壓力式噴霧干燥結構設計

一、干燥塔的結構設計原則

壓力式噴霧干燥器是一種高塔形圓形筒體，主要有空氣分配室、進風管、壓力式霧化器、干燥室、出料口、尾風管等組成。

結構設計的目的是保證干燥器的性能達到最佳狀態，操作維修方便。干燥器的結構設計主要有:

1、 塔頭設計。包括進風形式、進風管直徑、整流形式、整流板數、開孔率及間距、上錐體高度、錐角等。

2、干燥器孔、門設計。開孔設計應保證操作方

便、氣密性好、不積料、不粘壁。開孔主要有檢修

孔、測溫孔、測壓孔、測速孔、視鏡、霧化器孔等。

3、塔底設計，塔底設計應保證最大限度地氣固分離。主要包括確定下錐體高度、錐角、出料形式、排風形式及排風管尺寸等。除此之外，還應設計清掃裝置等。

在工業應用中，壓力式噴霧干燥器多以上噴下并流式為主。由于霧化器產生的霧滴較其他幾種要大一些，霧滴的固化或干燥時間相對較長，所以熱風對它的作用非常敏感，如果處理不當，將會造成嚴重粘壁。因而對各部結構尺寸的設計多是從熱風的均一性出發，此外要注意產品的氣固分離等問題。圖26-25是壓力式噴霧干燥器主體，主要由塔頭、塔身和塔底部分部組成。對于上噴下壓力式噴霧干燥器，塔頭部分的設計十分關鍵，前面已經提到，塔頭的設計決定熱風的分配效果。

二、塔頭部分的設計

一般來說，塔頭部分主要包括塔頭直徑、高度、上錐體的角度及高度，進風管的直徑、位置、分布板開孔率，間距、開孔形式及位置等。在這里只能作為一般性介紹。

目前，國內采用的塔頭形式主要有以下幾種:圖26-26a 為垂直進風。這種結構空氣分布形式是氣體在進入主塔前，主氣流軸向運動，經整流板后均勻進入塔內，特點是整流效果好，物料不易粘壁。但同時也增加了塔頭的高度，如果安裝在室內，還要增加廠房的高度。圖 26-26b是側向進風，這種形式又分兩種進風方式，一種是進風管的軸線與干燥器的軸線垂直相交，另一種是切向側進風。這種形式是熱風進入干燥器后，經過2~3層整流板。再經過上錐體整流后使氣體均勻進入干燥器內，干燥器同一截面上的氣流速度比較均勻。因為熱風是從側向進入塔頭，進入塔頭后垂直向下，對整流的要求較高。如果采取前后兩個風機時更要注意熱風的分配問題。為防止氣流分配不均，上錐體錐角不能太大，推薦錐角為25°~30°。圖26-26c種形式進風有兩個進風口，在上面的進風口為主風口，干燥用的絕大部分熱量都是由主風帶入。下面的為二次風口，二次風主要是產生環壁面自上至下的順壁風。順壁風有兩個作用，它可以在霧炬與塔壁之間由熱空氣形成一層屏障，避免濕物料與塔壁接觸，防止物料粘壁。另一個作用是清掃附著在壁面上的粉塵，防止物料過熱。這種結構的操作略有難度，一次風與二次風之間的風速比是關鍵參數，一般二次風的風速是一次風的4~5倍。同時也應注意，二次風在環隙方向上的分布也很重要，所以設計時還要根據物料的具體情況而定。圖26-26d種形式為直塔頭結構，這種結構的特點是加工制造簡單，塔身短，降低了塔的高度。但整流效果一般，如果干燥器直徑足夠大，或耐熱性好的物料可以采用這種結構，否則將有黏壁現象。

前面多次提到整流的概念，整流就是把紊亂的風流整理成方向一致的風流束，它是通過整流板完成整流操作。整流板是在金屬板上開若干個小孔，安裝在塔頭處。根據干燥器直徑不同，一般設置一至兩層。如果放置多層，整流板的開孔率應有區別。按空氣通過的先后順序由大到小，開孔率一般為15%~30%,兩層整流板之間的間距為300~500mm，孔板所產生的阻力約為 150~200Pa。圖26-26e 種形式熱風的分配不需要整流孔板，塔內的氣流與軸線平行。通過主風管與二次風管的空氣分配，在噴出熱風的周圍又噴出少量的冷空氣膜，使熱風入口周圍和上部塔壁黏粉和焦化現象顯著減少。

三、塔底部分的設計

對尾風管的設計應滿足下列要求:

①將氣體順利帶出干燥器;

②在干燥器底部應有良好的氣固分離效果;

③尾風管中不能出現物料的沉積;

④盡可能減小風管的阻力。一個成功的設計，塔下的得料率可以達到70%~97%。

對于具有錐形塔底的干燥器，塔底形式及排風管的設計主要有以下幾種:在圖26-28f、g、h中，空氣經過轉向后進入排風管，這種結構要比90°轉向的帶出較多的干粉。特別是圖26-28a型的設計,由于排風管向下深入錐底,風口處干粉濃度高，風管所處的截面上氣流速度較高，容易把降落到塔底的干粉重新吸走。圖26-28f、g、h型適用于大顆粒產品，在氣速較低的情況下不易夾帶干粉，因此塔底得料率較高。

圖26-28b型的特點是使空氣通過整個塔的容積，延長了干燥時間，有利于干燥。圖26-28c型對塔內氣流影響很大，使氣流偏向于一邊，有可能造成產品水分含量不均勻。只適用于熱敏性物料，它可排除在管道表面沉積。圖26-28d型由于進口向上，而且設置在干粉濃度較低的截面上，因此被帶出的干粉少于圖26-28b型，但塔的容積利用率較低。圖26-28e型的排風口位置較高，挾帶的干粉更少，但同樣存在塔的容積利用率低的問題。圖26-28g型在管口上裝有擋蓋，使空氣在底半部轉90°的彎，可以提高塔容積的利用率。圖26-28g、h型風口的位置設在塔體下部的環形處，適用于較粗顆粒和較低風速的場合。對于一些熱敏性物料的干燥，為防止干粉堆積在塔內的水平風管上，可以在風管上方安裝三角形防雨罩。圖26-28i型是在尾風管處設有內旋風的出料形式，提高干燥器底部得料率。圖26-28j型出料結構的特點是在底部設有放大段以降低塔底部截面的風速，也是為了減少物料的挾帶量。圖26-28k型出料結構是在干燥器的底部接尾風管，在塔下部不出料，所有產品都由尾風管輸送到氣固分離裝置分離出料。其特點是通過管道的輸送延長物料的干燥時間，可以進一步降低產品水分。圖 26-28i型結構是干燥器底部設計成“W"型，通過塔底攪拌軸將產品推到出料口，尾氣在底部中心處排出。圖26-28m型出料裝置是一種平底結構，在干燥器的側面和底部有一個可以旋轉的“L"形氣掃裝置，吹掉壁上黏附和底部的物料，風管的氣速應在 12~18m/s范圍內。

通過塔下的放大結構使氣流降速，減少了氣流夾帶物料的幾率，提高干燥器底部得料率。干燥器的底部錐角應根據物料的堆積角確定，但一般取60°。