噴霧干燥設備國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

蔡玉林

（咸陽非金屬礦研究設計院有限公司，陜西 咸陽 712021）

干燥，即物品脫離水分，最早見于春秋時期的《管子·度地》：“春三月，天地乾燥，水糾列之時也。”在經(jīng)歷數(shù)千年發(fā)展變革之后，干燥成為了工業(yè)時代不可或缺的重要加工方式之一，在食品、醫(yī)療乃至化工領域都有廣泛的應用。而作為干燥使用最早的食品領域，干燥技術(shù)的應用革新也最為明顯。100 多年前在牛奶制品領域就已經(jīng)開始使用噴霧的方式進行干燥加工，而到現(xiàn)在，噴霧干燥的霧化方式也由壓力噴霧、離心噴霧兩式各行其位，逐步發(fā)展為壓力噴霧、離心噴霧共同作用的方式。機體的設立方式也由臥式變?yōu)榱⑹健⑴P式共存、兼有特種安裝方式，操作方式也由純?nèi)斯まD(zhuǎn)變?yōu)榘霗C械的電傳操縱模式更有更加先進的數(shù)字化操作平臺在研。

1 國內(nèi)噴霧干燥設備概況研究

由于我國近代長期收到帝國主義、封建地主、買辦官僚三座大山的長期壓迫，我國工業(yè)化進展緩慢，僅有的工業(yè)也是以輕工業(yè)為主，所以我國噴霧干燥設備應用較晚。至世紀50年代，我國才由前蘇聯(lián)引進第一臺噴霧干燥設備用以牛奶加工。而由于帝國主義的長期封鎖，我國噴霧干燥設備技術(shù)比較落后、生產(chǎn)效率不高，導致產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都不能滿足需求。

1.1 技術(shù)落后導致的設備問題

1.1.1 設備制造材質(zhì)較差

由于我國材料學發(fā)展與國外的較大差距，我國在噴霧干燥設備的生產(chǎn)中應用品質(zhì)較高的合金鋼成本較高，生產(chǎn)廠家無法承受，所以廠家只能采用價格較為低廉的碳鋼作為生產(chǎn)原料。而碳鋼由于其化學品質(zhì)不穩(wěn)，易產(chǎn)生銹蝕、腐蝕等問題。產(chǎn)生問題較多的熱風箱及進風系統(tǒng)由于其封閉性，導致銹跡等問題不易清理，長期使用之后，對產(chǎn)品的質(zhì)量必將造成影響。

1.1.2 加工工藝不精良

由于加工過程中采用的技術(shù)較為落后，導致產(chǎn)品的細節(jié)處理較為粗糙，以設備干燥塔內(nèi)壁為例，由于其內(nèi)部較為粗糙，導致內(nèi)部掛粉嚴重，長期會導致干燥塔內(nèi)部原材料堆積，造成原材料浪費及容量減小，在食品領域也會導致食品腐敗變質(zhì)，在粉塵較大的領域甚至可能導致爆炸。

1.2 人員思想較為保守

在設備使用中，由于工人害怕噴霧干燥設備進氣溫度過高導致產(chǎn)品質(zhì)量下降，導致設備使用過程中長期溫度不足，而為了應對這種問題，只能擴大干燥塔體積，導致材料浪費。而噴霧設備長期使用的單噴頭和大板眼的組合生產(chǎn)大顆粒，也是由觀念中“速溶的只能是大顆粒”導致的。經(jīng)過實踐研究發(fā)現(xiàn)，當生產(chǎn)的細顆粒相互附聚，其溶解效果比大顆粒更佳。

由于技術(shù)人員與一線工人對老的設備進行的卓有成效的改造，在內(nèi)部粉塵堆積、進出風系統(tǒng)熱量交互等問題都被較為完善的處理的前提下，由于對新設備的不信任，現(xiàn)在大多數(shù)的噴霧干燥設備應用廠家依然在使用制動化程度較低的老式設備，從而導致工人勞動強度大、自動化水平較低等問題。

2 國外噴霧干燥設備概況研究

國外的噴霧干燥設備起步較早，應用與研究也更為全面，現(xiàn)已實現(xiàn)了較為全面的標準化定級，以適應不同客戶的不同需求。

2.1 設備技術(shù)先進科技含量較高

在設備制造材料方面，由于研究、實踐實踐較長，材料方面選擇更加豐富。而噴霧干燥設備應用時間較長，經(jīng)驗較為豐富，所以在設備制造中能夠更多地進行較為匹配的原料選擇。在設備制造中，由于采用機床的精度較高，細節(jié)處理較為完善，內(nèi)部積壓問題不明顯，而合金材料的使用，使銹蝕問題得到了較為完善的解決，延長了設備使用的時限。

2.2 人員思想較為開放

由于長期工業(yè)化的成就，以及西方人口相對較少的原因，設備的研發(fā)制造方面與設備使用方面都致力于減少人工成本的消耗，自動化成果更能方便的進入噴霧干燥設備領域。而由于噴霧干燥設備使用時間較長，經(jīng)驗總結(jié)較為豐富，對設備的使用也就更為得心應手。

3 噴霧干燥設備的發(fā)展趨勢

在工業(yè)化成果日加深入生活的今天，對噴霧干燥設備的需求也必將日益增大，對噴霧干燥設備的需求也越來越復雜。

3.1 更大的處理能力

由于工廠的大型化發(fā)展趨勢，各工廠的生產(chǎn)處理要求也就更多，這就要求噴霧干燥設備擁有更大的處理能力。在單次處理中處理更多的原料，從而盡量在單位時間內(nèi)生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，以擴大產(chǎn)量、壓低生產(chǎn)成本。

3.2 更加合理的布局

3.2.1 提高熱利用率

由于噴霧干燥設備采用的是熱風吹粒，而提高熱的利用率就是設備是否更加完善的總要標準。傳統(tǒng)的設備單管加熱，熱利用率不高，而未來噴霧發(fā)展的趨勢必將是增加熱利用率。將熱風進氣口與出氣口進行并列排列，進氣口采用多管薄壁進氣，運用出氣口的熱量對進氣進行加熱。

3.2.2 改進進氣方式防止冷卻塔內(nèi)部粉塵附著

傳統(tǒng)的噴霧干燥設備進氣口是上部單口向下進氣，冷卻塔內(nèi)粉塵運動不活躍，易附著與內(nèi)壁，而新型的進氣方式改為延冷卻塔內(nèi)壁多孔進氣，熱風首先作用于內(nèi)壁，粉塵活動性增強，不易附著。而現(xiàn)階段較多的老式噴霧冷卻設備可采用內(nèi)部加放整流塞的方式將上部氣流分散至內(nèi)壁。

3.3 更加節(jié)能的使用

在當今世界，節(jié)能是發(fā)展的主流，而作為工業(yè)重要加工方式的噴霧干燥技術(shù)，節(jié)能也必將成為重要的發(fā)展趨勢。干燥噴霧設備最主要的能源消耗即熱量。而更合理的熱量應用，首先，就是前文所提到的熱量的循環(huán)應用。其次，操作中適量降低噴霧中水分含量，加速干燥時間，就可以大大節(jié)省熱量的應用。最后加工產(chǎn)生的廢氣廢水等所含的熱量亦可以用于進氣口的初步加熱，而不用從最低溫開始加熱。

4 結(jié)語

我國對噴霧干燥設備的使用時間雖有60 余年的歷史，但相對于國外上百年的應用史依然較短，在設備制造及使用過程中產(chǎn)生這樣或那樣的問題是不可避免的。但是，我們可以通過對外國先進使用經(jīng)驗的總結(jié)，提高我們自己的認識水平，增強自己對設備的熟悉程度。并且通過對噴霧干燥設備的發(fā)展方向的把握，最終超過外國設備，做行業(yè)的領頭羊。

［1］劉彪.日處理100 噸鮮奶的全脂奶粉生產(chǎn)線工藝設計[D].江南大學，2005.

［2］阮少鈞.蜂蜜噴霧干燥過程數(shù)值模擬及實驗研究[D].合肥工業(yè)大學，2007.

［3］張健.華夏建陶研發(fā)中心推出節(jié)能減排新技術(shù)[N].中國建材報，2009.