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噴霧干燥機半濕物料粘壁現象分析與解決辦法

粘壁現象分析
噴出的液滴在沒有達到表面干燥之前就和塔壁接觸,因而粘在熱壁上。粘壁的物料越積越厚,在達到一定厚度時便以塊狀形式自由脫落。這種類型的粘壁往往造成塊狀物料表面被燒焦,而內部含濕量卻超標的現象,影響正常生產。半濕物料粘壁產生的原因較為復雜,主要與噴霧干燥塔結構、霧化器結構、安裝、操作以及熱風在塔內的運動狀態有關。

解決辦法
改良干燥塔的結構與材質在塔體設計時,若塔徑小于噴霧錐最大直徑,就會在對著霧滴運動最大軌跡平面上產生嚴重的粘壁。為了防止物料粘壁,可以有意識地適當加大塔壁直徑,使半干物料碰不到壁面就向下掉落。這個辦法有緩解粘壁的作用,但塔徑不宜過大,否則不僅增加設備材料費和設備占地面積,還會降低熱風在塔內的運行速度,影響干燥質量。立式圓錐形噴霧干燥塔容易在錐體部位粘壁,采用立式圓柱體結構能夠克服上述缺點。噴霧干燥塔塔體多由不銹鋼、碳鋼或鋼筋混凝土制成,這些材料均有親水性,易被濕物料粘附而結疤。如在噴霧干燥塔易結疤的區域內襯接觸角大于9O℃的疏水性材料,特別是高分子材料,可有效地減少噴霧干燥塔結疤的機率。關于疏水性材料的選擇要根據噴霧干燥塔工作溫度來確定,如果工作溫度低于100℃,可選擇聚丙烯、聚苯乙烯等作為內襯材料,而對于工作溫度在100—200℃的情況,應選用聚四氟乙烯。采用高分子材料作噴霧干燥塔內襯,設計上要充分考慮內襯層與塔體熱膨脹系數的差異。
合理選擇霧化器霧化器又稱噴嘴,是噴霧干燥設備的關鍵部件,其結構的不同直接影響液體霧化分散效果,進而影響微粒的粒徑和性能。膏狀物料粘附性極強,不易分散,易于使已分散的物料重新粘結成團,導致來不及干燥而粘壁。同時膏狀物料中的水份和物料的結合狀態屬毛細管水、滲透水、吸附水和結構水,故水份在物料中的傳遞阻力大,如不能設法將物料分散成很小的顆粒以減少傳熱傳質阻力,干燥時間的延長也是造成粘壁的重要原因。采用在一個噴嘴內實現一次物料三次氣流的二內一外旋轉混合的霧化器,便于拆卸安裝,直徑不超過10mm的雜物不會受堵,達到比較理想的霧化效果,避免膏狀物料噴霧干燥的粘壁問題。鑒于粘度高的物料難以霧化,王開潤在研究中藥桔梗浸膏噴霧干燥時,主張采用三流體式噴嘴代替二流體式噴嘴,并通過提高料液溫度以降低其粘度、增大氣液比等手段提高霧化效果,達到減輕粘壁的目的。采用四流式霧化噴嘴可使霧滴的比表面積增加1O倍,提高霧滴尺寸分布均勻度,提高霧化效果。具有連續調節轉速功能的變頻離心霧化器非常適宜食用菌多糖噴霧干燥,可以根據多糖的品種、濃縮液的含固量調節轉速,以改變霧滴大小,達到少粘或不粘塔壁的效果。
霧化器的正確安裝氣流式噴嘴和壓力式噴嘴產生的標準噴霧圖形是一個和噴嘴軸線對稱的空心錐,霧滴應均勻分布在噴霧錐中。當氣流式噴嘴的氣體通道與液體通道軸心不重合,或壓力式噴嘴孔不圓時,產生的霧錐就不對稱了,霧錐的偏離將導致局部嚴重粘壁。如果噴霧塔中只安裝一個噴嘴,則噴嘴的軸線要安裝在塔的中心線上,即二者重合。如果需要安裝多個噴嘴,則各噴嘴霧矩間不能重疊,通過調節噴射角度使霧滴不要直接噴射到對面的壁上。噴嘴的振動也是產生粘壁的一個原因,對于旋轉式霧化器,運轉時特別要防止振動。
選用適宜的操作工藝條件對于氣流式噴霧干燥塔,操作工藝參數主要涉及干燥溫度、進料速率和噴頭壓力。噴霧干燥塔溫度分為進風口溫度和出風口溫度。提高進風口溫度可以增大液滴的蒸發強度,使液滴在接觸塔壁之前表面就已經固化,可有效地減少粘壁損失,提高產品收率。此外,溫度對顆粒粒徑有較大影響,溫度較低時,溶液霧滴達到過飽和的時間延長,瞬間成核速度降低,成核數量減少,因此,所得微粒粒徑增大,導致干燥時間延長。進風口溫度維持不變時,提高出風口溫度可以縮小進出口溫度差,提高熱空氣在塔內的平均溫度,加快干燥速率,有效防止粘塔現象。因此,在物料不失活和沒有低熔點粘壁的前提下,適當提高干燥溫度是有利的。
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