節能型清潔噴霧干燥技術

張志遠，賈 敏（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

?

節能型清潔噴霧干燥技術

張志遠，賈 敏
（天華化工機械及自動化研究設計院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

摘要：傳統的催化劑噴霧干燥系統多采用直接干燥工藝，載氣與待干燥物料直接接觸換熱，這樣會對某些特性的催化劑造成污染，影響產品的最終品質，且高溫尾氣不經回收直接排入大氣，造成熱量損失。基于此，開發了一種節能型催化劑清潔噴霧干燥技術，即：利用新型結構的間接式熱風爐提供清潔的干燥熱風，利用尾氣半循環使部分高溫清潔尾氣回用，實現了節能型、清潔型噴霧干燥工藝。

關鍵詞：噴霧干燥；間接式熱風爐；尾氣循環；節能；清潔工藝

1　技術背景

目前，催化劑噴霧干燥系統多采用直接干燥工藝［1］，即：使用燃氣或燃油產生的高溫煙氣和空氣混合成為一定溫度的載氣，與待干燥物料直接接觸換熱，以帶走物料中的水分。由于燃料燃燒后產生SO2、NOx等有害氣體，會對某些特性的催化劑造成污染，影響產品的最終品質，不符合清潔生產的要求。干燥后的尾氣不經回收直接排入大氣，造成的熱量損失約為總熱量的20%～40%，特別當干燥尾氣溫度高時，熱損失更大，甚至高達60%［2］。

為克服現有技術不足，提高產品質量，回收尾氣余熱，本文提出一種節能型催化劑清潔噴霧干燥技術。在間接式熱風爐上增設翅片管換熱器，利用燃燒室產生的高溫煙氣與循環尾氣在爐膛中一次間接換熱后，再與新鮮空氣在翅片管換熱器中二次間接換熱，之后，被加熱的循環尾氣與新鮮空氣混合，作為載氣進入噴霧干燥塔內對物料進行干燥，這樣，既充分利用了高溫煙氣的熱量，又回收了尾氣中的熱量。同時，也滿足清潔生產的需要。

2　技術內容

如圖1所示，節能型催化劑清潔噴霧干燥技術的工藝流程是：

新鮮空氣由鼓風機（1）增壓后分兩路，一路進入間接式熱風爐（2）的燃燒室內作為燃料燃燒的助燃空氣，產生的高溫煙氣與循環尾氣在爐膛中一次間接換熱后，再進入間接式熱風爐（2）上部的翅片管換熱器（3）內，與來自鼓風機（1）的另一路新鮮空氣二次間接換熱，充分換熱后的低溫煙氣排空，分別被一次高溫煙氣加熱的循環尾氣和被二次高溫煙氣加熱的新鮮空氣混合后，作為載氣進入噴霧干燥塔（4）內。

同時，催化劑料漿經高壓泵（5）增壓后，通過噴頭均勻霧化，霧化后的料漿與高溫載氣在噴霧干燥塔（4）內向下并流，充分接觸，物料的濕份被迅速汽化，干燥后的大部分物料自噴霧干燥塔（4）底部經旋轉卸料閥（6）卸出。干燥尾氣夾帶部分物料進入旋風除塵器（7）中進行氣固分離，分離所得的物料經旋轉卸料閥（8）卸出；除塵凈化后的干燥尾氣一部分經循環風機（9）增壓后引入間接式熱風爐（2）內循環利用，另一部分經引風機（10）排空。

圖1　工藝流程簡圖Fig.1 Diagram of process flow

3　設備簡介

本技術的關鍵設備為一種新型結構的間接式熱風爐，如圖2所示，其結構包括熱風爐和間接式換熱器［3］兩大部分。

熱風爐爐體底部的燃燒器沿爐體環向均布，爐體采用雙通道式結構，內筒形成空氣流道，內筒與爐膛環隙形成煙氣流道，兩流道內壁可分別設置蓄熱翅片及折流板，以提高對流換熱系數及增大傳熱面積［4］。

間接式換熱器可為翅片管換熱器或列管式換熱器［5］，置于熱風爐頂端，熱風爐的燃燒室內產生的高溫煙氣在爐膛中與循環尾氣進行一次間接換熱后進入換熱器內，與新鮮空氣進行二次間接換熱，經兩次換熱后的低溫煙氣自換熱器頂部排空，熱量得到充分利用，換熱后的循環尾氣與新鮮空氣經熱風爐與換熱器之間的空氣管混合后排出。

4　技術優點

（1）提高產品質量：傳統的催化劑噴霧干燥系統多采用直接干燥工藝，高溫煙氣與催化劑直接接觸換熱，對催化劑污染嚴重，影響產品的最終品質。本技術采用間接換熱工藝，利用被高溫煙氣加熱的清潔熱源，因而可得到高質量的催化劑產品，若對物料品質有更高要求，可在空氣進口處增設過濾器。本技術亦可應用于干燥對清潔程度要求較高的其他物料，如奶粉、糧食、藥品等。

（2）降低系統能耗：本技術從兩方面出發，對熱量進行充分利用。首先，將在爐膛中與循環尾氣經過一次換熱后的高溫煙氣引入翅片管換熱器內，利用余熱與新鮮空氣進行二次換熱，確保煙氣熱量充分利用。其次，本技術循環利用部分高溫清潔尾氣的熱量，從而減少燃料用量，提高熱效率，進一步降低能耗。

圖2　間接式熱風爐簡圖Fig.2 Diagram of indirect stove

（3）設備新穎、功能性強：本技術將間接式熱風爐與翅片管換熱器結合，最大程度簡化了流程，設備新穎，集成化程度高，功能性強。

5　節能性對比

以國內采用該技術投產運行的某催化劑廠的生產數據做比較，如表1所示。

表1　催化劑生產數據表Table 1　The catalyst production data

6　結束語

本文提出了一種節能型催化劑清潔噴霧干燥技術，利用間接式熱風爐產生的高溫煙氣經過兩次間接換熱，給系統提供清潔的干燥熱風，利用尾氣的部分循環實現節約燃料用量。本技術是節能降耗、功能性強的清潔型催化劑干燥方法。該技術已在國內某催化劑廠投產應用，效果良好，并可推廣應用于奶粉、糧食、藥品等其他清潔生產領域。

參考文獻：［1］王喜忠，等.噴霧干燥 ［M］.第二版.北京∶化學工業出版社，2002.［2］孫亮誠，董金善.噴霧干燥過程的能耗分析與節能［J］.南通職業大 學學報，2005，19（2）.

［3］吳德榮，等.化工工藝設計手冊 ［M］.第四版.北京∶化學工業出版社，2009.

［4］王秉銓，等.工業爐設計手冊［M］.第二版.北京∶機械工業出版社，1996.

［5］章成駿.空氣預熱器原理與計算［M］.上海∶同濟大學出版社，1995.

An Energy-efficient and Clean Spray Drying Technology

ZHANG Zhi-yuan，JIA Min
（Tianhua Institute of Chemical Machinery&Automation Co.，Ltd.，Gansu Lanzhou 730060，China）

Abstract：The traditional catalyst spray drying system usually uses direct drying process，the carrier gas contacts with materials directly，this method can pollute some special catalysts to influence the quality of the final product，and direct discharge of the high temperature exhaust gas into the atmosphere can cause heat loss.So an energy-efficient and clean spray drying technology for catalyst preparation has been developed.The spray drying technology uses the indirect stove with new structure to supply clean and dry hot air，and uses the half-cycle technology to reuse part of the high temperature exhaust gas.

Key words：Spray drying；indirect stove；Exhaust gas cycling；Energy-efficient；Clean process

中圖分類號：TQ 028

文獻標識碼：A

文章編號：1671-0460（2016）01-0192-02

收稿日期：2015-09-03

作者簡介：張志遠（1984-），男，甘肅省蘭州市人，工程師，2006年畢業于北京化工大學，從事化工機械與設備的研究設計工作。E-mail：153163456@qq.com。