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噴動流化床造粒實驗研究

信息來源： | 發（fā）布日期： 2006-06-02 17:58:27 | 瀏（liú）覽（lǎn）量：2918

關鍵詞：噴動流化床造粒實驗研究

               葉京生   劉玲   宋繼田
          （天津科技大學機械工程學院天（tiān）津（jīn） 300222）
    摘要：噴動流化床用於粉體造粒，是一（yī）種新型造粒方法。與其它幾種造粒方法相比，具有設備投資小（xiǎo）、能（néng）耗（hào）低、設備結構簡單（dān）等優點。作者經過實驗發現，氣流霧化器安裝於底部，或者側部以及二者結合，對（duì）不同的物料進行造粒實驗，可實現對多種粉體（tǐ）的造粒和包衣。氣流霧化噴嘴是噴動流化造粒裝置的主要部（bù）件。因此，本文（wén）對氣（qì）流霧（wù）化噴嘴（zuǐ）作了一些實驗研究，以供參（cān）考。
    關鍵字：噴動流化造粒；底部、側部霧化；氣流霧化（huà）噴嘴（zuǐ）

                Experimental study on granulation in spouted fluidized bed
                   YE Jing-sheng, LIU Ling, SONG Ji-tian
         (College of Mechanical Engineering , Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300222, China)
    Abstract: Spouted fluidized bed is a novel powder granulator. Compared with the other equipment, it has the advantages of lower investment, energy efficiency, and simple structure. The experiments showed that the two-fluid nozzle can be mounted at the bottom or the lateral wall of the bed for powder granulation or coating. In addition, investigation on the nozzle was taken in this article because it is a key part in spouted fluidized granulator.
    Key words: spouted fluidized granulation, bottom and lateral atomization, two-fluid nozzle
1 前言（yán）
    造（zào）粒過程即將各類粉狀、塊狀、溶液或熔融狀原料製成具有一（yī）定（dìng）形狀和強度的固（gù）體（tǐ）顆粒[1-3]。通過改（gǎi）變物料群體的物理性質（zhì），達到美化外觀，減少粉（fěn）塵汙（wū）染，提高（gāo）加工工藝性能，增強效用等目的。從工藝（yì）上說（shuō），根據原始微細顆粒團聚方式的不同可分為壓力造粒，滾動造粒，噴霧造粒，熱融造粒，流化造粒。
    壓（yā）力（lì）造粒法是將粉（fěn）末限定在一定空（kōng）間中（zhōng）通過施加外力而（ér）壓緊為密實（shí）狀態。可分為兩（liǎng）大類，一類是模壓造粒法，物料裝在封閉模槽中，通過往複運動的衝頭進行模（mó）塑。另一類是擠壓造粒法，在擠（jǐ）壓造粒（lì）過程中，物料承受一定的剪切和混合作用，在螺旋或輥子的（de）推動下（xià），通過一開口模或銳（ruì）孔而固結成型。
    滾（gǔn）動造粒是粘結劑滲入固（gù）態細粉末，形成微（wēi）核。團聚（jù）的微核（hé）經（jīng）過多次（cì）滾動，^後成為一定大小的球形顆粒。滾動造粒設備常見的有成球盤和攪拌混和造粒機。
    噴霧（wù）造粒是借助於蒸發直（zhí）接從（cóng）溶液或漿體製取細小顆（kē）粒（lì）的方法。漿料（liào）被霧化器霧化，水分被熱（rè）空氣蒸發後（hòu），液滴內固相物聚集成幹燥（zào）的微粒（lì）。
    熱造粒法是通過熱量傳遞將小顆粒形成（chéng）較大的實體的（de）造粒方法。熱法團聚過（guò）程（chéng）中可能起作用的團聚機理包括濃（nóng）泥（ní）漿或濕細物料的幹燥（zào）、熔融、高溫化學反應、熔融物或濃泥漿冷卻固化或結晶。根據熱傳遞的方式不同可將熱法造粒分為燒結、熱硬化、造球、以及幹燥（zào）固化等處理方法。
    流（liú）化造粒是利用（yòng）熱（rè）空氣將物料流化，再把霧化後的粘（zhān）結劑噴入床層中，粉料（liào）經過沸騰翻滾逐漸形成較大顆粒。流化造粒技術作為一種新的造粒技術，正在食品、醫藥、化工、種子處理、肥料生產等行業中得到普及推廣。
    噴動流化床造粒過程是（shì）流化造粒與滾動造粒相結合的一種新型造粒方（fāng）法。粘結劑由噴嘴噴入床中，粉料在噴動流化（huà）床中翻滾長大，^終形成顆粒。該裝置具有結（jié）構簡單，操作方便，設備投資小等諸多優點。噴嘴的結構是噴動流化床造粒裝置的核心部件，選用合理的（de）噴嘴結構對（duì）霧化效（xiào）果的提高具有重（chóng）要意義。
2 噴動流化床造粒機理
    粉料（liào）在流化氣的作用下產（chǎn）生流態化，噴動氣將粘結劑（jì）霧化由底部中心孔噴入，粉料表麵沉（chén）積一薄層（céng）粘結劑，以氣－液－固三相的界麵能作為原動力團聚成微核。在流化氣和噴動氣的共同作用（yòng）下攪拌、混和，微核通（tōng）過聚並、包層逐漸形成較大的（de）顆粒（lì）。
    噴動流（liú）化床是在原始流化床的基礎上改型得到的，結合（hé）了流化床及標準噴動（dòng）床的優點, 克服流化床（chuáng）容易起泡的缺點，增強（qiáng）了氣固接觸和混合（hé），具有較高的傳熱、傳質速率，更加適用於大顆粒的生產。整個造（zào）粒係統集混（hún）和（hé）、捏合、造粒、幹燥等工序於一體，係統密閉，操作安全、無粉塵汙染。
    采用噴動流化床造粒，根據不同粉（fěn）料特性（xìng）及成品顆粒要求，可采用底部霧化或者側部霧化。
3 實驗裝（zhuāng）置流程
3.1 底部霧化實驗流程
    底部（bù）霧化造粒實驗流程如圖1 所示[4]。噴嘴霧化氣（qì）由空氣壓（yā）縮機1提供，經氣流霧化噴嘴3將粘結劑2霧化後進入噴動流化床主體4底部；空氣（qì）經風（fēng）機5，使流化床中粉料產生流態化；在流化氣和噴動氣的共同作用下粉料逐漸形成較大的顆粒，通過出料口卸料。

3.2 側部霧化實驗流程
    側部霧化造粒實驗流程如圖2 所示。霧化氣體由噴動流化床主體側部旋流噴入，操作過程與底部霧化造粒實驗流程基本相同。
4 氣流霧（wù）化器－噴嘴
    噴動流化床造粒裝置中能否（fǒu）將粘結劑均勻霧化成細小（xiǎo）液滴，提供良好相間接觸麵積，氣流霧化是重要的單元操作。氣流霧化噴嘴結構如（rú）圖3所示。

    噴嘴主要設計參數依據如下：
   （1）空（kōng）氣噴射壓力。噴射壓力越大，噴霧錐角越大，反之相反。實驗觀察到，隨著實驗壓力的增加，噴（pēn）霧的液核越細小，粘結劑的霧化效果越好，一般取0.2～0.5MPa。
   （2）噴嘴噴孔直徑（d）。當空氣壓力一定時，噴孔直徑越小，霧化形成的微粒（lì）子粒徑越小，噴霧的液核就越細。一般取1～2 mm。
   （3）噴嘴的噴孔長（zhǎng）徑比（bǐ）（L/d）。L/d =2時，霧化效果較好。從實驗觀察可見（jiàn），隨L/d變小（xiǎo），霧（wù）化效（xiào）果更好。
    （4）噴嘴的入口角度（α）。=60，可觀察到煙霧狀細霧，液核區霧滴較細。
    （5）噴嘴的出口擴散角（β）。如果出口擴散角過小，在噴射過（guò）程（chéng）中將（jiāng）產生一定的附壁現象（噴嘴出口容易堵塞），對噴射有一定的擾動，因而射流的不穩定性增加，操作困難。
5 小結
    本文研製的氣（qì）流霧（wù）化噴嘴，具有結構簡單、緊湊、零部件少，經濟實用等優點。已在實驗中應用，效（xiào）果良好。可用於噴動流化床造粒裝置中（zhōng），為噴動流（liú）化（huà）造粒裝置的推廣應用發揮重要作用。

參考文獻
[1] 盧壽慈. 粉體加工技術. 北京：^輕工業（yè）出版社，1999
[2] C. E. CAPES著. 錢（qián）樹德，顧芳珍（zhēn）譯. 造粒技術，北京：化學工業出版社，1992
[3] 李建平，李承政，王天勇等（děng）. 我國粉體造（zào）粒技術的現狀與展望，化工機械，2001，28 (5)：295-300
[4] 魯林平，葉京生. 射流噴動流化（huà）床實驗研究. 第九屆全國幹燥會議論文集. 2003，254-257

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