尚德干燥分析喷雾干燥的节能措施
喷雾干燥的热效率是衡量一个喷雾干燥器或喷雾干燥过程在能量利用上优劣的一项重要指标,通过对喷雾过程或喷雾设备热效率的计算,可以发现操作过程能耗的分配情况,从而为采取相应措施来降低能耗提供了方向。实际上,它涉及生产单位质量干燥产品的热量消耗。,喷雾干燥操作是能耗比较大的单元过程之一,而能量利用率又很低,特别是近年来随着能源危机的出现,能源价格的不断上涨。因此,有必要采取措施改变喷雾干燥设备的操作条件,选择热效率高的喷雾干燥装置,回收排出的废气中的部分热量来降低生产成本。所以,如何降低能耗,有时会变成关键的问题。
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1、提高热风进口温度和降低废气出口温度
提高热风进口温度可降低热量能搞(生产能力恒定)。干燥器的热量消耗通常表示为比热量消耗(即蒸发1kg水份所需要的热量;优势,也用生产1kg产品所需的热量来表示)。提高热风进口温度,可以显著降低热量消耗。
2、提高料液固含量
料液进入喷雾干燥器前,通过离心分离或蒸发器等预脱水处理,可增加物料中的固含量,降低喷雾干燥器的蒸发负荷,这是喷雾干燥器节能的方法之一。因为在喷雾干燥器内,加热料液利用的是热空气的显热,而预热则是利用水蒸气的潜热或废热等。此外,料液的预热还有利于雾化。因此,应尽可能提高料液固含量到值。料液固含量对比热量消耗单位质量产品的热量消耗的影响。
3、提高料液温度
提高料液温度(采用废热预热或水蒸气简介预热),可降低单位质量干燥产品的热量消耗。料液预热,可降低料液黏度,改善雾化性能;防止料液结晶,堵塞雾化器;提高料液温度,使雾滴在喷雾干燥器内科直接蒸发,不存在预热阶段。
4、排放的废气进行部分再循环
在开式喷雾于燥流程中,废气全部排放到大气中,这大约可损失总热量的10%~40%。特别是废气出口温度比较高时,热损失更大。
如果废气出口温度超过120℃时,采用部分废气循环流程,可以节省燃料高达20%。
由于利用了部分废气中的部分余热,使喷雾干燥器的热效率有所提高;但随着废气循环量的增加,而使热空气中的湿含量增加,干燥速率将随之降低,使湿物料干燥时间的增加而带来干燥设备费用的增加;因此,存在一个废气循环量。一般的废气循环量为20%-30%。
5、减少喷雾干燥器的热损失
一般来说,喷雾干燥器的热损失不超过10%,大中型生产装置若保温适宜,热损失为5%左右。因此,要做好喷雾干燥设备的保温工作,但也不是保温层越厚越好,应确定一个保温层厚度。为防止喷雾干燥系统的渗漏,一般使用送风机和引风机串联使用,经合理配置使系统处于零压状态操作;这样,可以避免喷雾干燥器因干燥介质的漏出或环境空气的漏入而造成干燥器热效率的下降。
6、采用二级或三级组合干燥技术
采用组合干燥主要是为了提高干燥产品的质量和节能,尤其是对热敏性物料适宜。乳制品干燥系统就是一个典型的实例,它是由喷雾干燥和振动流化床两级干燥组成,其单位热量消耗由单一喷雾干燥的5550kJ/kg降低为4300kJ/kg,节能20%左右;同时,又使奶粉速溶性提高。
采用二级或三级干燥组合,可以节省能量。
二级或三级干燥具有下述特点:
① 在级干燥中,产品可以达到较低的湿含量。
② 可以获得较低的产品温度(后部可设置冷却段)。
③ 通过分段或团聚,可以改变粉体颗粒粒度分布。
④ 提高干燥过程热效率。
7、过热蒸汽喷雾干燥
与空气相比,蒸汽具有较高的热容;若传递热量相同时,所需的质量流量将减少;蒸汽的热导率较高,即意味着具有较高的传热系数,亦即有较高的传热速率(物料内扩散控制的降速干燥阶段除外),使喷雾干燥器更为紧凑。如何有效利用喷雾干燥器排出的废蒸汽,是这项技术成功的关键。一般将废蒸汽用作工厂其他过程的工作蒸汽,或经再压缩或加热后重复利用。
过热蒸汽喷雾干燥的优点是:可有效利用喷雾干燥器排出的废蒸汽,节约能源;无火灾和爆炸危险;减少产品氧化变质的隐患,可改善产品质量;干燥速率快,设备紧凑。但还存在一些不足:工业使用经验有限;加料和卸料时,难以控制空气的渗入;产品温度较高。
8、利用换热器回收余热
利用换热器回收废气的热量,可以显著地节省能量。有两种换热器型式,即空气-空气及空气-液体-空气可以采用。余热回收的空气空气换热器,这种型式适用于空气进口管和出口管能够并列排在一起的场合。
当干燥器废气出口温度较高时,可采用空气-空气换热器这种余热回收方式。换热器材料全部用不锈钢制造。
在任何一个喷雾干燥过程或喷雾装置的选择及确定时,最终的目标和依据是完成这一生产任务所需的总成本。在总成本中,一般主要包括设备费和操作费两大项。因此,片面地追求喷雾干燥过程的高热效率以及节省操作费用而使设备费用大增,或单纯地强调设备操作的强化以减少单位产品所需的设备费用而使过程热量消耗大为上升的作法,都不能获得生产过程的经济效益。所以要适当兼顾这两个因素,从中得到方案。
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