噴霧與流化技術(shù)概述

干燥技術(shù)發(fā)展多年，各單項(xiàng)機(jī)理沒有新的突破，只是干燥機(jī)結(jié)構(gòu)上的改變。利用現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)行優(yōu)化組合，開發(fā)組合干燥機(jī)或多級(jí)干燥機(jī)，是干燥設(shè)備發(fā)展方向。研究噴霧與流化床、造粒技術(shù)及組合技術(shù)和在流化床中能很好霧化的霧化器是我們的重點(diǎn)。

流化床又稱沸騰床，在混合、干燥、造粒、包衣方面廣泛運(yùn)用。流化床賦予物料呈現(xiàn)的流態(tài)化性能已延伸出更多的應(yīng)用，對(duì)顏料、氨基酸、化肥、塑料、制藥、生物、化工行業(yè)具有良好前景。

噴霧干燥技術(shù)：熱風(fēng)進(jìn)入干燥室，同時(shí)料液送到裝在干燥室的噴霧頭，料液被霧化成非常小的霧狀液滴，使料液和熱空氣接觸的表面積大大增加，小液滴和熱風(fēng)進(jìn)行熱質(zhì)交換，水份迅速蒸發(fā)在非常短的時(shí)間內(nèi)被干燥為粉粒制品，粉粒被捕集，廢氣排至外界。

霧化的形式有壓力式、氣流式、離心式三種基本方式，干燥用霧化器均有商品化出售，在流化床中的霧化技術(shù)為復(fù)雜。離心式和壓力式通常為從上向下噴；氣流式噴向較多，歸總為從上向下噴或從下向上噴兩個(gè)基本方向；熱風(fēng)的流向有與霧化方向的同一方向（并流），相反方向（逆流），先同一后反向（混合流）。

流化現(xiàn)象的概念 ：在一個(gè)設(shè)備中，將顆粒物料堆放在設(shè)備中的分布板上，當(dāng)氣體由設(shè)備下部經(jīng)過分布板通入料層，隨著氣流速度加大到某種程度，固體顆粒在分布板上呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)，這現(xiàn)象稱流態(tài)化，而料層稱為流化層，該設(shè)備稱為流化床。采用這種方法加上其它技術(shù)可完成物料的混合、干燥、造粒、包衣等功能。

流態(tài)化有散式和聚式之分，一般流化床大都數(shù)均是聚式流態(tài)化。聚式流態(tài)化：固體顆粒不是以單個(gè)的形式出現(xiàn)，而是以顆粒團(tuán)的形式出現(xiàn)。在實(shí)際運(yùn)用中，工藝參數(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)不當(dāng)易造成“溝流”和“騰涌”現(xiàn)象，有經(jīng)驗(yàn)的工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備的成功比較重要。

（1）溝流：在氣流通入床層時(shí)，分布不均勻，使床層的局部地方產(chǎn)生短路，使相當(dāng)多的流體通過短路流過床層。若產(chǎn)生“溝流”，會(huì)使干燥介質(zhì)與被干燥物料接觸不良，干燥效果降低。

（2）騰涌：當(dāng)流化床內(nèi)顆粒大小分布不均勻、氣體通過分布不均勻以及流化床的高度與直徑比較大因素時(shí)，會(huì)使床層內(nèi)部氣泡匯合長(zhǎng)大，當(dāng)接近于床層內(nèi)徑時(shí)，固體顆粒在床內(nèi)形成活塞向上運(yùn)動(dòng)，對(duì)床體破壞較大，也會(huì)使固體顆粒與干燥介質(zhì)流體接觸不良，干燥效果降低。

流化床優(yōu)點(diǎn)：由于物料和干燥介質(zhì)接觸面積大，傳熱效果良好及床層內(nèi)溫度比較均勻，具有很高的熱容量系數(shù)（或體積傳熱系數(shù)），另具有生產(chǎn)能力大特點(diǎn)；在同一設(shè)備內(nèi)可以進(jìn)行連續(xù)操作，也可進(jìn)行間歇操作；物料在設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，可以按需要進(jìn)行調(diào)整；裝置運(yùn)動(dòng)部件少，從而設(shè)備的投資與運(yùn)行費(fèi)用低廉。

我們根據(jù)流化的動(dòng)力來源及形式將流化床技術(shù)分為六種：

1、均勻垂直向上氣流的沸騰床技術(shù)，物料完全為不規(guī)則運(yùn)動(dòng)；

2、旋轉(zhuǎn)向上氣流的旋流床技術(shù)，物料具有一定螺旋狀運(yùn)動(dòng)；

3、向上氣流和旋轉(zhuǎn)盤共同作用的旋轉(zhuǎn)床技術(shù)，物料具有麻繩狀軌跡；

4、不均勻垂直向上氣流（即噴動(dòng)）的噴動(dòng)床技術(shù)，物料具有環(huán)形軌跡；

5、向上氣流和向下氣流共同作用及其它的復(fù)合床技術(shù)；

6、滾筒和透過物料層氣流的技術(shù)。

在實(shí)際運(yùn)用中，第1種技術(shù)輔以其它技術(shù)達(dá)到各種目的，應(yīng)用為廣泛，研究也為深刻。

氣流通過床層可存在3種狀態(tài)：    V< Vmf              Vmf< V < Vt                 V≥Vt

Vmf –昨界流化速度  V—床層內(nèi)氣流速度  Vt –床層中顆粒的沉降速度

（1）第一階段（固定床），當(dāng)V較低時(shí)（V< Vmf），在床層中固體顆粒雖與氣流相接觸，但固　體顆粒的相對(duì)位置不發(fā)生變化，這時(shí)固定顆粒的狀態(tài)為固定床； 
（2）第二階段（流化床），當(dāng)V逐漸增加到某一點(diǎn)時(shí)（Vmf< V < Vt），固體顆粒在床層就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的床層就處于流態(tài)化； 
（3）第三階段（氣流輸送床），當(dāng)V≥Vt時(shí)，這時(shí)固體顆粒就不能繼續(xù)停留在設(shè)備內(nèi)，而被氣流帶出設(shè)備。

利用第一階段主要是干燥，如烘箱、帶機(jī)等的靜態(tài)干燥。

利用第二階段的工業(yè)運(yùn)行，即為流化床干燥、造粒、混合、包衣的功能。

利用第三階段主要是各種氣流干燥等。

現(xiàn)在混合技術(shù)憑著優(yōu)勢(shì)已成為趨勢(shì)，成為流化床又一次新的革命。如流化床加氣流輸送；氣流輸送加流化床；流化床加氣流輸送再加流化床；氣流輸送+噴霧；固定床加噴霧；流化床加噴霧技術(shù)。

而以流化床加噴霧技術(shù)演變出來的流化床造粒技術(shù)在造粒、包衣、干燥方面呈現(xiàn)出好效果。在流化床中進(jìn)行噴霧的方式有從上部向下噴、從側(cè)部噴、從底部向上噴三種基本方式；霧化的形式有壓力式、氣流式、離心式三種基本方式；物料成粒有涂層和架橋兩種方式，架橋?yàn)樗缮铑w粒，涂層為洋蔥狀結(jié)構(gòu)顆粒。

不同物料有不同成品的需求，根據(jù)流化床的原理和各機(jī)器的組成、原理、操作技術(shù)，來選擇、設(shè)計(jì)比較好的設(shè)備，采用好的操作工藝，才能得到性價(jià)比高的產(chǎn)品。
本文屬于技術(shù)探討性文章