噴霧干燥的節(jié)能措施
眾所周知,噴霧干燥操作是能耗比較大的單元過程之一,而能量利用率又很低,特別是近年來隨著能源危機(jī)的出現(xiàn),能源價格的不斷上漲,因此,有必要采取措施改變噴霧干燥設(shè)備的操作條件,選擇熱效率高的噴霧干燥裝置,回收排出的廢氣中的部分熱量來降低生產(chǎn)成本,所以,如何降低能耗,有時會變成關(guān)鍵的問題。常州市范強(qiáng)干燥設(shè)備有限公司將介紹
噴霧干燥機(jī)操作的幾種節(jié)能措施。
一、提高熱風(fēng)進(jìn)口溫度和降低廢氣出口溫度
提高熱風(fēng)進(jìn)口溫度可降低熱量消耗(生產(chǎn)能力恒定)。干燥器的熱量消耗通常表示為比熱量消耗(即蒸發(fā)1kg水分所需要的熱量;有時,也用生產(chǎn)1kg產(chǎn)品所需要的熱量來表示),提高熱風(fēng)進(jìn)口溫度可以顯著降低熱量消耗,通過降低廢氣出口溫度、增加溫度差(=熱風(fēng)進(jìn)口溫度-廢氣出口溫度)、充分利用熱風(fēng)的熱量,可提高熱效率。
二、提高料液含固量
料液進(jìn)入噴霧干燥機(jī)前,通過離心分離或蒸發(fā)器等預(yù)脫水處理,可增加物料中的含固量,降低噴霧干燥機(jī)的蒸發(fā)負(fù)荷,這是噴霧干燥機(jī)節(jié)能的最有效方法之一。因?yàn)樵趪婌F干燥機(jī)內(nèi),加熱料液利用的是熱空氣的濕熱,而預(yù)熱則是利用水蒸氣的潛熱或廢熱等。此外,料液的預(yù)熱還有利于霧化。因此,應(yīng)盡可能提高料液含固量到******值。
三、提高料液溫度
提高料液溫度(采用廢熱預(yù)熱或水蒸氣間接預(yù)熱),可降低單位質(zhì)量干燥產(chǎn)品的熱量消耗。料液預(yù)熱,可降低料液黏度,改善霧化性能;防止料液結(jié)晶,堵塞霧化器;提高料液溫度,使霧滴在噴霧干燥機(jī)內(nèi)可直接蒸發(fā),不存在預(yù)熱階段。
四、排放的廢氣進(jìn)行部分在循環(huán)
在開式噴霧干燥流程中,廢氣全部排放到大氣中,這大約可損失總熱量的10%~30%。特別是廢氣出口溫度比較高時,熱損失更大。如果廢氣出口溫度超過120℃時,采用部分廢氣循環(huán)流程,可以節(jié)省能耗達(dá)20%,利用部分廢氣中的部分余熱,使噴霧干燥機(jī)的熱效率有所提高;但隨著廢氣循環(huán)量的增加,而使熱空氣中的濕含量增加,干燥速率將隨之降低,使?jié)裎锪细稍飼r間的增加而帶來干燥設(shè)備費(fèi)用的增加;因此,存在一個******廢氣循環(huán)量。一般的廢氣循環(huán)量為20%~30%。
五、減少噴霧干燥機(jī)的熱損失
一般來說,噴霧干燥機(jī)的熱損失不會超過10%,大中型生產(chǎn)裝置若保溫適宜,熱損失約為5%左右。因此,要做好噴霧干燥機(jī)的保溫工作,但也不是保溫層越厚越好,應(yīng)確定一個******保溫層厚度。為防止噴霧干燥系統(tǒng)的滲漏,一般采用送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)串聯(lián)使用,經(jīng)合理配置使系統(tǒng)處于零壓狀態(tài)操作;這樣,可以避免噴霧干燥機(jī)因干燥介質(zhì)的漏出或環(huán)境空氣的漏入而造成干燥器熱效率的下降。
六、采用二級或三級組合干燥技術(shù)
采用組合干燥主要是為了提高干燥產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能,尤其是對熱敏性物料最為適宜。乳制品干燥系統(tǒng)就是一個典型的實(shí)例,它是由噴霧干燥和振動流化床兩級干燥組成,其單位熱量消耗由單一噴霧干燥的5550kJ/kg降低為4300kJ/kg,節(jié)能20%左右;同時又使奶粉速溶性提高。
采用二級或三級干燥組合可以節(jié)省能耗還有以下特點(diǎn):
1)在最后一級干燥中,產(chǎn)品可以達(dá)到較低的含濕量
2)可以獲得較低的產(chǎn)品溫度(后部可設(shè)置冷卻段)
3)通過分級或團(tuán)聚,可以改變粉體顆粒粒度分布
4)提高干燥過程熱效率
七、過熱蒸汽噴霧干燥
與空氣相比,蒸汽具有較高的熱容;若傳遞熱量相同時,所需的質(zhì)量流量將減少;蒸汽的熱導(dǎo)率較高,即意味著具有較高的傳熱系數(shù),亦既有較高的傳熱速率(物料內(nèi)擴(kuò)散控制的降速干燥階段除外),使噴霧干燥機(jī)更為緊湊。如何有效利用噴霧干燥機(jī)排出的廢蒸汽,是這項(xiàng)技術(shù)成功的關(guān)鍵。一般將廢蒸汽用作工廠其他過程的工作蒸汽,或經(jīng)再壓縮或加熱后重復(fù)利用。
過熱蒸汽噴霧干燥的優(yōu)點(diǎn)是:可有效利用噴霧干燥機(jī)排出的廢蒸汽,節(jié)約能源;無火災(zāi)和爆炸危險;減少產(chǎn)品氧化變質(zhì)的隱患,可改善產(chǎn)品質(zhì)量;干燥速率快,設(shè)備緊湊。但還存在一些不足之處:工業(yè)使用經(jīng)驗(yàn)有限;加料和卸料時難以控制空氣的滲入;產(chǎn)品溫度較高。
八、利用換熱器回收余熱
利用換熱器回收廢氣的熱量,可以顯著地節(jié)省能量。有兩種換熱器型式,即空氣-空氣以及空氣-液體-空氣可以采用。
空氣-空氣換熱器,這種型式適用于空氣進(jìn)口管和出口管能夠并列排在一起的場合,當(dāng)干燥器廢氣出口溫度較高時,可采用空氣-空氣換熱器這種余熱回收方式,換熱器材質(zhì)全部用不銹鋼制造。
空氣-液體-空氣換熱器,這種型式適用于當(dāng)現(xiàn)場管線的布置受空間限制時,可在遠(yuǎn)離現(xiàn)場的地方布置。當(dāng)干燥廢氣出口溫度低于130℃時,傳熱介質(zhì)可采用水和乙二醇的混合物,它可以在許多工業(yè)中應(yīng)用。
這里還需指出的是,在任何一個噴霧干燥過程或噴霧裝置的選擇及確定時,最終的目標(biāo)和依據(jù)是完成這一生產(chǎn)任務(wù)所需的總成本最低。在總成本中,一般主要包括設(shè)備費(fèi)和人員操作費(fèi)兩大項(xiàng)。因此,片面地追求噴霧干燥過程的高熱效率以及節(jié)省操作費(fèi)用而使設(shè)備費(fèi)用大增,或單純地強(qiáng)調(diào)設(shè)備操作的強(qiáng)化以減少單位產(chǎn)品所需的設(shè)備費(fèi)用而使過程熱量消耗大為上升的作法,都不能獲得生產(chǎn)過程******的經(jīng)濟(jì)效益。所以要適當(dāng)兼顧這兩個因素,從中得到******方案。