噴霧幹燥過程中粘壁怎麽辦？

摘 要：噴霧（wù）幹燥是將料液分散為細小的霧滴，並在熱幹燥介質作用下（xià）形成幹燥（zào）產品的技術，但（dàn）在噴霧幹燥過程中，被幹燥的物料粘在幹燥塔內壁上，稱之為粘壁，而粘壁現象會（huì）使操作周期延長，生產能力下降。所（suǒ）以，本文對噴霧幹燥粘（zhān）壁的類型和原因進行了分析。並按照分析，提出（chū）了各類延緩、解決粘壁現象的措施與辦法（fǎ）。
噴霧幹燥工藝示意圖關鍵詞：物料幹燥；物料粘壁；幹燥塔噴霧幹燥是（shì）一種已被工業界廣泛接受的幹燥工藝（yì），從^早的（de）奶粉噴霧幹燥至今（jīn）已經有一百多年的曆史[1]。但是，在目前的實際應用中依然存在著諸多問題，其中^常（cháng）見的則是幹燥（zào）塔內的粘壁問題（tí）[2,3]。本文試圖從掌握的國內外關於噴霧（wù）幹燥粘壁問（wèn）題的研究著（zhe）手，介紹此領域內的^新研究（jiū）進展，並且對近幾年來發表的不（bú）同（tóng）研究人員的研究成果、受關注的研究方向等方麵進行歸納總（zǒng）結，希望對本領域的研究人員和（hé）讀者能有所啟發。一、噴霧幹燥（zào）粘壁類型及其產生的原因（yīn）物（wù）料（liào）粘壁（bì）可粗略（luè）地分為3種類型（xíng）[4,5]:半濕物料（liào）粘壁、低熔點物料的熱熔性粘壁、幹粉表麵粘附（fù）(或稱表麵附灰)。1、半濕物（wù）料粘壁噴出的液滴在沒有達到表麵幹燥（zào）之前就和塔壁接觸，因而粘在熱壁上。粘壁的物料越積越（yuè）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（zhān）壁往往造成塊狀物料表麵被燒焦，而內部含濕量卻超標的現（xiàn）象，影響正常生產。造成半涅物料粘（zhān）壁（bì）的原因有（yǒu）:1.1、霧化器結構、安裝與操作問題1.1.1、當霧化器的氣體（tǐ）通道和液體通道的軸心不重合(即不同心)時，這時噴霧錐是不對稱的圓錐形，氣體通道變小的地方產（chǎn）生粗霧滴，當大液滴還沒有達到表麵幹燥時就碰到壁上而粘住。這種比較普遍存在的偏流現象，主要因產品加工質量不佳、長時間操作而磨損及結構設計不（bú）合理造成。1.1.2、霧化器在安裝過程中，如果霧化器產（chǎn）生過大的偏（piān）離、多噴嘴霧距（jù）有重疊、傾斜噴霧直接噴射（shè）至對麵塔壁（bì），都將要產（chǎn）生局部嚴重粘壁情況。1.1.3、對設備進行實際操作過程中，由於日常損耗，霧化器噴嘴有磨損（sǔn）、堵塞等情況出現，造成霧（wù）化效果差，造成（chéng）粘壁現象。1.2、噴霧幹（gàn）燥（zào）塔結構間題（tí）1.2.1、在噴霧幹燥（zào）過程中，有3種霧化（huà）器(氣流式、壓力式及（jí）旋轉盤式)[7]可以選擇，噴霧幹燥塔結構必須與此相（xiàng）適應，若塔在設計中高度不夠、直徑（jìng）不足，霧滴直徑噴射到（dào）塔體壁上，造成粘壁。1.2.2、分風器設計不（bú）合理（lǐ），造成塔體內溫度不均，溫度低的地方容易造成粘壁。1.2.3、塔體內（nèi）保溫效果差，造成粘壁（bì）。1.3、熱風在塔內的（de）狀（zhuàng）態(隻（zhī）討論與（yǔ）粘璧有關的)間題1.3.1、由於氣壓等問題，熱空氣進塔後偏流，造成塔局部位置粘壁。2、低（dī）熔點物料的熱熔性粘壁熱熔性粘壁決定於在幹燥溫度下（xià）顆粒（lì）的性質，顆粒在幹燥溫度下熔融（róng）發粘，導致粘附在熱壁上，其產生的主要原因，是由於幹燥物料的軟（ruǎn）化點低於幹燥（zào）溫度，造成（chéng）粘壁[3,6]。1.3幹（gàn）粉表麵（miàn）粘附(或稱表麵附灰)噴霧幹粉由於顆粒細小,比（bǐ）表麵積大,在噴（pēn）霧塔這個有限的空間內運動,總（zǒng）有些顆粒碰到器（qì）壁而（ér）粘附（fù）其上。這是不可避免的。此類粘壁不構成堅固層，並且厚度很薄。粉塵很容易地用空氣（qì）吹掉。或者（zhě）輕微的（de）敲打震掉。此類粘壁不影響正常生產。表（biǎo）麵積灰的程度（dù）取決於壁的幾何形狀、清潔狀況、局部的（de）(該處（chù）的)空氣速度以及（jí）顆粒與壁（bì）的靜電力等（děng）。內壁拋光的表麵則是非常理想的[7]。噴霧幹燥在實（shí）際操作過程中可能以一種粘壁類型為主，也可能幾種（zhǒng）類型的粘壁（bì）都比較嚴重。所以在生產（chǎn）中要根據具體情況，有針對性的加以分（fèn）析，對它而采（cǎi）取相應措施（shī）加以解決。
噴霧（wù）幹燥工藝示意圖二、延緩噴霧幹（gàn）燥粘壁（bì）的方法對於延緩噴霧幹燥粘壁，國（guó）內外學者^在研（yán）究和生產等工作中，進行了大量研究。包括用數學模擬技術（shù）分析幹燥粘壁（bì）成因[8]，分析蒸發（fā）強度與粘壁（bì）關係[9]，從噴霧幹燥技術方麵對粘壁（bì）進行展望[10]，針對某種具（jù）體工藝解決噴霧幹燥物料（liào）粘壁問題[11,12]等，根據這些研究與報告，在生產中通常采用以下途徑及方法。1、半濕物料粘壁的解（jiě）決途徑1.1、改良幹燥塔的結構與材質 在塔體設計時，為了（le）防（fáng）止物料粘壁，可以有意識地適當加大塔壁直徑，使半幹物料碰不到壁麵就向下掉落。這個辦法有（yǒu）緩解粘壁的作用（yòng），但塔徑不宜過大，否則不僅增加設備（bèi）材料費和設備占地麵（miàn）積，還會降（jiàng）低熱風在塔內的運行速度（dù）,影響幹（gàn）燥質（zhì）量[13]。噴霧幹燥（zào）塔塔體多由不鏽鋼、碳鋼或鋼（gāng）筋混凝土製成，這些材料（liào）均有（yǒu）親水性，易被濕物（wù）料粘附而結疤。如在噴霧幹（gàn）燥塔易結（jié）疤（bā）的區域內襯接觸角大於90 ℃的疏（shū）水性材料，特別是高分子材料，可有（yǒu）效地減少噴霧幹燥塔結疤的機率[14]。1.2、合（hé）理（lǐ）選擇霧化器 霧化器又稱噴嘴，是噴霧幹燥設備的關鍵部件，其結構的不同直接影響液體霧（wù）化分散效果，進（jìn）而影響微粒的粒徑和（hé）性能，從而達到少（shǎo）粘或不粘（zhān）塔壁的效（xiào）果。1.3、霧化器的正確（què）安裝（zhuāng） 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（dī）應均勻分布在噴（pēn）霧錐（zhuī）中（zhōng）。如果噴霧塔中隻安裝一個噴嘴（zuǐ）,則（zé）噴（pēn）嘴的軸線要安裝在塔（tǎ）的中心線上，即二者（zhě）重合。如果需要（yào）安裝（zhuāng）多個噴嘴（zuǐ），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（duì）麵的壁上（shàng）。噴嘴的（de）振動也是產生粘壁（bì）的一個原因,對於旋轉式（shì）霧（wù）化器，運轉（zhuǎn）時特別要防止振動。1.4、選用適宜的操作工藝條件 提高進風口溫（wēn）度可以增大液滴的蒸發（fā）強度，使液滴在接觸塔壁之前表麵（miàn）就已經固化，可有效地減少粘壁損失，提高產（chǎn）品收率。此外，溫（wēn）度對顆粒粒徑有較大影響，溫度較低時，溶（róng）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，導致幹燥（zào）時間延長。進風口溫度維持（chí）不變時，提高出風口溫度可以縮小進出（chū）口溫度差，提高熱空氣在塔內的平（píng）均溫度，加快幹燥速率，有效（xiào）防（fáng）止（zhǐ）粘壁現象[15]。1.5、熱風在塔內的運動狀態熱風在塔內的運動狀況直接影響粘壁（bì）狀況。熱空氣渦流容易發生粘壁（bì）現象，熱空（kōng）氣進入幹燥塔（tǎ）時，若采用（yòng）"旋轉風"和"順（shùn）流風"相（xiàng）結合的方（fāng）法（fǎ），在空氣流吹動下，可防止霧滴接觸器壁。佛明義等[16]在（zài）解決石油化工（gōng）產品噴霧幹燥（zào）粘壁問題時，采用了順流風（fēng）和夾帶少量（liàng）團粒的旋轉風相（xiàng）結合（hé）的方法，當二者流量分（fèn）別為180m3/h和120m3/h時（shí），即二者比值為1.5時，塔壁衝刷幹淨，取得了滿意效果。2、低熔點物料粘壁的解決（jué）途徑2.1、控製熱風溫度 如果物（wù）料熔點不是很低（dī），可以采取限製塔內^高溫（wēn）度分布區不超過物料（liào）的熔點的（de）辦法克服粘壁。根據這一特點，采用並流操作為宜[4]。2.2、夾套冷卻法（fǎ） 用冷空氣冷卻塔內壁，保持壁溫低於物（wù）料（liào）熔點，可以避（bì）免低熔點物料的熱熔性（xìng）粘（zhān）壁（bì）。2.3、添加輔料法 低熔點物料粘（zhān）壁在（zài）中藥浸膏的噴霧幹燥過（guò）程中較為常見，如果在浸膏中加入適當輔料， 如糊精、澱（diàn）粉等，可（kě）使噴霧（wù）幹燥順利進行[16]。2.4、低溫噴霧幹（gàn）燥法 在實際工作中，一步造粒中（zhōng）藥幹燥塔的幹燥工藝則（zé）是采（cǎi）用此種方式。3、幹粉表（biǎo）麵粘附(或稱表麵附灰)去除方（fāng）法3.1、采用冷空氣吹掃在塔筒（tǒng）切線方向引入冷（lěng）空氣，吹掃易發生粘壁（bì）的部位。也可以沿塔（tǎ）內壁安裝一根可以旋轉的噴氣管，經過過（guò）濾的空氣通過風機送入（rù）吹掃杆內，依靠其在幹燥室內圍（wéi）繞塔壁旋轉並同時上下運動進行吹掃，以（yǐ）此減少因幹粉末附著（zhe）所引（yǐn）起的粘壁現象。3.2、添（tiān）加填料法 添加流動性好的填料可以減輕粘壁。休止角（jiǎo）﹤ 30°的幹粉物料流動性能良好。3.3、消除靜電法（fǎ） 噴霧塔以及顆粒帶電均能增加（jiā）幹粉的粘附，對（duì）幹燥塔作好接地，使生產（chǎn）過程中粉粒之間（jiān）、粉粒與塔體內壁之（zhī）間摩擦而產生的靜電（diàn）得以導出，可以防（fáng）止靜電吸附現象的產生[ 17] 。^後順便提一下清除粘壁物料的方法（fǎ）。常用的方法如下:震動法(同歇的（de）手（shǒu）動,間歇或連續的電動或氣動)、空氣吹（chuī）掃法、轉動刮刀連續清除法、轉動的鏈條清除法、針對粘壁部位,特設置電動（dòng）或（huò）氣動刷子間歇清除法[5]。三、結論 噴霧幹燥（zào）粘壁是一個常見現象，對產品質量、產量均有不利影響。物料粘壁主（zhǔ）要存在3種情況：半濕物料粘壁、低熔點物料的熱（rè）熔性（xìng）粘壁、幹粉（fěn）表麵附著(或稱表麵附灰（huī）)。本文主要分析了上述3種類（lèi）型粘壁現象產生的原因,並針對性地（dì）提出了解決措施。不過，針對每一種物料（liào）性質更有差異、運行工況也各不相同的情況，具體問題具體（tǐ）分析，爭取找到經（jīng）濟實用的方式。