喷雾干燥系统的组成【科研仪器非标】

  喷雾干燥系统种类繁多，科研仪器非标其结构不尽相同，但一般都由一下四个部分组成。

  a.料液雾化部分：包括雾化器、供料泵、液料管道及阀门；

  b.热风加热部分：包括空气加热器、风机、空气过滤器、热风管道及阀门；

  c.雾滴与热风的接触和干燥部分：包括热风分布器、喷雾干燥室等；

  d.干燥产品的回收及废气净化部分：包括气固分离的旋风分离器、湿式洗涤塔、排料阀、包装机和废气引风机等。

  ①.供料系统

  供料系统一般由料液储罐、供料槽、粗滤器或细滤器以及送料泵等组成。料液可以直接用送料泵输送到雾化器中，也可以经过一个一定高度的供料槽流入雾化器内。料液储罐应有足够的体积容量，以保证装置连续运行。一般常用两个料液储罐轮换供料，以保证把料液稳定地供给干燥器。料液粗过滤或者细过滤可以部分或完全消除雾化器的堵塞问题。供料系统的设计，必须考虑清洗容易和维修方便。供料系统的管道、管件以及设备等的材料选择，主要取决于料液性质。例如，对于食品，全部要用不锈钢；对于化学制品常要求采用特殊衬里的料液储罐以及耐腐蚀的泵、管子及管件等。

  在许多情况下，料液在进入雾化器之前，需要进行预热和预处理。预处理可以是混入添加剂或进行配料，以保证进料的性质。预热通常是为了降低液料的粘度，以保证雾化器能按要求进行操作。预热器可以是板式、夹套式、套管式、弯板式或蛇管式等。预处理和预热处理应尽量在液料雾化器之前的空间位置与供料系统相连。

  ②.雾化器

  雾化器是喷雾干燥系统的心脏。雾化器能否产生符合雾滴粒度分布要求的料雾，是决定系统运行好坏的最重要因素。常用的雾化器有气流式喷嘴、压力式雾化器、旋转雾化器，无论采用哪一种雾化技术，雾化器总是安装在干燥室内。操作时，必须使料雾与热风充分接触。接触时，热风可以是向上、向下或向外流动。在所有情况下，都应使料雾中的水分在雾化器的近旁迅速蒸发；当物料到达干燥室壁面附近时，已经足够干燥。如果干燥的时间不够，就会出现半湿物料沉积在干燥室壁面上。

  ③.热风系统

  热风系统是为喷雾干燥器提供干燥用热风。热风系统一般包括空气过滤器、空气加热器、鼓风机、管道、阀门等。

  除了空气中的尘埃对喷雾干燥产品不会造成污染的情况之外，通常环境空气都要经过过滤器。闭路循环式干燥器排出的干燥介质要进行再循环，即先去除细分后，再回到加热器中进行加热。通常在洗涤器-冷凝器之后，要安装一台过滤器。

  过滤器的过滤介质应保证除去气体中大于5μm的颗粒。过滤介质的效率一般以对标准灰尘截留的百分数表示。常用的过滤器的过滤效率应为80～85%。过滤器可以由若干个小过滤室组成，在其中固定过滤介质，过滤介质可以定期取出，进行人工清洗。也可以通过连续测定过滤器的压力降，实现过滤介质的自动更换。即达到给定压力降时，过滤滚子自动向前移动，使清洁的过滤面积投入使用，以降低过滤阻力。过滤器的辊子也是可以更换的。

  空气加热器可以是间接加热式，也可以是直接加热方式。热源可以为蒸汽、燃料油、煤气、热流体或电能，应根据喷雾干燥产品及可供使用的燃料进行选择。科研仪器非标常用的空气加热器有以下几种类型。

  a.能耐高温并容许与燃烧产物直接接触的产品，可采用烧油或烧煤气的直接加热器；

  b.产品能耐高温但不容许与燃烧产物直接接触。应采用烧油或烧煤气的间接加热器；

  c.产品能抵抗燃烧产物的作用，但承受高温有一定的限制；否则，会引起化学变化或燃烧。可采用烧油或烧煤气的直接空气加热器，但需要配置高温自动报警系统。燃烧产物必须进行稀释，以保证适宜的空气温度。

  d.产品既不耐高温，也不可与燃烧产物直接接触。必须采用间接空气加热器。小型喷雾干燥器通常也采用液体燃料或电加热器。

  鼓风机通常采用离心式。后弯叶片的风机可输送容量较大的空气，且压降很小。阀门一般为蝶阀等。

  ④.热风分布器及喷雾干燥室

  一般情况下，热风经过热风分布器均布后，才能进入喷雾干燥室。热风分布器的作用是均匀提供过程干燥所需要的热量，控制雾滴及颗粒行经的路线以及快速将蒸发的水分从雾化区移走。雾化器和热风分布器是通过雾化方式以及热风与料雾的接触形式来影响来影响雾滴的粒度分布。喷雾干燥室的功能是提供足够的热风以及物料的停留时间，使产品能达到所需的水分要求，而不致受热变质以及在干燥室避免沉积。产品必须连续从干燥室排出或随废气一起将全部干料送至分离及回收系统中进行回收。喷雾干燥室的设计方案多种多样，但不外乎并流、逆流和混合流三种形式。

  并流式干燥器最为常见，其中又分为向下旋转气流、向下平行气流、向上气流、水平气流。根据不同形式的需要，热风分布器也会采用不同的进气方式和不同的出流方式。

  逆流喷雾干燥室中的雾化器及热风分布器分别位于干燥室的顶部和底部。这种结构主要用于装设喷嘴式雾化器的直径小而高的喷雾干燥塔中。热风分布器使进入干燥室的热风产生不同的旋转运动。但由于干燥室较高，旋转运动在干燥室的上部并不能得到维持。

  混合流喷雾干燥室中，气体干燥介质和产品通过干燥室时，既有并流也有逆流，即物料向一个方向流动而干燥介质则朝着两个方向流动。热风进气管及废气排放管和雾化器都位于干燥室的顶部，干燥产品从底部排出。

    喷雾干燥室的壁面材料可以是不锈钢、碳钢、铝、特种合金，也可以是纤维和木材。目前干燥室壁面材料大多采用不锈钢，主要用于乳制品、食品、精细化工制品及农药等的干燥过程。而碳钢侧用于大宗化工产品、矿物及燃料气体的脱硫等过程。

    ⑤.干燥产品排出

    大多数喷雾干燥室中，干燥产品都进入干燥室底部，再通过排料装置排出。所谓主排放是将大部分干燥产品直接从干燥室底部排出，只有少量细粉被废气带到粉料分离系统进行回收。

    对于特殊产品，需要将干燥室设计得更加精细。对热塑性制品，干燥室避免必须保持低温。为此可用冷空气冷却干燥室壁面或引入另外冷空气或二次冷空气对壁面进行清扫。科研仪器非标对于易粘壁的制品，还可以安装电锤、气锤或其它振动装置，经常对壁面进行振打。

    ⑥.气固分离及产品回收设备

    对离开干燥室的废气中夹带的细分产品，必须有效地加以分离及回收，以保证干燥产品的回收率，防止细粉逃逸到大气中造成环境污染。可以采用干法或湿法回收设备。干法回收设备如旋风分离器、袋虑器、静电除尘器等用于第一级的分离回收。干法回收一般不会影响产品的质量，但通过旋风分离器时，那些脆性物料会被破碎而减小粒度。如果离开第一级分离设备的废气中，还存在微量细粉料，而且必须在除尘后才能将废气排入大气的就要采用湿法除尘设备如湿式洗涤器、湿旋流分离器、冲洗风机等。

    旋风分离器的应用比较广泛，这是因为它成本低，而且维护简单。一般来说，旋风分离器的分离效率对大多数喷雾干燥产品是足够高的，可以不用第二级收集设备，但无论怎样都是达不到100%的。若要求很高，则需要采用二级收集装置。

    由干燥室底部以及旋风分离器底部排出的产品需要进入一个共同的风送系统输送到一个旋风分离器进行包装。风送空气可以直接排入大气或回到喷雾干燥系统中。科研仪器非标也可以采用机械的皮带输送系统进行产品的输送，但适用于颗粒状不含尘的制品，否则会造成较大的环境粉尘。