压力式喷雾干燥设备的改进设计

第3 期 2 3 压力式喷雾干燥设备的改进设计 夏红波 德司达无锡染料有限公司 江苏 无锡 9 1 4 1 0 8 摘 要 计算论证了压力式喷雾干燥塔由单喷嘴改为双喷嘴的可行性 对尾气余热回收再利用进行了分析计算 介绍了干 燥塔尾气在线分析监测功能模块 干燥塔改造成功 提高了设备整体运行的热效率 经济效益及社会效益显著 关键词 并流压力式喷雾干燥器 空气加热器 盘管换热器 尾气在线分析监测 喷雾干燥器按雾化器采用的雾化方法分为 气流式 压力式 离心式喷雾干燥器 按喷雾形 式和物流方 向分布分为 并流式 逆流式与混流 型喷雾干燥器 按生产流程与热空气处理方式分 为 开放式 封 闭循环式 自惰循 环式和半封 闭 循环式等型 式 现用喷雾干燥塔YP G5 5 0 直径 5 5 0 0 mm 属开放式 的并流压 力式喷雾干燥器 原设计产量5 7 5 k g h 干燥工序生产工艺参数为 染料进塔浆料含固量 4 0 温度室温 2 0 p H5 8 浆料 比重 1 2 产 品湿 含量5 8 5 松 密度0 3 0 6 k g 1 平均颗粒度 1 5 0 1 t i n 热空气 进气温度 最高 1 4 0 排气温度7 O 环境气压 7 6 0 mmHg 相对湿度 9 0 即空气初 始湿含量 x l 0 0 1 3 4 送风机流量为4 8 7 9 7 m h 引风机流 量为5 0 3 1 0 m3 h 管径 1 1 0 0 mm 柱塞泵在扬程 4 0 b a r 时浆料流量为4 7 L mi n 1 Y P G 5 5 0 喷雾干燥塔单喷嘴改双喷嘴的分析论 证 由于 产 品需求 增加 原有 干燥 塔 产量 已不 能满足产品增长的需要 成为制约企业产量提升 的瓶颈 必须改进原有设计 将单喷嘴结构改为 双 喷嘴结构 以提高干燥器 的产量 改进须考虑 两喷嘴雾矩不能重叠 否则会 出现液滴交叉翔浮 区域聚液现象 导致产 品颗粒粗细分布不均及粒 径过大 同时还要注 意喷射雾化角 的合理选择 防止雾化角过大 液滴 直接 喷射到塔壁上造成湿 物料板结粘壁及产品粒径过大现象 雾滴的运动 轨迹 与雾化 器 的结构 和气 流 方 向有 很大 关 系 对于压力式喷嘴产生的液滴 通常以一定的雾 化角喷出 沿抛物线轨迹运动 雾滴的流动状 态通过雷诺数确定 当Re O 1 时 属层流状态 0 1 R e 5 0 0 时属过渡流状态 5 0 0 R e t 取适当的裕度 即5 s 所 以喷雾干燥塔需保 证有效高度为 5 x 0 3 1 I 8 6 4 3 4 1 4 m 现有干燥 塔直节部分高度 1 3 m 满足双喷嘴设计要求 1 7改造Y P G 5 5 0 喷雾干燥塔的意义 单喷头改为双喷头 应尽量选择较小的雾化 角 提 高浆料 的雾化压力 上述分析 中的雾化角 和雾化压力等参数只是其 中一种情况 改为双喷 头后 在运行条件 生产成本基本不变的条件 下 比原设计产量增加9 O 2 也即在产量不变的情况 下 干燥时间减少4 7 4 2 且伴随着干燥时间的 缩短 消耗的能量大为减少 经济效益显著 2尾气余热的回收再利用 尾气的回收再利用应 当以传热而非传质 过程 来处理 通过换热装置来实现 热量衡算表明将浆 料温度提高有助于降低液体粘度 改善雾化性能 使浆料不需热空气进行预热的阶段 在干燥塔 内直 接开始水分蒸发 从而降低雾滴蒸发所需的总热量 和单位质量干产品的热能消耗 提高喷塔的整体热 效率 用尾气余热将进塔浆料预热至4 5 考虑到 换热器的清洗安装方便 管道阻力与制造成本 选 用盘管换热器浸浴在风道出口中 2 1 盘管换热器传热计算 供料 管 盘管换热器 蓬 加 热 器 基 t 罢 压 力 瑚 喷 头 I 避 风 机 引风机 匿 疃雾珊 i C f r 喊u中 滤袋陈尘器 一 C 旋风分离 器 L L I U 1 l 上 l 7 f I 1 l i 0 I E AAt 浆 f 2 一 尾 M 尾 一 5 7 5 k W 其中 1 十 R 十 1 R K l 0 c 2 o 4 1 3 54 妾 计 算 可得 所 需 盘 管 长 度 7 8 m 换 热 面 积 A 2 6 7 m 取盘管曲率半径 一 4 5 0 mm 每 圈间距h 1 5 d 管 盘管总高 l 一 llh d m 4 l D h I 2 2盘管换热器对浆料的压力降A P 计算 P Re l 1 2 4 4 1 b a r 2 3 优化后干燥塔结构与流程简图 氮气反吹气源 n 4 0 7 M 图3 D F 9 5 0 0 C D 4 2 0 流程图 第3 期 夏红波压力式喷雾干燥设备的改进设计 2 7 3尾气在线分析监测功能模块与安全环保技术应 用 3 1通过对染料喷雾干燥火灾尘爆事故起 因的 技术分析 包括染料理化性质分析 喷雾干燥 技术分析 制定消防监测方案 在线分析尾 气物质含量 以判断塔内是否发生阴燃 在国内 外喷雾干燥应用领域 该项技术尚没有应用先 例 利用染料喷雾干燥尾气在线取样处理分析 技术 针对喷雾干燥工艺特 点 制定气体在线 取样及预处理技术方案 选择确定经济合理的 分析检测技术 通过对染料阴燃现象 的研究 进行Ha z o p 分析制定模拟试验方案 实时模拟产 生染料 阴燃 的物质排放 以判断系统是否安全 可靠 一旦分析结果显示发生阴燃 通过消防 联动控制系统 自动控制安装在塔顶及塔体下锥 体上方的旋转喷头 将均匀充足的消防喷淋水 喷出消除火灾隐患 3 2同时对染料喷雾干燥尾气管道采用气体含 尘浓度数据检测技术 根据喷雾干燥尾气含水 量 温度和流量变化特点 采用动光闪烁浊度 检测技术及粉尘浓度数据在线分析技术 由于 对染料喷雾干燥尾气进行多级除尘处理 进入 除尘滤袋的待过滤气体的粉尘浓度 已远远低于 电厂烟尘排放标准 受仪表灵敏度的限制 由 少量的滤袋破损造成的粉尘泄漏难 以用常规技 术检测发现 我公司首创 的在线分析技术可 以 实时监测有效判断并 自动报警除尘滤袋破损产 生的粉尘泄漏 确保安全达标排放 尾气分析 流程见图3 4结语 通过喷雾干燥塔 由单喷头改为双喷头的改造 及建立尾气在线分析监测功能模块 大大提 高了 干燥塔的热效率 提高了产能 生产效率和设备 的安全性 可靠性 设备改造获得成功 参考文献 1 王喜忠等 喷雾干燥 第二版 M 北京 化学工业出版 社 2 0 0 3 2 孙卫东 高炎武 染料压力式喷雾干燥器的实用设计 A 全国干燥技术交流论文集 4 1 4 5 3 杨军浩 染料后处理加工技术及其相关设备 J 上