噴霧干燥技術液態物料轉化為干燥粉體工藝,其穩定運行對保障生產連續性至關重要。然而,“堵料”是噴霧干燥過程中最常見且最令人頭疼的故障之一,它不僅導致生產中斷、產品損失,還會增加巨大的清洗和維護成本。要徹底解決這一問題,必須將其視為一個系統工程,從原理、設備、工藝和管理等多個維度進行綜合剖析與治理。
一、問題診斷:
堵料并非單一問題,而是多種因素共同作用的結果,通常發生在三個關鍵區域,各區域癥狀與成因具有顯著差異。
1. 霧化器堵塞:
現象:主塔進風溫度因液料中斷、熱量未消耗而急劇升高;高壓泵壓力異常飆升并報警;干燥塔出口溫度隨之升高;塔內負壓驟降;最終產品輸出中斷。
特征:突發性強,幾分鐘內即可發生,需立即停機處理。
高發點位:噴嘴的微小孔道、離心盤的分配孔或葉片通道。
2. 干燥塔壁粘壁/結垢:
現象:塔壁可見逐漸增厚的物料堆積層;產品得率緩慢且持續下降;運行一段時間后,積料塊可能脫落,造成產品污染或下游堵塞(如排料閥);還可能因熱交換效率下降導致溫度波動。
特征:漸進式發展,初期不易察覺,長期積累會引發嚴重問題。
高發點位:塔頂熱風分配器周邊、塔壁中上部區域。
3. 氣固分離系統及管道堵塞:
現象:系統整體負壓顯著降低或消失;旋風分離器下料口無粉體流出;布袋除塵器壓差持續增高;嚴重時粉塵從排風口逸出。
特征:與物料特性(如吸濕性)和尾氣狀態(溫度、濕度)密切相關。
高發點位:旋風分離器錐底、旋轉卸料閥(星型閥)、布袋除塵器、尾氣管道彎頭。
二、根因剖析:
1. 霧化器堵塞的根源
(1)物料因素
存在雜質:料液中含有未完全溶解的固體顆粒、纖維、毛發等異物。
性質不佳:料液固含量過高、粘度過大,流動性差,難以通過狹小通道。
熱敏性強:物料在霧化器內部或邊緣受熱局部固化,堵塞流道。
(2)設備與維護因素
選型不當:霧化器(噴嘴孔徑、離心盤通道)與物料特性不匹配,如高粘物料用小口徑噴嘴。
磨損與損壞:霧化器長期使用后出現磨損,流道變形或產生毛刺,易掛料堆積。
過濾失效:輸送泵前的過濾器目數過大或破損,無法攔截雜質。
(3)操作因素
違規停機:未遵循“先停料、后停霧化器、再降溫”原則,殘留物料在高溫下碳化結焦,成為下次開機堵塞的首要隱患。
2. 塔壁粘壁/結垢的根源
霧化效果差:霧化產生的液滴粒徑過大(D50>設計值),飛行軌跡末端未完全干燥,以半濕狀態撞擊塔壁并粘附。
流場設計不合理:干燥塔頂部熱風分配器設計不佳,導致熱風產生渦流或短路,將未干燥霧滴吹向塔壁。
熱力學參數失衡:進風溫度過高,液滴表面瞬間干燥形成硬殼、鎖住內部水分,“濕芯”顆粒重量大,易下落粘附于塔壁中下部;出口溫度過低,尾氣濕度高,在塔壁保溫不佳處冷凝形成濕壁,吸附干粉
物料特性影響:含糖量高、無機鹽、熱塑性聚合物等物料,干燥過程中會經歷粘性階段,極易軟化并粘附在塔壁。
3. 下游系統堵塞的根源
產品吸濕潮解:干燥后粉體吸濕性強,若尾氣溫度低于露點,水汽在旋風分離器和管道中冷凝,導致粉末受潮結塊堵塞。
設備效率低下:旋風分離器設計不合理,分離效率低,過多細粉進入布袋系統加重負荷;旋轉卸料閥密封不嚴或卡死,造成物料堆積。
操作不當:系統停機后,未及時清空旋風分離器和布袋中的粉料,殘留物料吸潮板結,下次開機時引發堵塞。
三、系統解決方案:構建“防堵”一體化體系
▲解決堵料問題需遵循“防治結合,標本兼治”原則,從預防、糾正、維護多維度建立方案。
1. 預防性措施:治本之策
(1)強化物料預處理
精密過濾:料液進入輸送泵前,必須安裝100目(150μm)及以上過濾器,定期檢查更換濾芯,攔截雜質。
優化物性:通過加熱、攪拌、均質等方式,將料液粘度控制在適宜范圍(通常<300cP),調整固含量;高粘物料可適當提高進料溫度,改善流動性。
配方調整:易粘壁物料添加5%-20%助干劑(如麥芽糊精、二氧化硅),改善干燥特性,減少粘附。
(2)規范操作規程(黃金法則)
(3)設備選型與改造
精準選型:新項目設備采購時,與供應商充分溝通物料特性(粘度、固含量、熱敏性等),選擇適配的霧化器類型和規格。
塔壁改造:針對頑固性熱熔性粘壁,增加塔壁空冷或水冷夾套,將壁溫降至物料粘附點以下。
增加輔助裝置:安裝空氣掃壁器或氣錘,定期自動清理塔壁,減少積料。
2. 糾正性措施:
(1)參數優化與自動控制
溫度調整:在保證產品水分合格的前提下,適當降低進風溫度或提高出口溫度,確保出口溫度始終高于尾氣露點20-30°C,避免水汽冷凝。
建立連鎖控制:將出口溫度與進料流量聯動,實現自動調節,穩定干燥過程,減少參數波動引發的堵料風險。
全面清潔:定期徹底清理干燥塔、旋風分離器、管道及布袋除塵器,杜絕積料死角。