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 液態(tài)、漿狀、糊狀或泥漿狀物料的干燥脫水，在我國傳統(tǒng)上采用噴霧干燥方法，按霧化方式的不同分為壓力式、氣流式和離心式噴霧干燥，干燥速度快，可瞬間獲得粉狀或顆粒狀產(chǎn)品，但通常體積傳熱系數(shù)較低，耗能較高。新型高效節(jié)能脈沖噴霧干燥技術(shù)，系利用脈沖燃燒產(chǎn)生熱氣流的高溫、高速、脈沖、湍動(dòng)特征，直接分散、霧化、干燥物料，傳熱傳質(zhì)系數(shù)大幅提升，干燥時(shí)間縮短，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果極其明顯，在某些領(lǐng)域有可能是現(xiàn)有離心、壓力、氣流式噴霧干燥方式的替代產(chǎn)品，屬當(dāng)代*新干燥技術(shù)，目前我國市場尚屬空白。
    美國PCS公司位于亞利桑納州，多年來一直從事脈沖噴霧干燥技術(shù)的研發(fā)和推廣，公司建有兩臺(tái)規(guī)模不等的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可為客戶進(jìn)行任意物料的噴霧干燥實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)控制，可自動(dòng)打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。美國PCS公司實(shí)驗(yàn)設(shè)備(圖1)，由給料系統(tǒng)、脈沖燃燒器及霧化裝置、干燥室、物料回收裝置、排氣風(fēng)機(jī)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等構(gòu)成。
    經(jīng)過多年的研發(fā)，PCS產(chǎn)品已批量系列化生產(chǎn)，推廣使用到納米陶瓷、電池材料、海藻、環(huán)式糊精等多種物料的噴霧干燥上，取得較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，顯示了優(yōu)異的節(jié)能特性。

              圖1   美國PCS公司脈沖噴霧干燥實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工作中的霧化器噴嘴
   

    三十年來，我國噴霧干燥技術(shù)取得了高速發(fā)展，普及率也相當(dāng)高，當(dāng)代大型離心霧化器噴液量已達(dá)45t/h，但綜合耗能指標(biāo)仍較高，幾乎居大多數(shù)干燥方法之首，迫切希望有新的技術(shù)出現(xiàn)。PCS的脈沖噴霧干燥是一種節(jié)能型新技術(shù)，其單位蒸發(fā)水耗能指標(biāo)甚至接近傳導(dǎo)干燥方式，如能在我國獲得推廣，可以大幅度降低干燥行業(yè)整體能量消耗。為此，我公司于去年和美國PCS公司取得了聯(lián)系，探討將這一新技術(shù)引進(jìn)*的合作方式。PCS公司對*的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和干燥技術(shù)市場有所了解，也同樣希望合作，共同開發(fā)*及周邊國家市場。為探討合作方式，2013年4月，美國PCS公司總裁雷克夫先生到公司考察，參觀了實(shí)驗(yàn)室，生產(chǎn)車間，與公司主要技術(shù)人員和市場開發(fā)人員進(jìn)行了廣泛的技術(shù)交流，并就合作方式進(jìn)行了初步洽談。
    為了推進(jìn)雙方合作進(jìn)程，我公司邀請?zhí)旖蚩萍即髮W(xué)吳中華教授，共同組成赴美考察團(tuán)，于2013年5月份，對PCS公司位于美國亞利桑那州的工廠進(jìn)行了考察，參觀了脈沖噴霧干燥實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行了蛋清液和高脂牛奶的噴霧干燥實(shí)驗(yàn)。關(guān)于合作方式問題，雙方進(jìn)行了友好、坦誠的交流，共同決定按循序漸進(jìn)的方式合作，在PCS全面技術(shù)支持下，通過代理及試銷售的方式，探詢該技術(shù)的優(yōu)勢及對我國市場的適應(yīng)性，作好技術(shù)消化及市場調(diào)研工作，在條件成熟時(shí)，雙方將成立合資公司，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，在*范圍內(nèi)推廣這一新技術(shù)，以促進(jìn)傳統(tǒng)噴霧干燥技術(shù)的革新與進(jìn)展。
    目前，代理協(xié)議已正式簽署，雙方相關(guān)工作已全面展開，一種全新的脈沖噴霧干燥技術(shù)即將與國內(nèi)廣大客戶見面。

    圖2   美國PCS總裁訪問我公司              圖3   工大公司考察美國PCS干燥實(shí)驗(yàn)室

    在壓力式噴霧干燥中，霧化是由液體在高壓下加速通過小孔進(jìn)行的，隨之霧滴減速并通過低速的熱風(fēng)，水分在15~30秒內(nèi)蒸發(fā)。然而在脈沖噴霧干燥器中，氣體和液體的狀況正好相反，高溫氣體在脈沖燃燒室的共鳴箱中被加速到約300m/h，而液體是由給料泵在低壓和低速下（約0.07kg/cm2）給入氣流中，在這種噴霧干燥中，脈沖波的前頭立即將液體霧化，在不到1秒鐘內(nèi)就完成了干燥，非�？�，極快的干燥速度是由燃燒器尾管中極高的溫差和強(qiáng)烈的混合形成的。
    空氣1被泵入噴霧干燥裝置的低壓外殼中，通過已獲*的單向閥2進(jìn)入燃燒室（Helmholtz共鳴器）3，燃料4加入噴霧干燥器中，空氣閥關(guān)閉，燃料和空氣混合物被引燃小火5點(diǎn)燃并爆炸，生成的高溫氣體壓力高于燃燒風(fēng)機(jī)壓力3psi，高溫氣體沖入噴霧干燥器尾管6，尾管臨近霧化器7�？諝忾y再次打開，并允許空氣填充進(jìn)來，給入燃料、混合、爆炸，這一噴霧干燥循環(huán)控制在80~110Hz范圍內(nèi)。在霧化器的正上方，冷空氣8（二次空氣）被引入以使混合氣體達(dá)到希望的與產(chǎn)品接觸溫度。專用的PCS霧化器噴出液體到穩(wěn)定的氣流中，動(dòng)態(tài)控制霧化、干燥和粒子軌跡。霧化的液體進(jìn)入傳統(tǒng)的塔式干燥室10，后序懸浮的粉料采用標(biāo)準(zhǔn)的回收設(shè)備收集，如旋風(fēng)分離器和袋濾器等。

         圖4   脈沖噴霧干燥原理圖

》脈沖燃燒霧化器
    這是一個(gè)筒型結(jié)構(gòu)（圖5），設(shè)有燃料、助燃空氣、冷卻氣體等入口，生成的高溫脈沖氣流經(jīng)下部的噴咀（圖6）噴入干燥室，料液在噴嘴上方引入氣流中，
立即被高速氣流霧化為細(xì)小霧滴，并被帶入干燥室，在那里與高溫氣流進(jìn)行熱、質(zhì)交換，廢氣和干品均經(jīng)干燥室底部排口引出。
》干燥室（塔體）（圖7）
    干燥室與普通噴霧干燥的塔體基本相同，上部連接脈沖燃燒霧化器，底部設(shè)有廢氣和物料排口。為了降低脈沖氣體的噪音，筒體外壁采用夾層結(jié)構(gòu)。

    圖5   脈沖燃燒霧化器             圖6   噴嘴

         圖7   干燥室

適用范圍

 注：除本型譜之外，可按用戶要求設(shè)計(jì)生產(chǎn)更大或更小的脈沖噴霧干燥器。

    脈沖噴霧干燥的工藝流程與傳統(tǒng)噴霧干燥相仿，主要工藝設(shè)備包括：給料泵、助燃風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、脈沖噴霧干燥器、旋風(fēng)分離器（或布袋除塵器）、排風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)等。

圖8   脈沖噴霧干燥典型工藝流程簡圖

       圖9   P-1型脈沖噴霧干燥器                 圖10   P-1型脈沖噴霧干燥器塔體內(nèi)部圖

                  圖11   P-1型脈沖噴霧干燥器霧化器工作圖