节能型清洁喷雾干燥技术

摘 要：传统的催化剂喷雾干燥系统多采用直接干燥工艺，载气与待干燥物料直接接触换热，这样会对某些特性的催化剂造成污染，影响产品的最终品质，且高温尾气不经回收直接排入大气，造成热量损失。基于此，开发了一种节能型催化剂清洁喷雾干燥技术，即：利用新型结构的间接式热风炉提供清洁的干燥热风，利用尾气半循环使部分高温清洁尾气回用，实现了节能型、清洁型喷雾干燥工艺。

关 键 词：喷雾干燥；间接式热风炉；尾气循环；节能；清洁工艺

中图分类号：TQ 028 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）01-0192-02

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

1 技术背景

目前，催化剂喷雾干燥系统多采用直接干燥工艺[1]，即：使用燃气或燃油产生的高温烟气和空气混合成为一定温度的载气，与待干燥物料直接接触换热，以带走物料中的水分。由于燃料燃烧后产生SO2、NOx等有害气体，会对某些特性的催化剂造成污染，影响产品的最终品质，不符合清洁生产的要求。干燥后的尾气不经回收直接排入大气，造成的热量损失约为总热量的20%～40%，特别当干燥尾气温度高时，热损失更大，甚至高达60%[2]。

为克服现有技术不足，提高产品质量，回收尾气余热，本文提出一种节能型催化剂清洁喷雾干燥技术。在间接式热风炉上增设翅片管换热器，利用燃烧室产生的高温烟气与循环尾气在炉膛中一次间接换热后，再与新鲜空气在翅片管换热器中二次间接换热，之后，被加热的循环尾气与新鲜空气混合，作为载气进入喷雾干燥塔内对物料进行干燥，这样，既充分利用了高温烟气的热量，又回收了尾气中的热量。同时，也满足清洁生产的需要。

2 技术内容

如图1所示，节能型催化剂清洁喷雾干燥技术的工艺流程是：

新鲜空气由鼓风机（1）增压后分两路，一路进入间接式热风炉（2）的燃烧室内作为燃料燃烧的助燃空气，产生的高温烟气与循环尾气在炉膛中一次间接换热后，再进入间接式热风炉（2）上部的翅片管换热器（3）内，与来自鼓风机（1）的另一路新鲜空气二次间接换热，充分换热后的低温烟气排空，分别被一次高温烟气加热的循环尾气和被二次高温烟气加热的新鲜空气混合后，作为载气进入喷雾干燥塔（4）内。

同时，催化剂料浆经高压泵（5）增压后，通过喷头均匀雾化，雾化后的料浆与高温载气在喷雾干燥塔（4）内向下并流，充分接触，物料的湿份被迅速汽化，干燥后的大部分物料自喷雾干燥塔（4）底部经旋转卸料阀（6）卸出。干燥尾气夹带部分物料进入旋风除尘器（7）中进行气固分离，分离所得的物料经旋转卸料阀（8）卸出；除尘净化后的干燥尾气一部分经循环风机（9）增压后引入间接式热风炉（2）内循环利用，另一部分经引风机（10）排空。

图1 工艺流程简图

Fig.1 Diagram of process flow

3 设备简介

本技术的关键设备为一种新型结构的间接式热风炉，如图2所示，其结构包括热风炉和间接式换热器[3]两大部分。

热风炉炉体底部的燃烧器沿炉体环向均布，炉体采用双通道式结构，内筒形成空气流道，内筒与炉膛环隙形成烟气流道，两流道内壁可分别设置蓄热翅片及折流板，以提高对流换热系数及增大传热面积[4]。

间接式换热器可为翅片管换热器或列管式换热器[5]，置于热风炉顶端，热风炉的燃烧室内产生的高温烟气在炉膛中与循环尾气进行一次间接换热后进入换热器内，与新鲜空气进行二次间接换热，经两次换热后的低温烟气自换热器顶部排空，热量得到充分利用，换热后的循环尾气与新鲜空气经热风炉与换热器之间的空气管混合后排出。

4 技术优点

（1）提高产品质量：传统的催化剂喷雾干燥系统多采用直接干燥工艺，高温烟气与催化剂直接接触换热，对催化剂污染严重，影响产品的最终品质。本技术采用间接换热工艺，利用被高温烟气加热的清洁热源，因而可得到高质量的催化剂产品，若对物料品质有更高要求，可在空气进口处增设过滤器。本技术亦可应用于干燥对清洁程度要求较高的其他物料，如奶粉、粮食、药品等。

（2）降低系统能耗：本技术从两方面出发，对热量进行充分利用。首先，将在炉膛中与循环尾气经过一次换热后的高温烟气引入翅片管换热器内，利用余热与新鲜空气进行二次换热，确保烟气热量充分利用。其次，本技术循环利用部分高温清洁尾气的热量，从而减少燃料用量，提高热效率，进一步降低能耗。

图2 间接式热风炉简图

Fig.2 Diagram of indirect stove

（3）设备新颖、功能性强：本技术将间接式热风炉与翅片管换热器结合，最大程度简化了流程，设备新颖，集成化程度高，功能性强。

5 节能性对比

以国内采用该技术投产运行的某催化剂厂的生产数据做比较，如表1所示。

6 结束语

本文提出了一种节能型催化剂清洁喷雾干燥技术，利用间接式热风炉产生的高温烟气经过两次间接换热，给系统提供清洁的干燥热风，利用尾气的部分循环实现节约燃料用量。本技术是节能降耗、功能性强的清洁型催化剂干燥方法。该技术已在国内某催化剂厂投产应用，效果良好，并可推广应用于奶粉、粮食、药品等其他清洁生产领域。

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