喷雾干燥技术液态物料转化为干燥粉体工艺,其稳定运行对保障生产连续性至关重要。然而,“堵料"是喷雾干燥过程中最常见且最令人头疼的故障之一,它不仅导致生产中断、产品损失,还会增加巨大的清洗和维护成本。要解决这一问题,必须将其视为一个系统工程,从原理、设备、工艺和管理等多个维度进行综合剖析与治理。
一、问题诊断:
堵料并非单一问题,而是多种因素共同作用的结果,通常发生在三个关键区域,各区域症状与成因具有显著差异。
1. 雾化器堵塞:
现象:主塔进风温度因液料中断、热量未消耗而急剧升高;高压泵压力异常飙升并报警;干燥塔出口温度随之升高;塔内负压骤降;最终产品输出中断。
特征:突发性强,几分钟内即可发生,需立即停机处理。
高发点位:喷嘴的微小孔道、离心盘的分配孔或叶片通道。
2. 干燥塔壁粘壁/结垢:
现象:塔壁可见逐渐增厚的物料堆积层;产品得率缓慢且持续下降;运行一段时间后,积料块可能脱落,造成产品污染或下游堵塞(如排料阀);还可能因热交换效率下降导致温度波动。
特征:渐进式发展,初期不易察觉,长期积累会引发严重问题。
高发点位:塔顶热风分配器周边、塔壁中上部区域。
3. 气固分离系统及管道堵塞:
现象:系统整体负压显著降低或消失;旋风分离器下料口无粉体流出;布袋除尘器压差持续增高;严重时粉尘从排风口逸出。
特征:与物料特性(如吸湿性)和尾气状态(温度、湿度)密切相关。
高发点位:旋风分离器锥底、旋转卸料阀(星型阀)、布袋除尘器、尾气管道弯头。
二、根因剖析:
1. 雾化器堵塞的根源
(1)物料因素
存在杂质:料液中有未溶解的固体颗粒、纤维、毛发等异物。
性质不佳:料液固含量过高、粘度过大,流动性差,难以通过狭小通道。
热敏性强:物料在雾化器内部或边缘受热局部固化,堵塞流道。
(2)设备与维护因素
选型不当:雾化器(喷嘴孔径、离心盘通道)与物料特性不匹配,如高粘物料用小口径喷嘴。
磨损与损坏:雾化器长期使用后出现磨损,流道变形或产生毛刺,易挂料堆积。
过滤失效:输送泵前的过滤器目数过大或破损,无法拦截杂质。
(3)操作因素
违规停机:未遵循“先停料、后停雾化器、再降温"原则,残留物料在高温下碳化结焦,成为下次开机堵塞的首要隐患。
2. 塔壁粘壁/结垢的根源
雾化效果差:雾化产生的液滴粒径过大(D50>设计值),飞行轨迹末端未干燥,以半湿状态撞击塔壁并粘附。
流场设计不合理:干燥塔顶部热风分配器设计不佳,导致热风产生涡流或短路,将未干燥雾滴吹向塔壁。
热力学参数失衡:进风温度过高,液滴表面瞬间干燥形成硬壳、锁住内部水分,“湿芯"颗粒重量大,易下落粘附于塔壁中下部;出口温度过低,尾气湿度高,在塔壁保温不佳处冷凝形成湿壁,吸附干粉
物料特性影响:含糖量高、无机盐、热塑性聚合物等物料,干燥过程中会经历粘性阶段,极易软化并粘附在塔壁。
3. 下游系统堵塞的根源
产品吸湿潮解:干燥后粉体吸湿性强,若尾气温度低于露点,水汽在旋风分离器和管道中冷凝,导致粉末受潮结块堵塞。
设备效率低下:旋风分离器设计不合理,分离效率低,过多细粉进入布袋系统加重负荷;旋转卸料阀密封不严或卡死,造成物料堆积。
操作不当:系统停机后,未及时清空旋风分离器和布袋中的粉料,残留物料吸潮板结,下次开机时引发堵塞。
三、系统解决方案:构建“防堵"一体化体系
▲解决堵料问题需遵循“防治结合,标本兼治"原则,从预防、纠正、维护多维度建立方案。
1. 预防性措施:治本之策
(1)强化物料预处理
精密过滤:料液进入输送泵前,必须安装100目(150μm)及以上过滤器,定期检查更换滤芯,拦截杂质。
优化物性:通过加热、搅拌、均质等方式,将料液粘度控制在适宜范围(通常<300cP),调整固含量;高粘物料可适当提高进料温度,改善流动性。
配方调整:易粘壁物料添加5%-20%助干剂(如麦芽糊精、二氧化硅),改善干燥特性,减少粘附。
(2)规范操作规程(黄金法则)
(3)设备选型与改造
精准选型:新项目设备采购时,与供应商充分沟通物料特性(粘度、固含量、热敏性等),选择适配的雾化器类型和规格。
塔壁改造:针对顽固性热熔性粘壁,增加塔壁空冷或水冷夹套,将壁温降至物料粘附点以下。
增加辅助装置:安装空气扫壁器或气锤,定期自动清理塔壁,减少积料。
2. 纠正性措施:
(1)参数优化与自动控制
温度调整:在保证产品水分合格的前提下,适当降低进风温度或提高出口温度,确保出口温度始终高于尾气露点20-30°C,避免水汽冷凝。
建立连锁控制:将出口温度与进料流量联动,实现自动调节,稳定干燥过程,减少参数波动引发的堵料风险。
全面清洁:定期清理干燥塔、旋风分离器、管道及布袋除尘器,杜绝积料死角。
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