关键词：喷雾干燥过程中粘壁怎么办？

摘 要：喷雾干燥是将料液分散为细小的雾滴，并在热干燥介质作用下形成干燥产品的技术，但在喷雾干燥过程中，被干燥的物料粘在干燥塔内壁上，称之为粘壁，而粘壁现象会使操作周期延长，生产能力下降。所以，本文对喷雾干燥粘壁的类型和原因进行了分析。并按照分析，提出了各类延缓、解决粘壁现象的措施与办法。
喷雾干燥工艺示意图关键词：物料干燥；物料粘壁；

干燥塔喷雾干燥是一种已被工业界广泛接受的干燥工艺，从早期的奶粉喷雾干燥至今已经有一百多年的历史[1]。但是，在目前的实际应用中依然存在着诸多问题，其中常见的则是干燥塔内的粘壁问题[2,3]。本文试图从掌握的国内外关于喷雾干燥粘壁问题的研究着手，介绍此领域内的新研究进展，并且对近几年来发表的不同研究人员的研究成果、受关注的研究方向等方面进行归纳总结，希望对本领域的研究人员和读者能有所启发。

一、喷雾干燥粘壁类型及其产生的原因物料粘壁可粗略地分为3种类型[4,5]:半湿物料粘壁、低熔点物料的热熔性粘壁、干粉表面粘附(或称表面附灰)。

1、半湿物料粘壁喷出的液滴在没有达到表面干燥之前就和塔壁接触，因而粘在热壁上。粘壁的物料越积越厚，在达到一定厚度时便以块状形式自由脱落。这种类型的粘壁往往造成块状物料表面被烧焦，而内部含湿量却超标的现象，影响正常生产。造成半涅物料粘壁的原因有:

1.1、雾化器结构、安装与操作问题

1.1.1、当雾化器的气体通道和液体通道的轴心不重合(即不同心)时，这时喷雾锥是不对称的圆锥形，气体通道变小的地方产生粗雾滴，当大液滴还没有达到表面干燥时就碰到壁上而粘住。这种比较普遍存在的偏流现象，主要因产品加工质量不佳、长时间操作而磨损及结构设计不合理造成。

1.1.2、雾化器在安装过程中，如果雾化器产生过大的偏离、多喷嘴雾距有重叠、倾斜喷雾直接喷射至对面塔壁，都将要产生局部严重粘壁情况。

1.1.3、对设备进行实际操作过程中，由于日常损耗，雾化器喷嘴有磨损、堵塞等情况出现，造成雾化效果差，造成粘壁现象。

1.2、喷雾干燥塔结构间题

1.2.1、在喷雾干燥过程中，有3种雾化器(气流式、压力式及旋转盘式)[7]可以选择，喷雾干燥塔结构必须与此相适应，若塔在设计中高度不够、直径不足，雾滴直径喷射到塔体壁上，造成粘壁。

1.2.2、分风器设计不合理，造成塔体内温度不均，温度低的地方容易造成粘壁。

1.2.3、塔体内保温效果差，造成粘壁。

1.3、热风在塔内的状态(只讨论与粘璧有关的)间题

1.3.1、由于气压等问题，热空气进塔后偏流，造成塔局部位置粘壁。

1.3.2、低熔点物料的热熔性粘壁决定于在干燥温度下颗粒的性质，颗粒在干燥温度下熔融发粘，导致粘附在热壁上，其产生的主要原因，是由于干燥物料的软化点低于干燥温度，造成粘壁[3,6]。

1.3.3、干粉表面粘附(或称表面附灰)喷雾干粉由于颗粒细小,比表面积大,在喷雾塔这个有限的空间内运动,总有些颗粒碰到器壁而粘附其上。这是不可避免的。此类粘壁不构成坚固层，并且厚度很薄。粉尘很容易地用空气吹掉。或者轻微的敲打震掉。此类粘壁不影响正常生产。表面积灰的程度取决于壁的几何形状、清洁状况、局部的(该处的)空气速度以及颗粒与壁的静电力等。内壁抛光的表面则是非常理想的[7]。喷雾干燥在实际操作过程中可能以一种粘壁类型为主，也可能几种类型的粘壁都比较严重。所以在生产中要根据具体情况，有针对性的加以分析，对它采取相应措施加以解决。

二、延缓喷雾干燥粘壁的方法对于延缓喷雾干燥粘壁，国内外学者^在研究和生产等工作中，进行了大量研究。包括用数学模拟技术分析干燥粘壁成因[8]，分析蒸发强度与粘壁关系[9]，从喷雾干燥技术方面对粘壁进行展望[10]，针对某种具体工艺解决喷雾干燥物料粘壁问题[11,12]等，根据这些研究与报告，在生产中通常采用以下途径及方法。

1、半湿物料粘壁的解决途径

1.1、改良干燥塔的结构与材质 

在塔体设计时，为了防止物料粘壁，可以有意识地适当加大塔壁直径，使半干物料碰不到壁面就向下掉落。这个办法有缓解粘壁的作用，但塔径不宜过大，否则不仅增加设备材料费和设备占地面积，还会降低热风在塔内的运行速度,影响干燥质量[13]。喷雾干燥塔塔体多由不锈钢、碳钢或钢筋混凝土制成，这些材料均有亲水性，易被湿物料粘附而结疤。如在喷雾干燥塔易结疤的区域内衬接触角大于90℃的疏水性材料，特别是高分子材料，可有效地减少喷雾干燥塔结疤的机率[14]。

1.2、合理选择雾化器 

雾化器又称喷嘴，是喷雾干燥设备的关键部件，其结构的不同直接影响液体雾化分散效果，进而影响微粒的粒径和性能，从而达到少粘或不粘塔壁的效果。

1.3、雾化器的正确安装 

喷嘴产生的标准喷雾图形是一个和喷嘴轴线对称的空心锥，雾滴应均匀分布在喷雾锥中。如果喷雾塔中只安装一个喷嘴,则喷嘴的轴线要安装在塔的中心线上，即二者重合。如果需要安装多个喷嘴，则各喷嘴雾矩间不能重叠，通过调节喷射角度使雾滴不要直接喷射到对面的壁上。喷嘴的振动也是产生粘壁的一个原因,对于旋转式雾化器，运转时特别要防止振动。

1.4、选用适宜的操作工艺条件 

提高进风口温度可以增大液滴的蒸发强度，使液滴在接触塔壁之前表面就已经固化，可有效地减少粘壁损失，提高产品收率。此外，温度对颗粒粒径有较大影响，温度较低时，溶液雾滴达到过饱和的时间延长，瞬间成核速度降低，成核数量减少，因此，所得微粒粒径增大，导致干燥时间延长。进风口温度维持不变时，提高出风口温度可以缩小进出口温度差，提高热空气在塔内的平均温度，加快干燥速率，有效防止粘壁现象[15]。

1.5、热风在塔内的运动状态热风在塔内的运动状况直接影响粘壁状况。

热空气涡流容易发生粘壁现象，热空气进入干燥塔时，若采用"旋转风"和"顺流风"相结合的方法，在空气流吹动下，可防止雾滴接触器壁。佛明义等[16]在解决石油化工产品喷雾干燥粘壁问题时，采用了顺流风和夹带少量团粒的旋转风相结合的方法，当二者流量分别为180m3/h和120m3/h时，即二者比值为1.5时，塔壁冲刷干净，取得了满意效果。

2、低熔点物料粘壁的解决途径

2.1、控制热风温度 

如果物料熔点不是很低，可以采取限制塔内^高温度分布区不超过物料的熔点的办法克服粘壁。根据这一特点，采用并流操作为宜[4]。

2.2、夹套冷却法 

用冷空气冷却塔内壁，保持壁温低于物料熔点，可以避免低熔点物料的热熔性粘壁。

2.3、添加辅料法 

低熔点物料粘壁在中药浸膏的喷雾干燥过程中较为常见，如果在浸膏中加入适当辅料，如糊精、淀粉等，可使喷雾干燥顺利进行[16]。

2.4、低温喷雾干燥法 

在实际工作中，一步造粒中药干燥塔的干燥工艺则是采用此种方式。

3、干粉表面粘附(或称表面附灰)去除方法

3.1、采用冷空气吹扫

在塔筒切线方向引入冷空气，吹扫易发生粘壁的部位。也可以沿塔内壁安装一根可以旋转的喷气管，经过过滤的空气通过风机送入吹扫杆内，依靠其在干燥室内围绕塔壁旋转并同时上下运动进行吹扫，以此减少因干粉末附着所引起的粘壁现象。

3.2、添加填料法 

添加流动性好的填料可以减轻粘壁。休止角﹤30°的干粉物料流动性能良好。

3.3、消除静电法

喷雾塔以及颗粒带电均能增加干粉的粘附，对干燥塔作好接地，使生产过程中粉粒之间、粉粒与塔体内壁之间摩擦而产生的静电得以导出，可以防止静电吸附现象的产生[ 17] 。^后顺便提一下清除粘壁物料的方法。常用的方法如下:震动法(同歇的手动,间歇或连续的电动或气动)、空气吹扫法、转动刮刀连续清除法、转动的链条清除法、针对粘壁部位,特设置电动或气动刷子间歇清除法[5]。

此外，在清洁前，在CIP在线清洗系统中加入AS脉冲清理或AC声波清理技术，以实现对喷雾干燥机、旋风除尘器、袋滤器、容器或者管路表面的粘壁物料或者粉尘进行清理，实现无粉末表面。可以有效增加清洗之间的间隔时间，并缩短了实际清洗过程，从而实现更智能的CIP在线清洗系统。

三、结论 

喷雾干燥粘壁是一个常见现象，对产品质量、产量均有不利影响。物料粘壁主要存在3种情况：半湿物料粘壁、低熔点物料的热熔性粘壁、干粉表面附着(或称表面附灰)。本文主要分析了上述3种类型粘壁现象产生的原因,并针对性地提出了解决措施。不过，针对每一种物料性质更有差异、运行工况也各不相同的情况，具体问题具体分析，争取找到经济实用的方式。