h，為上排風。熱風分布器大小發(fā)生了改變，噴頭在熱風分布器上的分布情況也隨之改變。本例干燥塔直徑更大，在6 500～8 000 mm之間，采用3 組噴頭，每組噴頭為3 個，3 個噴頭在直徑為500 mm的分度圓上作正三角形均布，且每個噴頭與噴管成105°夾角，在圓周上角度可調(diào)。3 組噴頭在直徑為2 236 mm[2]的分度圓上作正三角形均布。噴槍在干燥塔中的排列主要依據(jù)是噴霧干燥塔的生產(chǎn)能力大小，即根據(jù)干燥塔直徑大小作相應排布，排列的原則是噴霧時盡量使每個噴頭的霧滴不交叉，不使霧滴變大。噴霧角度的大小與采用的噴嘴形式有關。目前比較常采用的噴嘴是“M”型與“S”兩種，一般霧化角度在55°～60°[3，4]之間，也有的霧化角度較大。噴嘴的選擇應根據(jù)具體情況進行，有條件的必要時可通過實驗獲取噴槍在干燥塔頂?shù)淖罴盐恢谩?/p>

4 小結

圖1 上排風干燥塔工藝流程

上述只是根據(jù)實際應用問題提出看法，原則是采用多噴頭進行霧化干燥時不能相互干涉，力求分布均勻，以最佳的霧化狀態(tài)與熱空氣接觸。除此之外，多噴頭在使用過程中要便于更換和清洗，高壓噴槍在生產(chǎn)結束后除清洗之外，還要通入蒸汽進行殺菌。因此，在設計高壓噴槍時還須考慮構成噴槍單獨清洗殺菌的回路。

圖2 多噴頭在熱風分布器上的分布