大型壓力噴霧干燥塔噴頭的布置問題

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

壓力噴霧干燥是靠高壓泵通過高壓噴嘴將物料撕扯成霧滴再與塔內(nèi)熱空氣進行熱與質(zhì)交換，將霧化物料干燥成所需的粉末，然后進入下一道工序。蒸發(fā)量小的干燥塔，如蒸發(fā)量小于1 000 kg/h的干燥塔采用1 個噴頭便能完成物料的霧化工作。但隨著蒸發(fā)量的增大，采用1 個噴頭無法滿足生產(chǎn)需要，主要原因是霧滴粒徑增大，容易變成線狀流，出現(xiàn)干不透，夾心粉的情況。這時往往需要采用多個噴頭進行噴霧干燥，而噴頭布置不好可能造成受熱不均，粉的水分含量偏高，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)塊狀粉。因此，本文以蒸發(fā)量3 000 kg/h的大型壓力噴霧干燥塔為例闡述如何布置噴頭位置。

1 主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

物料介質(zhì)：牛奶；生產(chǎn)能力：3 000 kg/h；進料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：38%～40%；進料溫度：48～51 ℃；進風(fēng)風(fēng)量：104 067 m3/h；進風(fēng)溫度：185～190 ℃；排風(fēng)風(fēng)量：135 287 m3/h；排風(fēng)溫度：75～85℃；出粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)：97.5%；噴頭支數(shù)：9。

1.2 結(jié)構(gòu)特點

本噴霧干燥系統(tǒng)采用9 支噴頭，上出風(fēng)的型式進行噴霧干燥。采用單級獨立脈沖反吹袋濾器捕集并回收噴霧干燥塔排風(fēng)中攜帶的粉塵，袋濾器捕集下來的粉塵經(jīng)由旋轉(zhuǎn)出料閥卸料，再由羅茨風(fēng)機將其送入到干燥塔內(nèi)的霧化區(qū)與正在霧化的物料進行黏結(jié)、附聚再造粒。塔下出粉口接臥式振動流化床對粉進行團粒化、整形、二次加熱干燥并冷卻。使粉的溫度降至38～40 ℃，然后進入下一道工序進行暫存待包裝。其工藝流程如圖1所示。

2 熱風(fēng)分布器的計算

本例熱風(fēng)分布器采用6調(diào)風(fēng)筒式熱風(fēng)分布器，如圖2所示。熱風(fēng)分布器進排風(fēng)管道的風(fēng)速一般按9～18 m/s[1，2]進行計算。進排風(fēng)管道截面風(fēng)速按13 m/s選取。進風(fēng)管道截面積為： F=104 067/（13×3 600）=2.22（m2）

進風(fēng)管道（采用正方形）邊長： a2=2.22 ，a=1.491（m）

本例采用6個分風(fēng)筒，每個分風(fēng)筒的直徑為：104 067÷3 600=6×d2/4 π×13，d=0.687（m）

3 高壓噴頭在噴霧干燥塔中的布置

目前多噴頭進料，在干燥塔頂存在的主要問題是噴頭間距過小，噴嘴與噴槍桿的夾角過小，導(dǎo)致霧滴重疊交匯，促使霧滴變大，出現(xiàn)線狀流，有塊狀粉或夾心粉出現(xiàn)，從而導(dǎo)致干燥困難。排布情況介紹如下。

高壓噴頭在噴霧干燥中的布置直接關(guān)系到噴霧干燥的效果。對于蒸發(fā)量小的噴霧干燥塔，如蒸發(fā)量1 000 kg/h，只需3 個噴頭便能完成噴霧干燥任務(wù)，且粉的顆粒均勻，無塊狀粉出現(xiàn)。三噴頭的中心圓直徑一般在450 mm左右，噴頭與噴桿一般呈105°夾角，且角度在水平面方位可調(diào)。蒸發(fā)量1 000 kg/h的干燥塔若是下排風(fēng)，一般塔徑在4 500～5 500 mm之間。噴頭做上述分布便能滿足噴霧干燥要求。本例干燥塔蒸發(fā)量為3 000 kg/h，為上排風(fēng)。熱風(fēng)分布器大小發(fā)生了改變，噴頭在熱風(fēng)分布器上的分布情況也隨之改變。本例干燥塔直徑更大，在6 500～8 000 mm之間，采用3 組噴頭，每組噴頭為3 個，3 個噴頭在直徑為500 mm的分度圓上作正三角形均布，且每個噴頭與噴管成105°夾角，在圓周上角度可調(diào)。3 組噴頭在直徑為2 236 mm[2]的分度圓上作正三角形均布。噴槍在干燥塔中的排列主要依據(jù)是噴霧干燥塔的生產(chǎn)能力大小，即根據(jù)干燥塔直徑大小作相應(yīng)排布，排列的原則是噴霧時盡量使每個噴頭的霧滴不交叉，不使霧滴變大。噴霧角度的大小與采用的噴嘴形式有關(guān)。目前比較常采用的噴嘴是“M”型與“S”兩種，一般霧化角度在55°～60°[3，4]之間，也有的霧化角度較大。噴嘴的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況進行，有條件的必要時可通過實驗獲取噴槍在干燥塔頂?shù)淖罴盐恢谩?/p>

4 小結(jié)

圖1 上排風(fēng)干燥塔工藝流程

上述只是根據(jù)實際應(yīng)用問題提出看法，原則是采用多噴頭進行霧化干燥時不能相互干涉，力求分布均勻，以最佳的霧化狀態(tài)與熱空氣接觸。除此之外，多噴頭在使用過程中要便于更換和清洗，高壓噴槍在生產(chǎn)結(jié)束后除清洗之外，還要通入蒸汽進行殺菌。因此，在設(shè)計高壓噴槍時還須考慮構(gòu)成噴槍單獨清洗殺菌的回路。

圖2 多噴頭在熱風(fēng)分布器上的分布