压力式喷雾干燥结构设计

一、干燥塔的结构设计原则

压力式喷雾干燥器是一种高塔形圆形筒体，主要有空气分配室、进风管、压力式雾化器、干燥室、出料口、尾风管等组成。

结构设计的目的是保证干燥器的性能达到最佳状态，操作维修方便。干燥器的结构设计主要有:

1、 塔头设计。包括进风形式、进风管直径、整流形式、整流板数、开孔率及间距、上锥体高度、锥角等。

2、干燥器孔、门设计。开孔设计应保证操作方

便、气密性好、不积料、不粘壁。开孔主要有检修

孔、测温孔、测压孔、测速孔、视镜、雾化器孔等。

3、塔底设计，塔底设计应保证最大限度地气固分离。主要包括确定下锥体高度、锥角、出料形式、排风形式及排风管尺寸等。除此之外，还应设计清扫装置等。

在工业应用中，压力式喷雾干燥器多以上喷下并流式为主。由于雾化器产生的雾滴较其他几种要大一些，雾滴的固化或干燥时间相对较长，所以热风对它的作用非常敏感，如果处理不当，将会造成严重粘壁。因而对各部结构尺寸的设计多是从热风的均一性出发，此外要注意产品的气固分离等问题。图26-25是压力式喷雾干燥器主体，主要由塔头、塔身和塔底部分部组成。对于上喷下压力式喷雾干燥器，塔头部分的设计十分关键，前面已经提到，塔头的设计决定热风的分配效果。

二、塔头部分的设计

一般来说，塔头部分主要包括塔头直径、高度、上锥体的角度及高度，进风管的直径、位置、分布板开孔率，间距、开孔形式及位置等。在这里只能作为一般性介绍。

目前，国内采用的塔头形式主要有以下几种:图26-26a 为垂直进风。这种结构空气分布形式是气体在进入主塔前，主气流轴向运动，经整流板后均匀进入塔内，特点是整流效果好，物料不易粘壁。但同时也增加了塔头的高度，如果安装在室内，还要增加厂房的高度。图 26-26b是侧向进风，这种形式又分两种进风方式，一种是进风管的轴线与干燥器的轴线垂直相交，另一种是切向侧进风。这种形式是热风进入干燥器后，经过2~3层整流板。再经过上锥体整流后使气体均匀进入干燥器内，干燥器同一截面上的气流速度比较均匀。因为热风是从侧向进入塔头，进入塔头后垂直向下，对整流的要求较高。如果采取前后两个风机时更要注意热风的分配问题。为防止气流分配不均，上锥体锥角不能太大，推荐锥角为25°~30°。图26-26c种形式进风有两个进风口，在上面的进风口为主风口，干燥用的绝大部分热量都是由主风带入。下面的为二次风口，二次风主要是产生环壁面自上至下的顺壁风。顺壁风有两个作用，它可以在雾炬与塔壁之间由热空气形成一层屏障，避免湿物料与塔壁接触，防止物料粘壁。另一个作用是清扫附着在壁面上的粉尘，防止物料过热。这种结构的操作略有难度，一次风与二次风之间的风速比是关键参数，一般二次风的风速是一次风的4~5倍。同时也应注意，二次风在环隙方向上的分布也很重要，所以设计时还要根据物料的具体情况而定。图26-26d种形式为直塔头结构，这种结构的特点是加工制造简单，塔身短，降低了塔的高度。但整流效果一般，如果干燥器直径足够大，或耐热性好的物料可以采用这种结构，否则将有黏壁现象。

前面多次提到整流的概念，整流就是把紊乱的风流整理成方向一致的风流束，它是通过整流板完成整流操作。整流板是在金属板上开若干个小孔，安装在塔头处。根据干燥器直径不同，一般设置一至两层。如果放置多层，整流板的开孔率应有区别。按空气通过的先后顺序由大到小，开孔率一般为15%~30%,两层整流板之间的间距为300~500mm，孔板所产生的阻力约为 150~200Pa。图26-26e 种形式热风的分配不需要整流孔板，塔内的气流与轴线平行。通过主风管与二次风管的空气分配，在喷出热风的周围又喷出少量的冷空气膜，使热风入口周围和上部塔壁黏粉和焦化现象显著减少。

三、塔底部分的设计

对尾风管的设计应满足下列要求:①将气体顺利带出干燥器;②在干燥器底部应有良好的气固分离效果;③尾风管中不能出现物料的沉积;④尽可能减小风管的阻力。一个成功的设计，塔下的得料率可以达到70%~97%。

对于具有锥形塔底的干燥器，塔底形式及排风管的设计主要有以下几种:在图26-28f、g、h中，空气经过转向后进入排风管，这种结构要比90°转向的带出较多的干粉。特别是图26-28a型的设计,由于排风管向下深入锥底,风口处干粉浓度高，风管所处的截面上气流速度较高，容易把降落到塔底的干粉重新吸走。图26-28f、g、h型适用于大颗粒产品，在气速较低的情况下不易夹带干粉，因此塔底得料率较高。

图26-28b型的特点是使空气通过整个塔的容积，延长了干燥时间，有利于干燥。图26-28c型对塔内气流影响很大，使气流偏向于一边，有可能造成产品水分含量不均匀。只适用于热敏性物料，它可排除在管道表面沉积。图26-28d型由于进口向上，而且设置在干粉浓度较低的截面上，因此被带出的干粉少于图26-28b型，但塔的容积利用率较低。图26-28e型的排风口位置较高，挟带的干粉更少，但同样存在塔的容积利用率低的问题。图26-28g型在管口上装有挡盖，使空气在底半部转90°的弯，可以提高塔容积的利用率。图26-28g、h型风口的位置设在塔体下部的环形处，适用于较粗颗粒和较低风速的场合。对于一些热敏性物料的干燥，为防止干粉堆积在塔内的水平风管上，可以在风管上方安装三角形防雨罩。图26-28i型是在尾风管处设有内旋风的出料形式，提高干燥器底部得料率。图26-28j型出料结构的特点是在底部设有放大段以降低塔底部截面的风速，也是为了减少物料的挟带量。图26-28k型出料结构是在干燥器的底部接尾风管，在塔下部不出料，所有产品都由尾风管输送到气固分离装置分离出料。其特点是通过管道的输送延长物料的干燥时间，可以进一步降低产品水分。图 26-28i型结构是干燥器底部设计成“W”型，通过塔底搅拌轴将产品推到出料口，尾气在底部中心处排出。图26-28m型出料装置是一种平底结构，在干燥器的侧面和底部有一个可以旋转的“L”形气扫装置，吹掉壁上黏附和底部的物料，风管的气速应在 12~18m/s范围内。通过塔下的放大结构使气流降速，减少了气流夹带物料的几率，提高干燥器底部得料率。干燥器的底部锥角应根据物料的堆积角确定，但一般取60°。