噴霧干燥進(jìn)排風(fēng)機(jī)的選擇

文/劉殿宇

（華禹乳品機(jī)械制造有限公司）

噴霧干燥設(shè)備應(yīng)用廣泛，其進(jìn)排風(fēng)機(jī)的選擇是決定噴霧干燥性能的關(guān)鍵。近年來由于進(jìn)排風(fēng)機(jī)選擇不合理而出現(xiàn)的問題不在少數(shù)，主要是進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量不足，干燥效果差，排風(fēng)量不足，干燥塔內(nèi)負(fù)壓調(diào)節(jié)范圍窄，因此，本文以RGYP03-1000型立式壓力噴霧干燥塔在奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用為例加以闡述。

1 主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 主要技術(shù)參數(shù)

物料介質(zhì)：濃縮牛奶；生產(chǎn)能力：1 000 kg/h；環(huán)境溫度：25 ℃；空氣相對濕度：81%；進(jìn)料溫度：40～45 ℃；進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：45%；進(jìn)風(fēng)溫度：150～160 ℃；出粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)：97.5%；排風(fēng)溫度：95 ℃；流化床進(jìn)風(fēng)量：4 000 m3/h。

1.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本噴霧干燥系統(tǒng)采用二次流化干燥冷卻系統(tǒng)對塔下粉進(jìn)行整形、二次干燥、冷卻及附聚再造粒；采用獨(dú)立脈沖反吹濾袋過濾系統(tǒng)回收排風(fēng)攜帶的粉塵，袋濾器回收下來的粉塵（含流化床排出的粉塵）重新送回塔中進(jìn)行二次附聚造粒。

2 干燥塔進(jìn)風(fēng)風(fēng)量及排風(fēng)風(fēng)量確定

2.1 噴霧干燥塔進(jìn)風(fēng)風(fēng)量

噴霧干燥塔進(jìn)風(fēng)風(fēng)量由物料衡算與熱量衡算確定。

2.1.1 物料衡算

進(jìn)料量：S=1 000×97.5/（97.5-45）=1 857.14（kg/h）；

出料量：S＇=1 857.14-1 000=857.14（kg/h）。

2.1.2 熱量衡算

（1）干燥塔進(jìn)風(fēng)量計(jì)算

空氣濕度計(jì)算公式：H=0.622ΦPs/（101.3-ΦPs）[1]。

式中H為空氣濕度，kg/kg；Φ為相對濕度百分比；Ps為混合空氣中水蒸汽分壓，單位KPa。

風(fēng)機(jī)所處環(huán)境溫度為25 ℃，相對濕度為81%，飽和空氣分壓為3.1684 kPa，計(jì)算得H=0.016(kg/kg)。

空氣經(jīng)過加熱器其濕度不變即H=H1。空氣離開干燥塔溫度為368 ℃，確定其濕度及干空氣用量。干空氣用量計(jì)算公式：L=（Q1+Q2+Q3）/[（1.01+1.88H）（t1-t2）][1，2]。式中L為干空氣用量，單位kg/h；Q1為蒸發(fā)水分所需熱量，單位kW；Q2為被干燥物料由θ1升溫至θ2所需熱量，單位kW；Q3為干燥塔熱損失，單位kW；t1為空氣加熱后溫度，單位K；t2為空氣離開干燥塔的溫度，單位K。

Q1計(jì)算公式：Q1=W[2 492+1.88（t2-273）-4.187（θ1-273）]。式中：W為水分蒸發(fā)量，單位kg/s；Q1=0.28[2 492+1.88（368-273）-4.187（313-273）]=700.87 kW。

Q2計(jì)算公式：Q2=GC（θ2-θ1）。式中G為絕對干料量 0.24 kg/s；C為干料比熱3.514 kJ/（kg×k），則：Q2=0.24×3.514×（338-313）=21.08（kW）。

Q3為干燥塔熱損失，此處按（Q1+Q2）10%計(jì)算，Q3=（700.87+21.08）×10%=72.20（kW）。

則干空氣用量：L=（700.87+21.08+72.20）/[（1.01+1.88×0.016）（433-368）]=11.75（kg/s）。

濕空氣體積流量計(jì)算公式：ν=L（0.773+1.244H）（t0/273）=11.75（0.773+1.244×0.016）（298/273）=10.17（m3/s）。實(shí)際干燥塔進(jìn)風(fēng)機(jī)量ν＇按ν1.25 倍選取，即ν＇=1.25×10.17=12.71（m3/s）=45 000（m3/h）。

2.2 噴霧干燥塔進(jìn)風(fēng)風(fēng)量

噴霧干燥在生產(chǎn)過程中干燥塔內(nèi)需維持50～100 Pa的負(fù)壓[3，4]，在蒸發(fā)干燥過程中把蒸發(fā)掉的水分排出干燥塔，需設(shè)置排風(fēng)機(jī)，同時排風(fēng)機(jī)還有維持干燥塔在微壓狀態(tài)下工作的功能，如何選擇合適的排風(fēng)機(jī)風(fēng)量及風(fēng)壓尤為重要。濕空氣進(jìn)風(fēng)風(fēng)量為45 000 m3/h，其質(zhì)量流量為：45 000×1.185=53 325（kg/h）。此外，流化床的進(jìn)風(fēng)量也由排風(fēng)機(jī)排至大氣中，本例流化床進(jìn)風(fēng)量為4 000 m3/h，其質(zhì)量流量為：4 000×1.185=4 740（kg/h）；細(xì)粉附聚進(jìn)風(fēng)量為240 m3/h，其質(zhì)量流量為：240×1.185=284.4（kg/h）；排風(fēng)機(jī)質(zhì)量流量為：53 325+4 740+284.4=58 349.4 （kg/h），若排風(fēng)機(jī)在95 ℃下排出，排風(fēng)機(jī)風(fēng)量為58 349.4÷0.99=58 938.8（m3/h）。實(shí)際排風(fēng)量一般按上述計(jì)算值1.15 倍選擇[5，6]，實(shí)際排風(fēng)機(jī)風(fēng)量為：58 938.8×1.15=67 779.62（m3/h）。

3 進(jìn)排風(fēng)機(jī)選擇注意事項(xiàng)

除了進(jìn)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量，其風(fēng)壓也需注意，風(fēng)壓不足會導(dǎo)致風(fēng)量降低，影響干燥效率。同時要考慮設(shè)備、管道等對風(fēng)壓的影響及過濾器、加熱器、進(jìn)風(fēng)管道、熱風(fēng)分布器、捕粉裝置和排風(fēng)管道的阻力，由此選擇合適的進(jìn)排風(fēng)機(jī)。

4 小結(jié)

進(jìn)排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量根據(jù)熱平衡計(jì)算而來，實(shí)際風(fēng)量要稍大于理論計(jì)算值，一般按理論計(jì)算值1.15～1.20 倍選擇，且留有一定的調(diào)節(jié)余量。其風(fēng)壓要克服進(jìn)排風(fēng)過程的沿程壓力損失，保證熱風(fēng)在干燥塔內(nèi)順利完成熱與質(zhì)交換，從而滿足噴霧干燥生產(chǎn)能力需要。C