高速离心喷雾干燥机排料及加热系统的改进设计研究

摘

要：介绍了高速离心喷雾干燥机排料及加热系统的结构、工作原理及特点，针对高速离心喷雾干燥机排料及加热系统的设计缺陷，提出了相应的改进设计方案。关键词：高速离心喷雾干燥机；排料系统；加热系统；缺陷；改进设计

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引言高速离心喷雾干燥机（图1）是干燥领域发展最快、应用范围最广的一种干燥机，其适用于将溶液、乳浊液和可用泵输送的悬浮液等液体原料制成粉状、颗粒状或块状固体产品。高速离心喷雾干燥机在产品生产过程中，料液经离心雾化后，其表面积大大增加，在热风干燥气流中，瞬间就可蒸发95%～98%的水分，干燥完成时间仅需数秒钟，生产出来的产品具有良好的分散性、流动性和溶解性，产品纯度高、质量好，因此该设备深受制药企业的青睐。但是，高速离心喷雾干燥机本身存在设计缺陷，料液经高温和高度雾化干燥后，短时间内会产生大量粉尘，造成粉尘粘壁现象，严重堵塞排料口，对安全生产和产品质量产生严重影响，因此，需要对干燥机的排料及加热系统进行改进设计，使其更加满足产品生产需求。1

高速离心喷雾干燥机的结构、工作原理与特点1.1

结构高速离心喷雾干燥机由初效空气过滤器、送风机、高效空气过滤器、蒸汽加热器、电加热器、空气分配器、喷头（高速离心雾化器）、干燥塔体、气锤、旋风分离器、引风机、除尘器等部件组成。1.2

工作原理空气通过过滤器和加热器，进入干燥塔顶部的空气分配器，然后呈螺旋状均匀地进入干燥室；料液由料液槽经过过滤器，再由泵输送至干燥塔顶部的高速离心雾化器内，将料液雾化成极小的雾状液滴，料液与热空气并流接触，水分迅速蒸发，在极短时间内干燥为成品；成品由干燥塔底部的旋风分离器排出，废气由风机排出。1.3

特点（1）干燥速度快，料液经离心喷雾后，表面积大大增加，在高温气流中，瞬间就可蒸发95%～98%的水分，干燥完成时间仅需数秒钟；（2）采用并流喷雾干燥形式，使液滴与热风干燥气流同方向流动，虽然热风温度较高，但由于热风进入干燥室内立即与喷雾液滴接触，室内温度骤降，而物料的湿球温度基本不变，因此也适宜于热敏性物料的干燥；（3）应用范围广，大多数特性差异很大的产品都能用此干燥机生产；（4）由于干燥过程是在瞬间完成，成品颗粒基本上能使液滴保持近似球状，产品具有良好的分散性、流动性和溶解性；（5）生产过程简化，设备操作控制方便；（6）喷雾干燥通常用于干燥固含量60%以下的溶液，干燥完成后，成品不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序，简化了生产工艺；（7）在一定范围内，可通过改变操作条件，调整产品的粒径、堆密度、水分等，操作控制方便；（8）为使物料不受污染，延长设备使用寿命，凡与物料接触部分，均采用不锈钢材料制作。

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高速离心喷雾干燥机排料系统的改进研究2.1

排料系统的设计缺陷在高速离心喷雾干燥机的排料过程中，经常发生干粉粘壁以及下料口堵塞现象，究其原因主要是气锤（图2）数量少以及气锤安装的位置不正确。改进前每台干燥塔体只有2个气锤，每个气锤安装在塔体的上部位置，如图3所示。

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排料系统的改进方案2.2.1

增加气锤数量将气锤安装数量由2个增加到6个。2.2.2

改变气锤安装位置在干燥塔体的中部位置对称安装4个气锤；在下料口底部位置对称安装2个气锤。改进后的高速离心喷雾干燥机的气锤安装位置如图4所示。

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高速离心喷雾干燥机加热系统的改进研究3.1

加热系统的设计缺陷改进前高速离心喷雾干燥机加热系统的安装顺序如图5所示：初效空气过滤器→送风机→普通材质的高效空气过滤器→蒸汽加热器→电加热器→空气分配器。在输送热风的过程中，这样的安装顺序很容易把初效空气过滤器（图6）、普通材质的高效空气过滤器（图7）、蒸汽加热器、电加热器产生的高温脱落物输送到干燥塔体内，一旦接触到粉尘和堆积的物料，就容易引起粉尘爆炸或者物料着火。初效空气过滤器的材质是无纺布，普通材质的高效空气过滤器由玻璃纤维滤纸、胶纸板、普通密封胶组成，是不耐高温的，而冷空气经过初效空气过滤器、普通材质的高效空气过滤器过滤，再经过蒸汽加热器、电加热器加热后，进风温度就能达到180～300℃。在这种高温情况下，一旦普通材质的高效空气过滤器损坏，初效空气过滤器、高效空气过滤器产生脱落物，或者蒸汽加热器、电加热器的密封胶、绝缘材料在长时间高温条件下产生的脱落物输送到干燥塔体内，肯定会引发粉尘爆炸、物料着火、产品污染等事故的发生。3.2

加热系统的改进方案3.2.1

更换初效空气过滤器材质普通初效空气过滤器是由无纺布制成的，容易产生脱落物。因此，我们将其更换为由可重复利用的金属铝矿、不产生脱落物的聚酰胺单丝纤维编制成的合成纤维滤料装配成的初效空气过滤器（图8）。2.2

更换高效空气过滤器材质普通材质的高效空气过滤器是由玻璃纤维滤纸、胶纸板、普通密封胶组成，是不耐高温的，我们将其更换为由耐高温的玻璃纤维或者超细玻璃纤维滤纸、铝箔隔板、不锈钢外框以及耐高温的密封硅胶装配成的耐高温高效空气过滤器（图9），其能承受400℃的高温。3.2.3

更换高效空气过滤器安装位置我们把高效空气过滤器安装在电加热器和空气分配器之间，改进后的加热系统安装顺序（图10）：初效空气过滤器→送风机→蒸汽加热器→电加热器→高效空气过滤器→空气分配器。在输送热风的过程中，这样的安装顺序就能把在高效空气过滤器前任何环节产生的脱落物截留住。4