噴霧干燥器是干燥領域發(fā)展快、應用范圍廣的一種形式,適用于溶液、乳濁液和可泵送的的懸浮液等液體原料生成粉狀、顆粒狀或塊狀固體產(chǎn)品。被干燥物料熱敏性、粘度、流動性等不同的干燥特性,和產(chǎn)品的顆粒大小、粒度分布、殘留水份含量、堆積密度、顆粒形狀等不同的質量要求,決定了采用不同的霧化器、氣流運動方式和干燥室的結構形式。噴霧干燥是系統(tǒng)化技術應用于物料干燥的一種方法。于干燥室中將稀料經(jīng)霧化后,在與熱空氣的接觸中,水分迅速汽化,即得到干燥產(chǎn)品。該法能直接使溶液、乳濁液干燥成粉狀或顆粒狀制品,可省去蒸發(fā)、粉碎等工序。
噴霧干燥器是使液態(tài)物料經(jīng)過噴嘴霧化成微細的霧狀液滴,在干燥塔內與熱介質接觸,被干燥成為粉料的熱力過程。進料可以是溶液、懸浮液或糊狀物,霧化可以通過旋轉式霧化器、壓力式霧化噴嘴和氣流式霧化噴嘴實現(xiàn),操作條件和干燥設備的設計可根據(jù)產(chǎn)品所需的干燥特性和粉粒的規(guī)格選擇。
噴霧干燥器也有許多分類方法,如按氣液流向分有并流式(順流式)、逆流式和混流式;按霧化器的安裝方式分有上噴下式、下噴上式;按系統(tǒng)分有開放式,部分循環(huán)式和密閉式等等。噴霧干燥的霧分器有多種,但按其霧化基理,霧化器分為離心式、壓力式和氣流式三種。習慣上,人們對噴霧干燥器按霧化方式進行分類,也就是按霧化器的結構分類。將噴霧干燥分為轉盤式(離心式)、壓力式(機械式)、氣流式等三種型式。大量使用噴霧干燥器是近二十年的事,我國最早工業(yè)化的應是氣流式噴霧干燥器。但隨著離心式、壓力式噴霧干燥器的成功開發(fā),氣流式噴霧干燥器能量消耗大的缺點就顯現(xiàn)出來(霧化器消耗的能量是另兩種的4~8倍)。最近幾年,這種機型在大工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被其它兩種機型所取代,但由于制藥行業(yè)的特殊需要仍在使用。離心式噴霧干燥器的高速霧化器是關鍵設備,放大問題具有很高的技術要求,我國目前不但具備生產(chǎn)氣流、機械及機電一體的離心霧化器的能力,而且可以達到每小時處理量45t水。在杭州、西寧、無錫、靖江等地有專業(yè)的霧化器制造廠。目前離心式噴霧干燥器從每小時處理量幾千克到幾十噸已經(jīng)形成了系列化機型。生產(chǎn)制造技術基本成熟。壓力式噴霧干燥器所得產(chǎn)品為微粒狀,在合成洗滌劑、染料、水處理劑等方面都有大量應用。目前,我國自行設計制造的壓力式噴霧干燥器直徑可達8m,總高達50多米,蒸發(fā)能力達每小時幾噸水之多。
噴霧干燥器是處理溶液、懸浮液或泥漿狀物料的干燥設備。它是用噴霧的方法,使物料成為霧滴分散在熱空氣中,物料與熱空氣呈并流、逆流或混流的方式互相接觸,使水分迅速蒸發(fā),達到干燥目的。采用這種干燥方法,可以省去濃縮、過濾、粉碎等單元操作,可以獲得30~500μm的粒狀產(chǎn)品。而干燥時間極短,一般干燥時間為5~30s。適用于高熱敏性物料和料液濃縮過程中易分散的物料的干燥,產(chǎn)品流動性和速溶性好。
噴霧干燥器中氣固兩相接觸表面積大,但是氣固兩相呈稀相流動,故容積傳熱系數(shù)小,一般為20~100kcal/m3•h•℃,熱空氣進口溫度在并流操作時為250~500℃,逆流操作時為200~300℃。工業(yè)規(guī)模的噴霧干燥器,熱效率一般為30~50%。國外帶有廢熱回收的噴霧干燥,熱效率可達到70%,但這種設備只有在大于100kg(水)/h的生產(chǎn)能力時才有經(jīng)濟意義。
噴霧干燥的基本流程如下,料液通過霧化器,噴成霧滴分散在熱氣流中。空氣經(jīng)鼓風機送入空氣加熱器加熱,然后進入噴霧干燥器,與霧滴接觸干燥。產(chǎn)品部分落入塔底,部分由一級引風機吸入一級旋風分離器,經(jīng)分離后,將尾氣放空。塔底的產(chǎn)品和旋風分離器收集的產(chǎn)品,由二級抽風機抽出,經(jīng)二級旋風分離器分離后包裝。
噴霧干燥的產(chǎn)品為細粒子,為了適應環(huán)境保護的要求,噴霧干燥系統(tǒng)只用旋風分離器分離產(chǎn)品、凈化尾氣還是不夠的,一般還要用袋式除塵器凈化。使尾氣中的含塵量低于50mg/Nm3氣體,或用濕式洗滌器,可將尾氣含塵量降到15~35mg/Nm3氣體。