張志遠(yuǎn)，賈 敏（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

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節(jié)能型清潔噴霧干燥技術(shù)

張志遠(yuǎn)，賈 敏
（天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730060）

摘要：傳統(tǒng)的催化劑噴霧干燥系統(tǒng)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(huì)對(duì)某些特性的催化劑造成污染，影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)，且高溫尾氣不經(jīng)回收直接排入大氣，造成熱量損失?；诖?，開發(fā)了一種節(jié)能型催化劑清潔噴霧干燥技術(shù)，即：利用新型結(jié)構(gòu)的間接式熱風(fēng)爐提供清潔的干燥熱風(fēng)，利用尾氣半循環(huán)使部分高溫清潔尾氣回用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能型、清潔型噴霧干燥工藝。

關(guān)鍵詞：噴霧干燥；間接式熱風(fēng)爐；尾氣循環(huán)；節(jié)能；清潔工藝

1　技術(shù)背景

目前，催化劑噴霧干燥系統(tǒng)多采用直接干燥工藝［1］，即：使用燃?xì)饣蛉加彤a(chǎn)生的高溫?zé)煔夂涂諝饣旌铣蔀橐欢囟鹊妮d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(chǎn)生SO2、NOx等有害氣體，會(huì)對(duì)某些特性的催化劑造成污染，影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)，不符合清潔生產(chǎn)的要求。干燥后的尾氣不經(jīng)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(dāng)干燥尾氣溫度高時(shí)，熱損失更大，甚至高達(dá)60%［2］。

為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提高產(chǎn)品質(zhì)量，回收尾氣余熱，本文提出一種節(jié)能型催化劑清潔噴霧干燥技術(shù)。在間接式熱風(fēng)爐上增設(shè)翅片管換熱器，利用燃燒室產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c循環(huán)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(huán)尾氣與新鮮空氣混合，作為載氣進(jìn)入噴霧干燥塔內(nèi)對(duì)物料進(jìn)行干燥，這樣，既充分利用了高溫?zé)煔獾臒崃?，又回收了尾氣中的熱量。同時(shí)，也滿足清潔生產(chǎn)的需要。

2　技術(shù)內(nèi)容

如圖1所示，節(jié)能型催化劑清潔噴霧干燥技術(shù)的工藝流程是：

新鮮空氣由鼓風(fēng)機(jī)（1）增壓后分兩路，一路進(jìn)入間接式熱風(fēng)爐（2）的燃燒室內(nèi)作為燃料燃燒的助燃空氣，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c循環(huán)尾氣在爐膛中一次間接換熱后，再進(jìn)入間接式熱風(fēng)爐（2）上部的翅片管換熱器（3）內(nèi)，與來自鼓風(fēng)機(jī)（1）的另一路新鮮空氣二次間接換熱，充分換熱后的低溫?zé)煔馀趴眨謩e被一次高溫?zé)煔饧訜岬难h(huán)尾氣和被二次高溫?zé)煔饧訜岬男迈r空氣混合后，作為載氣進(jìn)入噴霧干燥塔（4）內(nèi)。

同時(shí)，催化劑料漿經(jīng)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(nèi)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(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料閥（6）卸出。干燥尾氣夾帶部分物料進(jìn)入旋風(fēng)除塵器（7）中進(jìn)行氣固分離，分離所得的物料經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸料閥（8）卸出；除塵凈化后的干燥尾氣一部分經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)（9）增壓后引入間接式熱風(fēng)爐（2）內(nèi)循環(huán)利用，另一部分經(jīng)引風(fēng)機(jī)（10）排空。

圖1　工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.1 Diagram of process flow

3　設(shè)備簡(jiǎn)介

本技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備為一種新型結(jié)構(gòu)的間接式熱風(fēng)爐，如圖2所示，其結(jié)構(gòu)包括熱風(fēng)爐和間接式換熱器［3］兩大部分。

熱風(fēng)爐爐體底部的燃燒器沿爐體環(huán)向均布，爐體采用雙通道式結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒形成空氣流道，內(nèi)筒與爐膛環(huán)隙形成煙氣流道，兩流道內(nèi)壁可分別設(shè)置蓄熱翅片及折流板，以提高對(duì)流換熱系數(shù)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(fēng)爐頂端，熱風(fēng)爐的燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠跔t膛中與循環(huán)尾氣進(jìn)行一次間接換熱后進(jìn)入換熱器內(nèi)，與新鮮空氣進(jìn)行二次間接換熱，經(jīng)兩次換熱后的低溫?zé)煔庾該Q熱器頂部排空，熱量得到充分利用，換熱后的循環(huán)尾氣與新鮮空氣經(jīng)熱風(fēng)爐與換熱器之間的空氣管混合后排出。

4　技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）提高產(chǎn)品質(zhì)量：傳統(tǒng)的催化劑噴霧干燥系統(tǒng)多采用直接干燥工藝，高溫?zé)煔馀c催化劑直接接觸換熱，對(duì)催化劑污染嚴(yán)重，影響產(chǎn)品的最終品質(zhì)。本技術(shù)采用間接換熱工藝，利用被高溫?zé)煔饧訜岬那鍧崯嵩?，因而可得到高質(zhì)量的催化劑產(chǎn)品，若對(duì)物料品質(zhì)有更高要求，可在空氣進(jìn)口處增設(shè)過濾器。本技術(shù)亦可應(yīng)用于干燥對(duì)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(tǒng)能耗：本技術(shù)從兩方面出發(fā)，對(duì)熱量進(jìn)行充分利用。首先，將在爐膛中與循環(huán)尾氣經(jīng)過一次換熱后的高溫?zé)煔庖氤崞軗Q熱器內(nèi)，利用余熱與新鮮空氣進(jìn)行二次換熱，確保煙氣熱量充分利用。其次，本技術(shù)循環(huán)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(jìn)一步降低能耗。

圖2　間接式熱風(fēng)爐簡(jiǎn)圖Fig.2 Diagram of indirect stove

（3）設(shè)備新穎、功能性強(qiáng)：本技術(shù)將間接式熱風(fēng)爐與翅片管換熱器結(jié)合，最大程度簡(jiǎn)化了流程，設(shè)備新穎，集成化程度高，功能性強(qiáng)。

5　節(jié)能性對(duì)比

以國(guó)內(nèi)采用該技術(shù)投產(chǎn)運(yùn)行的某催化劑廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)做比較，如表1所示。

表1　催化劑生產(chǎn)數(shù)據(jù)表Table 1　The catalyst production data

6　結(jié)束語

本文提出了一種節(jié)能型催化劑清潔噴霧干燥技術(shù)，利用間接式熱風(fēng)爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過兩次間接換熱，給系統(tǒng)提供清潔的干燥熱風(fēng)，利用尾氣的部分循環(huán)實(shí)現(xiàn)節(jié)約燃料用量。本技術(shù)是節(jié)能降耗、功能性強(qiáng)的清潔型催化劑干燥方法。該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)某催化劑廠投產(chǎn)應(yīng)用，效果良好，并可推廣應(yīng)用于奶粉、糧食、藥品等其他清潔生產(chǎn)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：［1］王喜忠，等.噴霧干燥 ［M］.第二版.北京∶化學(xué)工業(yè)出版社，2002.［2］孫亮誠(chéng)，董金善.噴霧干燥過程的能耗分析與節(jié)能［J］.南通職業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào)，2005，19（2）.

［3］吳德榮，等.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) ［M］.第四版.北京∶化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［4］王秉銓，等.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第二版.北京∶機(jī)械工業(yè)出版社，1996.

［5］章成駿.空氣預(yù)熱器原理與計(jì)算［M］.上海∶同濟(jì)大學(xué)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(hào)：TQ 028

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）01-0192-02

收稿日期：2015-09-03

作者簡(jiǎn)介：張志遠(yuǎn)（1984-），男，甘肅省蘭州市人，工程師，2006年畢業(yè)于北京化工大學(xué)，從事化工機(jī)械與設(shè)備的研究設(shè)計(jì)工作。E-mail：153163456@qq.com。