(噴霧干燥機(jī)結(jié)構(gòu)圖)
出于不同的需要，噴霧干燥機(jī)也有許多分類方法，如按氣液流向分有并流式（順流式）、逆流式和混流式；按霧化器的安裝方式分有上噴下式、下噴上式；按系統(tǒng)分有開放式，部分循環(huán)式和密閉式等等。眾所周知，噴霧干燥的霧分器有多種，但按其霧化基理，霧化器分為離心式、壓力式和氣流式三種。習(xí)慣上，人們對噴霧干燥機(jī)按霧化方式進(jìn)行分類，也就是按霧化器的結(jié)構(gòu)分類。將噴霧干燥分為轉(zhuǎn)盤式（離心式）、壓力式（機(jī)械式）、氣流式等三種型式。大量使用噴霧干燥機(jī)是近二十年的事，我國zui早工業(yè)化的應(yīng)是氣流式噴霧干燥機(jī)。但隨著離心式、壓力式噴霧干燥機(jī)的成功開發(fā)，氣流式噴霧干燥機(jī)能量消耗大的缺點(diǎn)就顯現(xiàn)出來（霧化器消耗的能量是另兩種的4～8倍）。zui近幾年，這種機(jī)型在大工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被其它兩種機(jī)型所取代，但由于制藥行業(yè)的特殊需要仍在使用。離心式噴霧干燥機(jī)的高速霧化器是關(guān)鍵設(shè)備，放大問題具有很高的技術(shù)要求，我國目前不但具備生產(chǎn)氣流、機(jī)械及機(jī)電一體的離心霧化器的能力，而且可以達(dá)到每小時(shí)處理量45t水。在杭州、西寧、無錫、靖江等地有專業(yè)的霧化器制造廠。目前離心式噴霧干燥機(jī)從每小時(shí)處理量幾千克到幾十噸已經(jīng)形成了系列化機(jī)型。生產(chǎn)制造技術(shù)基本成熟。壓力式噴霧干燥機(jī)所得產(chǎn)品為微粒狀，在合成洗滌劑、染料、水處理劑等方面都有大量應(yīng)用。目前，我國自行設(shè)計(jì)制造的壓力式噴霧干燥機(jī)直徑可達(dá)8m，總高達(dá)50多米，蒸發(fā)能力達(dá)每小時(shí)幾噸水之多。
目前，在眾多的干燥設(shè)備中，噴霧干燥機(jī)是產(chǎn)值較高的干燥機(jī)之一，每臺套從幾十萬到幾百萬之間。在溫州、上海、無錫、江陰、西寧等地有多家噴霧干燥機(jī)的專業(yè)制造廠，每年向用戶提供上百套噴霧干燥設(shè)備。從研究方面，每次全國干燥會的學(xué)術(shù)論文中，噴霧干燥技術(shù)的研究內(nèi)容占各機(jī)型之首，理論的不完善性和應(yīng)用的廣泛性始終吸引著大批研究人員的目光。
丹麥Niro公司開發(fā)的離心霧化器以高精度、高轉(zhuǎn)速和節(jié)能著稱，不僅可達(dá)到均勻和可控粒度的霧化，而且zui大的單機(jī)處理能力已達(dá)到200t/h。這為大型噴霧干燥機(jī)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的霧化手段。Anhydro公司的離心霧化器采用皮帶傳動并改進(jìn)了潤滑系統(tǒng)，也取得很好的效果。這些成就是離心霧化的應(yīng)用迅速增長的重要原因之一。我國已開發(fā)到每小時(shí)蒸發(fā)幾十噸，與國外水平仍有不小的差距。
噴霧干燥機(jī)是處理溶液、懸浮液或泥漿狀物料的干燥設(shè)備。它是用噴霧的方法，使物料成為霧滴分散在熱空氣中，物料與熱空氣呈并流、逆流或混流的方式互相接觸，使水分迅速蒸發(fā)，達(dá)到干燥目的。采用這種干燥方法，可以省去濃縮、過濾、粉碎等單元操作，可以獲得30~500μm的粒狀產(chǎn)品。而干燥時(shí)間極短，一般干燥時(shí)間為5~30s。適用于高熱敏性物料和料液濃縮過程中易分散的物料的干燥，產(chǎn)品流動性和速溶性好。
噴霧干燥機(jī)中氣固兩相接觸表面積大，但是氣固兩相呈稀相流動，故容積傳熱系數(shù)小，一般為20~100kcal/m3?h?℃，熱空氣進(jìn)口溫度在并流操作時(shí)為260~500℃，逆流操作時(shí)為200~300℃。工業(yè)規(guī)模的噴霧干燥機(jī)，熱效率一般為30~50%。國外帶有廢熱回收的噴霧干燥，熱效率可達(dá)到70%，但這種設(shè)備只有在大于100kg（水）/h的生產(chǎn)能力時(shí)才有經(jīng)濟(jì)意義。
噴霧干燥的基本流程如下，料液通過霧化器，噴成霧滴分散在熱氣流中?？諝饨?jīng)鼓風(fēng)機(jī)送入空氣加熱器加熱，然后進(jìn)入噴霧干燥機(jī)，與霧滴接觸干燥。產(chǎn)品部分落入塔底，部分由一級引風(fēng)機(jī)吸入一級旋風(fēng)分離器，經(jīng)分離后，將尾氣放空。塔底的產(chǎn)品和旋風(fēng)分離器收集的產(chǎn)品，由二級抽風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)二級旋風(fēng)分離器分離后包裝。
噴霧干燥的產(chǎn)品為細(xì)粒子，為了適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的要求，噴霧干燥系統(tǒng)只用旋風(fēng)分離器分離產(chǎn)品、凈化尾氣還是不夠的，一般還要用袋式除塵器凈化。使尾氣中的含塵量低于50mg/Nm3氣體，或用濕式洗滌器，可將尾氣含塵量降到15~35mg/Nm3氣體。
（二）噴霧干燥技術(shù)進(jìn)展
噴霧干燥因其可直接由溶液或懸浮體制得成分均勻的粉狀產(chǎn)品的特殊優(yōu)點(diǎn)，目前在化工、輕工、食品等工業(yè)中仍有廣泛的應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)中以染料行業(yè)應(yīng)用zui為普遍。經(jīng)過近年來廣大工程技術(shù)人員的努力，噴霧干燥技術(shù)已比較成熟，塔尺寸的確定也有成功的計(jì)算方法。采用的霧化器仍然是壓力式、離心式和氣流式三種，但近幾年來離心噴霧干燥機(jī)的應(yīng)用呈上升趨勢。對于真溶液噴霧干燥，值得注意的是，不同親水性溶質(zhì)要求的干燥介質(zhì)溫度不同。如無機(jī)鹽類強(qiáng)親水性物質(zhì)，其水溶液蒸發(fā)脫水主要在溶液沸點(diǎn)下進(jìn)行，出塔氣體溫度低于130℃就難以操作。我國雖然和國外相比還有明顯的差距，但噴霧干燥裝置的制造和操作水平也都有較大幅度的提高。近20年來噴霧干燥技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn)和革新主要有以下幾個(gè)方面：
（1）解決粘壁問題
粘壁現(xiàn)象迄今仍然是妨礙噴霧干燥機(jī)正常操作的一個(gè)突出問題。一般說來，增大直徑可以減輕粘壁；但為此目的而采用非常大的設(shè)備直徑顯然也不經(jīng)濟(jì)。國外專家研究了干燥過程中的粘壁和結(jié)塊問題，認(rèn)為造成粘壁的主要宏觀因素是壁溫。在關(guān)于橙汁噴霧干燥的專利中提出的解決辦法是使塔壁冷卻至已干產(chǎn)品的溫度以下，并在進(jìn)料液中加入助干劑。Masters提出了防止粘壁的三種可能途徑：
①采用夾壁干燥塔，其間用空氣冷卻，使壁溫保持在50℃以下，粘結(jié)性特別強(qiáng)的物料宜采用平底塔；
②通過塔壁旋氣片切向引入二次空氣冷卻塔壁；
③塔內(nèi)近壁處安裝由一排噴嘴組成的氣掃帚，并使之沿壁緩慢轉(zhuǎn)動。
顯然，這些措施試圖達(dá)到的基本效果是相同的，即冷卻塔壁。這些方法在中藥浸膏的干燥中已經(jīng)應(yīng)用了，有一定效果。另外，塔內(nèi)壁拋光也可以減輕粘壁。
（2）改善產(chǎn)品物性
科學(xué)技術(shù)發(fā)展和生活水平的提高對噴霧干燥產(chǎn)品的物理性質(zhì)提出了越來越高的要求。例如，有的要求堆密度特別大（≥1.0）或特別小（≤0.6），一些有復(fù)水性的粉體如食品、中藥沖劑等則往往要求速溶性。一般說來，改變霧化的分散度以及適當(dāng)改變操作條件以控制干燥速率，可以制得具有不同堆密度的產(chǎn)品，但變化的幅度是有限的。在改善物性方面值得一提的是泡沫噴霧干燥，即將進(jìn)料液體先泡沫化后再行噴霧干燥。該方法zui初是為提高熱效率而提出的，后來用以調(diào)整產(chǎn)品的物性。現(xiàn)已證明，泡沫噴霧干燥制得的奶粉等產(chǎn)品粒徑大、多孔、多凹陷、表面粗糙，具有良好的速溶性。80年代以來，該技術(shù)已用于工業(yè)生產(chǎn)。
（3）開發(fā)多目標(biāo)過程
把噴霧干燥與其它單元過程結(jié)合方面，已成功地開發(fā)應(yīng)用的主要有兩類。一類是噴霧干燥-反應(yīng)過程，人們熟知的噴霧干燥-聚合一步法制取三聚磷酸鈉就是典型實(shí)例之一。但從能耗的觀點(diǎn)來看，它不是一個(gè)成功的例子，單位產(chǎn)品能耗比二步法高。看來，要經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)這種結(jié)合，必要的條件之一是干燥和反應(yīng)要求的物料溫度基本相同或相近。另一類已開發(fā)，并較成功地應(yīng)用的多目標(biāo)過程是噴霧造粒-干燥，即把溶液或懸浮液在細(xì)粒物料上噴霧涂布造粒與顆粒的干燥結(jié)合起來。顆粒的干燥通常在流化床中進(jìn)行（也有的采用轉(zhuǎn)鼓），根據(jù)粒度要求不同，溶液霧化器可置于顆粒床層的內(nèi)部或上方。噴霧造粒-干燥技術(shù)出現(xiàn)和應(yīng)用都比較早，并已做過大量的基礎(chǔ)研究。由于有許多產(chǎn)品，如肥料、染料等，制成顆粒狀對貯存、運(yùn)輸和使用都更為有利，這些年來對這類技術(shù)的興趣正在增長。根據(jù)已掌握的技術(shù)，床層直徑在1m以內(nèi)的裝置設(shè)計(jì)和操作都容易解決，但對很大的裝置，看來放大問題還需要進(jìn)一步研究。
（4）開發(fā)組合干燥裝置
能從液體直接干燥成粉體，這是噴霧干燥的zui大優(yōu)點(diǎn)。但噴霧干燥熱效率低、體積龐大、生產(chǎn)能力低、投資高也是zui大缺點(diǎn)，近年來，中外干燥專家對以噴霧干燥為*級的多級組合干燥進(jìn)行了大量的研究。利用它將液體干燥成固體后再進(jìn)入下一級干燥機(jī)進(jìn)一步干燥。這樣克服了噴霧干燥機(jī)的缺點(diǎn)，有關(guān)這方面的情況將在后面的內(nèi)容中介紹。
（三）三種噴霧干燥裝置簡介
1.氣流式噴霧干燥機(jī)
由于氣流式霧化器的動力（壓縮空氣）消耗比壓力式和旋轉(zhuǎn)式大，故一般用于干燥小批量的產(chǎn)品。氣流式噴嘴能很方便地產(chǎn)生極細(xì)的或較大的霧滴，霧化器用壓力為0.2~0.5Mpa的壓縮空氣或過熱蒸汽，通過噴嘴將料液噴成霧滴，是實(shí)驗(yàn)室或中間工廠的一種較為理想的干燥設(shè)備。對非牛頓型料液的霧化，氣流式優(yōu)于其他型式。三流體霧化器用于霧化高粘度的糊狀物或?yàn)V餅等非常有效。
我國的噴霧干燥始于氣流式，對于氣流式噴嘴的設(shè)計(jì)、制造和操作積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。
2.壓力式霧干燥機(jī)
由于顆粒狀產(chǎn)品如速溶奶粉、空心顆粒染料、球狀催化劑、白炭黑、顆粒狀鐵氧體等需要量日益增多，促使壓力式噴霧干燥裝置也隨之發(fā)展。我國已設(shè)計(jì)、制造出多臺各種規(guī)格的壓力噴霧干燥裝置，現(xiàn)已掌握了此種型式的設(shè)計(jì)、制造和操作技術(shù)。壓力式霧化是用高壓泵將料液加壓到2~20Mpa，送入霧化器將料液噴成霧狀。小時(shí)噴霧量可達(dá)幾噸至十幾噸，能夠滿足各行業(yè)的需要。在工業(yè)生產(chǎn)上，一個(gè)塔內(nèi)可裝入幾個(gè)乃至十幾個(gè)噴嘴，可保持與實(shí)驗(yàn)條件完全相符，基本上不存在放大問題。
3.離心式噴霧干燥機(jī)
離心式噴霧干燥機(jī)是依靠霧化盤的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，離心式霧化器其回轉(zhuǎn)速度一般為4000~20000r/min，zui高可達(dá)50000r/min。將料液水平甩出而霧化，故此種霧化器的噴霧干燥機(jī)外形為短而粗（L/D=1.5~2，L為塔高，D為塔徑），旋轉(zhuǎn)盤的圓周速度是霧化好壞的主要參數(shù)，設(shè)計(jì)的圓周速度為90~160m/s。
霧化盤除了直接加工成圓形孔和矩形通道外，為了抗磨損，將通道襯上耐磨材料，如陶瓷、硬質(zhì)合金等。對大噴霧量（每小時(shí)幾噸至百噸）的工業(yè)噴霧干燥，如火力發(fā)電廠的煙道氣脫硫等，可采用旋轉(zhuǎn)霧化器，通常只需要一個(gè)霧化器便可完成。
（四）噴霧干燥的工業(yè)產(chǎn)品
1.聚合物和樹脂制品
丙烯腈丁二烯樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚甲醛、苯酚甲醛樹脂、聚丙烯酸脂、聚丙烯腈、聚碳酸脂、聚乙烯、聚醛、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇縮（乙）醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇丁酸鹽、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯乳劑、聚氯乙烯懸浮膠體、浸漬纖維素、苯乙烯丙烯腈樹脂、苯乙烯丁二烯樹脂、尿素甲醛樹脂、聚氯乙烯醋酸脂、聚乙烯醇。
2.催化劑的干燥
如丙烯腈催化劑、輕油轉(zhuǎn)化催化劑、中溫變換催化劑、高壓甲醇催化劑及低壓甲醇催化劑等。
3.染料、顏料、色料
堿性染料、硫化鎘、陶瓷色、鉻黃、氧化銅、快速染料、食品色、靛藍(lán)染料、氧化鐵、高嶺土、鋅鋇白、米洛麗蘭、有機(jī)顏料、油漆、酞菁、二氧化鈦、水彩、鉻酸鋅、鉻酸鋅鉀、鉻酸四氧化鋅、活性翠藍(lán)、咔嘰綠B、增白劑。
4.陶瓷制品、玻璃、瓷器
氧化鋁、皂土、氧化鈹、電石、碳化硅、水泥、電瓷、搪瓷、鐵氧體、地磚材料、玻璃砂、砂輪材料、絕緣材料、氧化鐵、高嶺土、砂、氧化硅、火花塞材料、皂石、鈦酸鹽、碳化鎢、氧化鈾、墻磚材料、氧化鋅、硅化鋯。
5.碳水化合物類似產(chǎn)品
玉蜀黍酒、葡萄糖、阿拉伯樹膠、乳糖、果糖、山梨糖醇、淀粉、全糖、小麥面粉。
6.除莠劑、殺真菌劑、殺蟲藥
砷酸鈣、氯氧化銅、氧化亞銅、2，4-二氯-苯氧醋酸、2，4-二氯-苯氧丙酸單甲胺鹽、二氯-苯氧丙酸、二氯-丙酸鈉鹽、砷酸鉛、甲基-氯-苯氧醋酸、甲基-氯-苯氧醋酸鈉鹽、甲基-氯-苯氧丁酸鈉鹽、甲基-氯-苯氧丙酸、鈉-鋁-氟化物、鈉-甲基-砷酸鹽、鈉-五-氯酚醛、硫化膠體、鋅-二乙基-連二硫氨基甲酸酯、鋅-二甲基-連二硫氨基甲酸酯、除草劑、殺蟲劑、殺菌劑。
7.奶制品和蛋類
嬰兒食品、酸奶、酪蛋白、酪朊酸鹽、乳酪、白糖椰子汁、鮮奶油、蛋類：蛋清、蛋黃、全蛋、冰淇淋混合物、奶代用品、混合乳制品、脫脂乳、乳清、乳清母液、全脂奶。
8.食品和食品提煉品
洋薊、蛋糕混合物、菊花茶、椰子混合物、咖啡精、代咖啡精、去咖啡因的咖啡精、含脂面粉混合物、調(diào)味品、有攙入物的果汁、蒜、薔薇果汁、甘草流膏、麥精、牛奶咖啡混合物、西班齒甘椒、植物蛋白、水解蛋白質(zhì)、粗制凝乳酶、湯混合物、茶精、西紅柿、菌絲體維生素B12、煙酸、蛋白酶、水解蛋白、山梨糖醇、纈草、可溶性魚粉、魚漿、魚蛋白質(zhì)。
9.藥品和生化制品
氫氧氯化鋁、硫酸鋁蔗糖酯、鏈霉素硫酸鹽、維生素A、維生素E、璜胺噻唑、四環(huán)素、氨芐青霉素、蘆丁衍生物、阿摩西林、氧四環(huán)素、青霉素、安比西林、淀粉酶、阿司匹林、血清、乳酸鈣、泛酸鈣、琥氯霉素、右旋糖酐、氟鄰氯青霉素、瀉鼠李皮、荷爾蒙、右旋糖酐鐵、葡聚糖鐵、甘草、肝精、左旋賴氨酸、氫氧化鎂、維生素、抗菌素、酶、糊精、肝精、培養(yǎng)基及中草藥植物抽取液。
10.屠宰場的副產(chǎn)品、血和魚制品
動物蛋白、動物血、深色白蛋白、淺色白蛋白、腦、魚白蛋白、魚粉、魚漿、魚露、膠與水解膠、肝、鯨露
11.洗滌劑和表面活性劑
烷基-仿基璜酸鹽、洗滌酶、分散劑、乳化劑、脂肪硫酸乙醇、重洗滌劑、輕洗滌劑、鄰磷酸鉀和鄰磷酸二鉀、鄰磷酸鈣和鄰磷酸二鈣、腈三醋酸鹽、光學(xué)儀器光亮劑、磷酸酯、皂草甙、肥皂、多磷酸四鉀、合成洗衣粉、十二醇硫酸鈉及皂基。
12.有機(jī)化合物
己二酸、甲酸酯鋁、硬酯酸鋁、氨基苯酚二磺酸、阿司匹林、鉍化合物、醋酸鈣、丁酸鈣、葡萄糖酸鈣、乳酸鈣、丙酸鈣、糖質(zhì)酸鈣、硬脂酸鈣、醋酸纖維素、CMC、磷酸甲基嗎啡、依地酸鹽、絡(luò)鎂鹽、谷氨酸、甘油酯、乙二醛、乳糖、賴氨酸、縮蘋果酸、巰基噻唑懸浮液、金屬硬脂酸鹽、草酸、p-氨基水楊酸、酞酸鉀、山梨酸酯鉀、橡膠催化劑、水楊酸、醋酸鈉、苯甲酸鈉、二甲基連二硫氨基甲酸酯鈉、乙基黃原酸鈉、石碳酸鈉、索氏體鈉、硬脂酸、蠟、硬脂酸鋅。
13.無機(jī)化合物
氯化鋁、氫氧化鋁、氧化鋁、磷酸鋁、硅酸鋁、硫酸鋁、氯化銨、鉬酸銨、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨、ANC催化劑、硫化銻、氧化砷、氯化鋇、氫氧化鋇、硫酸鋇、鋁礬土廢液、碳酸鉍、硼砂、硼酸、碳酸鈣、氯化鈣、氫氧化鈣、磷酸鈣、丙酸鈣、硅酸鈣、硫酸鈣、催化劑、水泥（生料）、二氧化鉻、硫酸鉻、硫化鈷、氯氧化銅、硫酸銅、硫化銅、冰晶石、氧化銅、砂漿浮選礦、石墨、氧化鐵、高嶺土、氯化鋰、鋅鋇白、硅酸鋁鎂、氫氧化鎂、碳酸錳、氧化錳、二硫化鉬、碳酸鎳、氫氧化鎳、硫化鎳、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氯酸鉀、過氧化鎂、硝酸鉀、高錳酸鉀、過硫酸鉀、磷酸鉀、硅膠、銻酸鈉、碳酸氫鈉、重鉻酸鈉、氯酸鈉、鉻酸鈉、氰化鈉、硫酸氫鈉、亞硫氫鈉、次氯酸鈉、磷酸鈉、硅酸鈉、硅鋁酸鈉、氟硅酸鈉、硫酸鈉、三硫酸鈉、碳酸釷、四氯化鈦、二氯化鈾、碳酸鋅、硫酸鋅。
14.礦物的干燥
如銅精礦、鎳精礦、鉑精礦、氧化精礦、鋁精礦、鋅精礦、錫精礦、沉淀銅、沉淀氫氧化鋁、沉淀碳酸鎳，貴重金屬泥、皂土、冰晶石、高嶺土及磷酸鹽等。
15.纖維素
機(jī)碎漿、其他漿料、次級纖維、半化學(xué)與機(jī)械化學(xué)漿料、硫酸鹽、亞硫酸鹽、亞硫酸鹽廢液
16.副產(chǎn)品和其他物料
瀝青橡膠、皂土、煤、軟木、硅藻土、渣滓、榨取后的咖啡豆、酵母原料、玉蜀黍麩質(zhì)、塑膠粉、果膠廢物、海水、污水、下水道污水沉積物、小麥麩質(zhì)、木粉。
二、離心式噴霧干燥機(jī)
離心式噴霧干燥機(jī)配備有離心式霧化器,因此而得名。離心式噴霧干燥機(jī)是目前工業(yè)生產(chǎn)中使用zui廣泛的干燥機(jī)之一，通過高速旋轉(zhuǎn)的分散盤上加入料液，液體受離心力作用被甩成霧滴后在干燥機(jī)中干燥。在分散盤的表面，液體呈薄膜狀擴(kuò)散，并且在圓周處以高速甩出，霧化效果取決于圓周線速度和加料速率，還與料液的某些物理特性等因素有關(guān)。
離心式噴霧干燥機(jī)的特點(diǎn)基本是由霧化器的特點(diǎn)決定的：
⑴離心式噴霧干燥不需要嚴(yán)格的過濾設(shè)備，料液中如無纖維狀液體基本不堵塞料液通道；
⑵可以適應(yīng)較高粘度的料液（與壓力式噴霧干燥相比）；
⑶因霧化器的轉(zhuǎn)速很容易調(diào)節(jié)，所以比較容易空制產(chǎn)品粒度，粒度分布也較窄；
⑷在調(diào)節(jié)處理量時(shí)，不需要改變霧化器的工作狀態(tài)，對進(jìn)料率在±25%的變動可以獲得相同的產(chǎn)品；
⑸因離心式霧化器產(chǎn)生的霧群基本在同一水平面上，霧滴沿徑向和切向的合成方向運(yùn)動，幾乎沒有軸向的初速度，所以干燥機(jī)的直徑相對較大。徑、長比較小,可以zui大限度地利用干燥室的空間；
離心式噴霧干燥機(jī)有如下缺點(diǎn)：
⑴霧滴與氣體的接觸方式基本屬于并流形式，分散盤不能垂直放置；
⑵分散盤的加工精度要求較高，要有良好的動平衡性能，如平衡狀態(tài)不佳,主軸及軸承容易被損壞；
⑶產(chǎn)品的堆密度壓力式噴霧干燥低一些。
（一）離心式霧化器的霧化機(jī)理
當(dāng)向高速旋轉(zhuǎn)的分散盤上注入液體時(shí)，液體受離心力和重力作用，在兩種力的作用下得到加速分裂霧化，同時(shí)在液體和周圍空氣的接觸面處，由于存在摩擦力也促使形成霧滴。為此，前者稱為離心霧化，以離心力起主要作用。后者稱為速度霧化，離心力只起給液體加速作用。這兩種霧化作用只是在研究霧化基理時(shí)有意識分開介紹，實(shí)際操作中，兩種霧化現(xiàn)象同時(shí)存在很難區(qū)分。當(dāng)進(jìn)料量較小而且轉(zhuǎn)速較低時(shí)，以離心霧化為主，采用離心式霧化產(chǎn)生的產(chǎn)品粒度分布要比壓力式和氣流式都窄一些。
一般情況下，旋轉(zhuǎn)分散盤表面上液滴的形成取決于許多條件，如料液的粘度、表面張力、分散盤上液體的慣性以及液體釋放時(shí)與空氣界面的相互摩擦作用等。分散盤在較低轉(zhuǎn)速的情況下，液體的性質(zhì)，特別是粘度和表面張力是主要因素。在工業(yè)生產(chǎn)中霧化器的轉(zhuǎn)速往往較高，此時(shí)的慣性和摩擦作用是形成液滴的主要因素。當(dāng)料液的粘度和表面張力占主要地位時(shí)，液滴會單獨(dú)形成，并從分散盤邊緣釋放以產(chǎn)生均勻的霧滴群。因料液的粘度產(chǎn)生較強(qiáng)的內(nèi)力，而該內(nèi)力阻止液體在分散盤邊緣的破裂，因而需要較大的能量才能獲得較高的分散度。較高的表面張力會產(chǎn)生大的顆粒，由分散盤邊緣較厚的液膜中產(chǎn)生，低表面張力會使液絲拉長，斷裂時(shí)產(chǎn)生較小的液滴。對于高粘度、高表面張力料液通常產(chǎn)生球形顆粒，并且通過改變操作條件比較容易控制霧滴直徑。離心式霧化器產(chǎn)生的霧群基本在同一水平面上，而不象另外兩種霧化器噴出液體時(shí)有一定的角度。
離心式霧化基本可以歸納為料液直接分裂成液滴、絲狀割裂成液滴和膜狀分裂成液滴三種情況。
1.料液直接分裂成液滴
當(dāng)料液的進(jìn)料量較少時(shí)，料液受離心力作用，迅速向分散盤的邊緣移動，分散盤周邊上隆起半球狀液體環(huán)，形狀取決于料液的粘度、表面張力、離心力及分散盤的形狀和光滑程度。當(dāng)離心力大于表面張力時(shí)，分散盤邊緣的球狀液滴立即被拋出而分裂霧化，液滴中伴隨有少量大液滴。
2.絲狀割裂成液滴
當(dāng)料液流量較大而且轉(zhuǎn)速加快時(shí)，半球狀料液被拉成許多絲狀液體線。流量增加，分散盤周邊的液絲數(shù)量也在增加。如果達(dá)到一定數(shù)量后，液絲就會變粗，而液絲的數(shù)量不再增加，拋出的液絲也不穩(wěn)定。液絲運(yùn)動的波動和不均勻性，在分散盤邊緣附近使之?dāng)嗔?，受表面張力的作用收縮成球狀。
3.膜狀分裂成液滴
當(dāng)液體的流量繼續(xù)增加時(shí)，液絲數(shù)量與絲徑都不再增加，液絲間相互粘合形成薄膜。離心力將液膜拋出分散盤周邊一定距離后，被分裂成分布較廣的液滴。若再進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速，液膜便向分散盤周邊收縮，液膜帶變窄。若液體在分散盤表面上的滑動能減到zui小，可使液體以高速度噴出，在分散盤周邊與空氣發(fā)生摩擦而分裂霧化。
從上面的分析可以看出，三種霧化機(jī)理可能出現(xiàn)在不同的操作階段，也可能同時(shí)出現(xiàn)，但總有一種是主要的霧化形式。以哪一種霧化為主則與分散盤的形狀、直徑、轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量、料液的表面張力和粘度有關(guān)。
（二）霧化器的結(jié)構(gòu)型式
1.氣動式
氣動式驅(qū)動方式主要是在主軸上安裝一個(gè)透平輪，通過壓縮空氣驅(qū)動透平輪帶動主軸轉(zhuǎn)動，以帶動霧化分散盤高速旋轉(zhuǎn)。這種霧化器的特點(diǎn)是通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力和氣量實(shí)現(xiàn)無級變速,幾乎沒有機(jī)械磨損問題。霧化器結(jié)構(gòu)簡單，不需要維修，壓縮空氣的壓力在0.2～1.0MPa，主要適用于小型實(shí)驗(yàn)裝置。
2.機(jī)電一體式
機(jī)電一體式霧化器采用高速電機(jī)直接驅(qū)動分散盤，省去了較復(fù)雜的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，減少了機(jī)械磨損，而且輸入功率隨著處理量的變化而自行調(diào)整，因此，能耗是機(jī)械傳動的50%～60%，比氣動式也要節(jié)省30%。這種結(jié)構(gòu)是把電機(jī)的線圈安裝在霧化器的殼體內(nèi)，分散盤安裝在相當(dāng)于電機(jī)的主軸上，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的頻率以改變主軸的轉(zhuǎn)速，也是無級調(diào)節(jié)變速。
3.機(jī)械傳動式
機(jī)械傳動式有兩種結(jié)構(gòu)，一種是齒輪傳動，另一種是皮帶傳動。齒輪傳動是電機(jī)帶動大齒輪，大齒輪與主軸上的小齒輪嚙合。齒輪的傳動比不同，主軸的轉(zhuǎn)速也不同，這種結(jié)構(gòu)在物料進(jìn)料量波動時(shí)，轉(zhuǎn)速恒定，機(jī)械效率較高。但齒輪傳動結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生熱量，齒輪箱需要潤滑并用油泵強(qiáng)制循環(huán)冷卻，設(shè)備抗沖擊能力較弱。
皮帶傳動是通過電機(jī)帶動大皮帶輪，再通過皮帶帶動主軸上的小皮帶輪工作。理論上，轉(zhuǎn)速比等于大、小皮帶輪直徑的反比。皮帶傳動的優(yōu)點(diǎn)是傳動系統(tǒng)不需要冷卻和潤滑，抗沖擊能力較強(qiáng)。缺點(diǎn)是主軸轉(zhuǎn)速會隨進(jìn)料量的變化有一定波動。
對于大型的機(jī)械傳動霧化器，因工作環(huán)境的關(guān)系，必須采用冷卻系統(tǒng)以排出霧化器因機(jī)械傳動和干燥過程傳入的熱量。目前，冷卻方式主要有水冷和氣冷。水冷的結(jié)構(gòu)要求有良好的密閉性，通過水泵打循環(huán)水。風(fēng)冷是通過風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)強(qiáng)制冷卻。一個(gè)口進(jìn)入冷風(fēng)，另一個(gè)口排出，結(jié)構(gòu)比較簡單。
（三）霧化器分散盤的型式
分散盤的高速旋轉(zhuǎn)還產(chǎn)生如下三個(gè)作用：
①分散盤對空氣產(chǎn)生的壓力；
②由于分散盤表面與空氣之間摩擦而形成的吸引力；
③霧化時(shí)傳給空氣的動量。
前面已經(jīng)提到，離心式霧化器基本原理就是通過動力驅(qū)動主軸，主軸帶動固定在其上的分散盤高速旋轉(zhuǎn)。分散盤的型式主要有轉(zhuǎn)杯分散盤、多管分散盤、直線翼型分散盤和曲線翼型分散盤。
1.轉(zhuǎn)杯分散盤
轉(zhuǎn)杯分散盤如倒置的杯子，表面光滑，具有銳利的周邊。進(jìn)料管設(shè)置在中心處，料液首先落到液體分配器上，使之均勻地沿杯狀體向下流動，當(dāng)?shù)竭_(dá)杯口處，料液受離心力的作用被甩出霧化，這種結(jié)構(gòu)適用于獲得較細(xì)顆粒的場合。主要由進(jìn)料管、主軸、液體分配盤和轉(zhuǎn)杯組成。
2.多管分散盤
在分散盤上均勻布置若干個(gè)噴管，這些噴管多以耐磨材料制成，可以在分散盤轉(zhuǎn)速不高時(shí)獲得較大的線速度?？讖降拇笮『蜕斐龅拈L短可以控制產(chǎn)品的粒度，目前在食品干燥中被廣泛采用。
3.直線翼型分散盤
直線翼型分散盤是在分散盤周向均勻分布若干個(gè)液體通道，通道口中心線是以分散盤為中心的放射線形狀，通道有圓形、方形和長圓形。這種分散盤的加工費(fèi)用較低，料液不易堵塞通道，但通道內(nèi)有時(shí)能進(jìn)入空氣。
為了降低加工難度，常把分散盤分體加工后再進(jìn)行組裝，在盤蓋和分散盤間形成許多直線通道，噴霧時(shí)周邊影響小。這種結(jié)構(gòu)比較合理，料液的滑動根據(jù)液膜在盤面上的運(yùn)動速度而定。離盤中心較近的地方運(yùn)動速度不大，因此滑動也不大。在離軸中心一定距離設(shè)置通道，目的是防止料液滑動，增加潤濕面的周邊，使薄膜沿通道垂直移動。這種結(jié)構(gòu)可以在不改變分散盤直徑的情況下，通過改變通道的截面積提高處理量，而產(chǎn)生的霧距基本相同。有研究表明，通道的截面積越小，產(chǎn)生的霧滴越小，反之霧滴就大。
4.曲線翼分散盤
曲線翼型分散盤的基本結(jié)構(gòu)與直線翼型基本相同，不同的是曲線翼型的通道是曲線的溝槽，在這種分散盤中，又分為高曲線型、低曲線型和雙曲線型等多種。與直線翼型相比，加工費(fèi)用略高一些，但產(chǎn)品的堆密度約比前者高7%～10%。
選擇離心式噴霧干燥機(jī)時(shí)選擇霧化器的型式對干燥效果有非常密切的關(guān)系，前面已經(jīng)介紹了霧化器的性能差異，旨在為選擇時(shí)提供參考。離心噴霧干燥機(jī)工藝流程圖2-31。
三、氣流式噴霧干燥機(jī)
氣流式噴霧干燥也是幾種典型的噴霧干燥型式之一，是以氣流式霧化器（噴嘴）而得名。該噴霧干燥機(jī)的性能以及干燥機(jī)主體形狀主要是由氣流式霧化器的特點(diǎn)決定的，主要應(yīng)用在要求產(chǎn)品粒度較細(xì)，如醫(yī)藥等行業(yè)。氣流式噴霧干燥機(jī)直徑較小（與其它兩種干燥機(jī)相比），特別對一些粘度較高而有觸變性的物料更合適。氣液兩相的接觸也比較靈活，并流、混流、逆流均可以操作。但由于氣流式霧化器的霧距較長，如果采用上噴下并流操作時(shí)干燥機(jī)的高度要適當(dāng)加長，以保證霧滴有足夠的停留時(shí)間。通常氣流式霧化器消耗的動力要高于其它二種，一般是另兩種的6～8倍。但由于它可以霧化較高粘度的料液，是其它型式霧化器所不及的，還可以處理較高含固率的料液，降低了干燥能耗，在某種程度上彌補(bǔ)了它的缺點(diǎn)，使這種zui早出現(xiàn)的機(jī)型到目前仍在工業(yè)化中大量使用。
（一）氣流式霧化器
1.氣流式霧化器的工作原理
氣流式霧化器的工作原理是利用高速氣流使液膜產(chǎn)生分裂，高速氣流可以采用壓縮空氣，也可以采用蒸汽，使用蒸汽要比壓縮空氣經(jīng)濟(jì)。使用蒸汽受物料耐熱溫度等限制，所以只有當(dāng)物料的耐熱溫度允許的情況下才可以使用。當(dāng)壓縮空氣或蒸汽以很高的環(huán)隙速度（一般在200m/s左右,有時(shí)甚至達(dá)到超聲速）從霧化器噴出時(shí)，料液的流速很低，因此兩者存在著很大的相對速度差，使氣液之間產(chǎn)生摩擦力和剪切力，液體在瞬間被拉成一條條細(xì)長的絲，接著這些液絲在較細(xì)處很快斷裂而形成微小的霧滴。絲狀體的存在時(shí)間取決于氣液間的相對速度和料液的物理性質(zhì)。相對速度越高，產(chǎn)生的液絲愈細(xì)，存在時(shí)間就愈短，噴霧的分散度也愈高。如果料液的粘度愈大，絲狀體存在的時(shí)間就增長。為此，當(dāng)以氣流式噴霧干燥處理某些高粘度料液時(shí)，所得到的產(chǎn)品往往是粉狀或絮狀，絮狀產(chǎn)品就是產(chǎn)生液絲直接干燥得到的。
2.氣流式霧化器的基本結(jié)構(gòu)
氣流式霧化器也有許多結(jié)構(gòu)形式，但不論怎樣變化，基本結(jié)構(gòu)是不變的。也就是說，霧化器主要是由進(jìn)氣管、進(jìn)料管、調(diào)節(jié)部件以及氣體分散器組成。在霧化器中，調(diào)節(jié)部件主要是調(diào)節(jié)氣管端面與料管端面的相對位置，以調(diào)節(jié)氣液兩相的混合狀態(tài)。氣體分散器是對進(jìn)入氣管的氣體進(jìn)行均勻分布，以保證在氣管出口處均勻射出。另外，氣體還可以通過氣體分散器調(diào)整流向，可以使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，以強(qiáng)化料液的分散效果和干燥過程。
氣流式霧化器按氣液混合方式可以分為內(nèi)部混合式（簡稱內(nèi)混式）和外部混合式（簡稱外混式）兩種。內(nèi)混式就是料液與氣體在霧化器內(nèi)進(jìn)行混合，霧化過程不僅有氣體的摩擦力，在霧化器內(nèi)部還產(chǎn)生撞擊的分散作用，所以比外混式更節(jié)省能量。但因料液在霧化器內(nèi)部就開始分散，如果操作溫度較高時(shí)，霧化器很容易被未干的粉末形成的固塊堵塞，所以在干燥操作中應(yīng)謹(jǐn)慎使用。外混式氣流霧化器其區(qū)別是料液與霧化氣體在噴出后再進(jìn)行接觸而使料液分散，這種操作比較穩(wěn)定。
氣流式霧化器如果按氣液進(jìn)入霧化器的通道數(shù)又可分為二流式、三流式以及四流式等。二流式是一氣一液式，即外管走氣體，內(nèi)管走液體。三流式為二氣一液式，內(nèi)管和外管走氣體，中間走液體，理論上三流式霧化器所得到的粒度比二流式小約15%左右。此外還有四流式，四流式與三流式基本相同，只是在zui里層又增加了氣流管，這個(gè)氣管走高溫?zé)釟饬鳎康氖前褵崃恳氲届F焰中心處，以強(qiáng)化傳熱過程。但這種結(jié)構(gòu)使用不多，工業(yè)上使用zui多的是外混式兩流霧化器。
氣流噴霧干燥的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、操作彈性大、易于調(diào)節(jié)。但在安裝時(shí)要注意霧化器與干燥機(jī)的同心度，否則會出現(xiàn)粘壁等現(xiàn)象。氣流式噴霧干燥機(jī)工藝流程見圖2-32。
四、壓力式噴霧干燥機(jī)
壓力式噴霧干燥機(jī)（因設(shè)備高大而呈塔形，又稱噴霧干燥塔）在生產(chǎn)中使用zui為普遍。壓力式噴霧干燥機(jī)的產(chǎn)品成微粒狀，一般平均粒度可以達(dá)到150～200m左右。產(chǎn)品有良好的流動性、潤濕性等應(yīng)用性能，所以深受用戶的歡迎。
壓力式噴霧干燥主要是由壓力式霧化器的工作原理所決定的，使這一干燥系統(tǒng)有自己的特點(diǎn)。由于壓力式噴霧干燥所得產(chǎn)品是微粒狀，不論是霧滴還是產(chǎn)品的粒徑都比其它二種型式大，造成了霧滴干燥時(shí)間比較長。另外，噴出的霧化角也較小，一般在20°～70°之間，所以干燥機(jī)的外形也以高塔形為主，這樣才能使霧滴有足夠的停留時(shí)間。給料液施加一定的壓力,通過霧化器霧化，所以系統(tǒng)中要有高壓泵。另外，因霧化器孔徑很小，為防雜物堵塞霧化器孔道，一定要在料液進(jìn)入高壓泵前進(jìn)行過濾。采用壓力式噴霧干燥，多以獲得顆粒狀產(chǎn)品為目的，因此，經(jīng)壓力式噴霧干燥的zui終產(chǎn)品都有其獨(dú)特的應(yīng)用性能。
壓力式霧化器（有些專著中稱壓力式噴嘴）是壓力式噴霧干燥機(jī)的重要部件，壓力式霧化器在有些文獻(xiàn)中也稱單流體霧化器或機(jī)械式霧化器。霧化機(jī)理是液體在高壓泵的壓力下從霧化器的切向通道高速進(jìn)入旋轉(zhuǎn)室，使液體在旋轉(zhuǎn)室內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。根據(jù)旋轉(zhuǎn)動量矩守恒定律，旋轉(zhuǎn)速度與旋轉(zhuǎn)室的半徑成反比，因此越靠近軸心處旋轉(zhuǎn)速度愈大，靜壓力也愈小。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到某一值時(shí)，霧化器中心處的壓力等于大氣壓力時(shí)，噴出的液體就形成了繞空氣心旋轉(zhuǎn)的錐形環(huán)狀液膜。隨著液膜的延長，空氣的劇烈擾動所形成的波不斷發(fā)展，液膜分裂成細(xì)線。并受湍流徑向分速度和周圍空氣相對速度的影響，zui后導(dǎo)致液膜破裂成絲。液絲斷裂后受表面張力的作用，zui后形成由無數(shù)霧滴組成的霧群，水分蒸發(fā)后形成微粒狀產(chǎn)品。
多年來，國內(nèi)外許多干燥專家對壓力式霧化器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究工作，目前也開發(fā)出許多結(jié)構(gòu)形式。壓力式霧化器的共同特點(diǎn)是使液體在高壓下進(jìn)入霧化器進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，獲得足夠的離心力后從霧化器孔噴出。因其結(jié)構(gòu)較多，為設(shè)計(jì)和使用方便，又把壓力式霧化器分為旋轉(zhuǎn)壓力式和離心壓力式兩大類，這兩類霧化器都能使液體在霧化器內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，只是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)不同。
壓力式噴霧干燥也有自身的缺點(diǎn)：
①在生產(chǎn)過程中流量無法調(diào)節(jié)。流量的決定因素主要取決于霧化器出口的孔徑和操作壓力，而操作壓力的改變會影響產(chǎn)品的粒度，因此，如果想改變流量，只有更換霧化器孔徑或調(diào)節(jié)操作壓力；
②壓力式噴霧干燥不適用于處理帶有纖維狀或顆粒狀物料，這些物料易堵塞霧化器孔道；
③不適于處理高粘度物料或有固液相分界面的懸浮液，它會造成產(chǎn)品含量的嚴(yán)重不均；
④與其它二種型式相比，壓力式噴霧干燥的體積蒸發(fā)強(qiáng)度較低。
在相關(guān)內(nèi)容中已介紹了噴霧干燥生產(chǎn)的生品，但這里提到的是壓力式噴霧干燥造粒技術(shù)已用于下列產(chǎn)品。
化工類：催化劑、樹脂、合成洗衣粉、油脂類、硫酸銨、染料、染料中間體、白炭黑、石墨、硫酸銨、農(nóng)藥、氟化鉀、增白劑CXT。
食品類：氨基酸、調(diào)味料、蛋白質(zhì)、淀粉、乳制品、咖啡提取油、全脂奶粉、胳朊、可可奶粉、乳粉、蛋清（黃）、燕麥、雞汁、速溶茶、調(diào)味香料肉、蛋白質(zhì)、大豆、花生蛋白、玉米漿、玉米淀粉、葡萄糖、果膠、麥芽糖、山梨酸鉀、南瓜粉。魚粉、肉精。
藥品類：中成藥、抗生素、中藥沖劑、中藥浸膏、藥膠、酵母、維生素、抗生素、淀粉酶、脂肪酶。
陶瓷類：氧化鎂、瓷土、各種金屬氧化物、白云石、高嶺土、氧化鋁、滑石。
塑料類：ABS乳液、尿醛樹脂、密膠（脲）甲醛樹脂、聚乙烯、聚氯乙烯。
