專利名稱：噴霧干燥設(shè)備的制作方法
噴霧干燥設(shè)備本發(fā)明涉及ー種根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分的噴霧干燥設(shè)備。噴霧干燥器用于通過將呈固體和諸如水的溶劑形式的給送料噴射至噴霧干燥室中來進(jìn)行干燥，在該噴霧干燥室中，使給送料與同時引入的通常是熱的エ藝空氣接觸，從而造成溶劑蒸發(fā)。蒸發(fā)的溶劑將由エ藝空氣輸送并在エ藝空氣出口處離開噴霧干燥室，而固體將從噴霧干燥室的最下面的部分處取出，以在通常為流化床設(shè)備的設(shè)備中進(jìn)ー步處理和干燥。通常，會利用特殊的過濾裝置來阻止微粒隨著離開噴霧干燥室的エ藝空氣一起脫離噴霧干燥室。在エ業(yè)中，這種噴霧干燥器經(jīng)常被大規(guī)模的エ廠安裝用于以不變的エ藝流程生產(chǎn) 例如速溶咖啡或奶粉。這種噴霧干燥器可以對多達(dá)每小時100. OOOkg的エ藝空氣量進(jìn)行操作并且每小時產(chǎn)出3噸至4噸的固體，因而就用于エ藝空氣的熱能而言，需要較大的能量消耗。在噴霧干燥領(lǐng)域，為了提高噴霧干燥過程的效率，從而増大按照每小時生產(chǎn)的固體千克數(shù)為単位的產(chǎn)出，已經(jīng)發(fā)展并實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)大的改善。由K. Masters編寫的噴霧干燥手冊的第5版的第10章認(rèn)為高相対濕度可能迫使進(jìn)氣溫度的降低，從而導(dǎo)致噴霧干燥設(shè)備的能力的降低(120頁、121頁)。US 4，475，295公開了ー種利用吸附劑并通過吸附劑的再生來對氣態(tài)干燥介質(zhì)除濕的裝置。通過使用該裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對各自具有不同水分含量的干燥介質(zhì)的局部流的干燥。在該參考文獻(xiàn)中，描述了具有交互功能的一組換熱器的用途。為了對エ藝空氣的水分含量的變化進(jìn)行補(bǔ)償，因此較好的做法是根據(jù)噴霧干燥能力的降低來減小給送速率，從而使蒸發(fā)作用的能力與實(shí)際的給送速率相平衡。然而，這具有噴霧干燥設(shè)備可能以低效的方式運(yùn)行的不良副作用。就提高噴霧干燥過程的效率而言的各種改進(jìn)涉及對噴霧干燥設(shè)備的運(yùn)行的控制。因此對控制的通常作法是保持從噴霧室出口排出的エ藝空氣的恒定的溫度和恒定的相對濕度，以獲得具有基本不變的質(zhì)量的產(chǎn)品。在WO 2008/077399中描述了這種噴霧干燥設(shè)備，W02008/077399描述了ー種方
法和一種設(shè)備，該方法和該設(shè)備用于將エ藝空氣出口空氣的出ロ溫度和相対濕度保持在恒定的水平，從而允許被干燥的產(chǎn)物的恒定的殘留水分含量。這通過調(diào)整與水分含量有關(guān)的エ藝空氣流量和エ藝空氣溫度來實(shí)現(xiàn)，該水分含量根據(jù)產(chǎn)品在恒定條件下生產(chǎn)的方式而獲得。然而，上述過程的缺點(diǎn)在干，需要對該過程的進(jìn)氣溫度和空氣流量進(jìn)行調(diào)整，以帶來噴霧干燥室的恒定的蒸發(fā)能力。就能量消耗而言，該方法高度依賴于特定過程的操作設(shè)定點(diǎn)，并且將隨著用于干燥過程的エ藝空氣的水分含量的任何變化而變化，這樣就需要噴霧干燥設(shè)備可以在較寬的空氣量范圍內(nèi)運(yùn)行，這反過來又對比如エ藝空氣風(fēng)扇、管道的設(shè)備提出了高要求，此外還需要用于加熱エ藝空氣的高能量消耗。本發(fā)明的目的是提供一種噴霧干燥設(shè)備，該噴霧干燥設(shè)備克服了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
通過本發(fā)明而獲得的對現(xiàn)有技術(shù)的問題的克服在于噴霧干燥設(shè)備包括熱交換裝置，該熱交換裝置構(gòu)造成用于將來自在エ藝空氣排出ロ處排出的エ藝空氣體的熱能交換成用于加熱再生空氣體的再生能。在一個實(shí)施方式中，噴霧干燥設(shè)備還包括控制器，該控制器構(gòu)造成用于基于來自水分含量測量裝置的讀數(shù)來確定水分含量；以及連接器，該連接器用于將信息發(fā)送到用于基于對水分含量的實(shí)際讀數(shù)與水分設(shè)定點(diǎn)的比較來調(diào)節(jié)再生能的裝置，以獲得水分的測量值。由于エ藝空氣體能夠在適用于實(shí)際干燥過程的:):含基準(zhǔn)線(enthalpy workingline)已經(jīng)延伸時吸收增長的水的量，因此噴霧干燥設(shè)備的生產(chǎn)能力已經(jīng)獲得顯著增長，其 中，焓基準(zhǔn)線的延伸通過使用已經(jīng)可用的、曾被視為廢棄物的能量來減小水分含量并提高エ藝空氣溫度而實(shí)現(xiàn)，因而獲得一種エ藝，該エ藝可以增大每小時的產(chǎn)出并且還可以減小運(yùn)行成本。本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求呈現(xiàn)。通過參照以下的示意圖，將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的噴霧干燥設(shè)備的示意圖，圖2a以立體圖示出了用于根據(jù)本發(fā)明的噴霧干燥設(shè)備的具有轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子部的細(xì)節(jié)，圖2b示出了在圖2a中示出的轉(zhuǎn)子部的截面?zhèn)纫晥D，以及圖2c示出了圖2a中的轉(zhuǎn)子部的正視圖。圖I中不出了噴霧干燥設(shè)備的不意圖，該噴霧干燥設(shè)備包括噴霧干燥室10,噴霧干燥室10具有給送進(jìn)口裝置11、エ藝空氣進(jìn)ロ 12和エ藝空氣排出ロ 13，エ藝空氣排出ロ13連接至適當(dāng)?shù)倪^濾器13b以及構(gòu)造成用于輸送エ藝空氣的エ藝空氣風(fēng)扇13a。此外,給送進(jìn)口裝置11將連接有本領(lǐng)域已知、因而不進(jìn)行更詳細(xì)地描述的給送管線15和給送管線系統(tǒng)(未圖示)。該給送口裝置包括本領(lǐng)域已知類型的噴霧器(未圖示)、例如噴嘴式噴霧器或旋轉(zhuǎn)式噴霧器(未圖示)，該噴霧器用于將給送料噴射到噴霧干燥室10中。エ藝空氣進(jìn)ロ 12連接有エ藝空氣引入管15a，并且エ藝空氣加熱器17構(gòu)造成用于在エ藝空氣進(jìn)入噴霧干燥室之前將エ藝空氣加熱到エ藝空氣進(jìn)ロ溫度。在本形式中，エ藝空氣加熱器17為使用飽和蒸汽運(yùn)行的蒸汽加熱器。然而，將會理解的是，根據(jù)實(shí)際安裝，可以使用任何合適的加熱器。エ藝空氣引入管15a中安裝有エ藝空氣溫度測量裝置16，該エ藝空氣溫度測量裝置16通常為電子溫度傳感器16并且連接到控制器100。在過濾裝置(未圖示)與エ藝空氣加熱器17之間安裝有連接至エ藝空氣引入管15的用于對エ藝空氣除濕的吸附除濕裝置。參照圖2a、圖2b和圖2c，將參照圖2b和圖2c中的除濕裝置——也稱作除濕器——的轉(zhuǎn)子部51的截面圖對該除濕裝置的功能進(jìn)行描述。該除濕器包括吸附源，該吸附源呈具有凹槽的圓筒形吸附轉(zhuǎn)子41的形式，該凹槽從第一圓筒端部表面41a延伸到第二圓筒端部表面41b，該吸附源由在多數(shù)情況下為硅膠或氯化鋰的形式的吸附劑浸透，因此將水從與該吸附源接觸的エ藝空氣體中去除?！拔健币脖环Q作“吸著”。轉(zhuǎn)子41安裝在居中安裝的軸承上，從而允許轉(zhuǎn)子41旋轉(zhuǎn)。包括有驅(qū)動馬達(dá)29的驅(qū)動裝置適于使轉(zhuǎn)子41繞中央軸線33以適合的給定速度旋轉(zhuǎn)以用于除濕過程。通常，轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)速度是固定的，然而，在ー些特殊情況下，可能需要調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度以使除濕性能最優(yōu)化。除濕器包括エ藝空氣部43和再生空氣部44，エ藝空氣部43和再生空氣部44將通過墊圈45彼此分開，從而將エ藝氣流與再生氣流分離開。在圖2中，再生部44由標(biāo)記“R”表示，而エ藝空氣部由標(biāo)記“P”表示。將會理解的是，エ藝空氣是用于要被除濕的空氣的術(shù)語。術(shù)語“干燥空氣”可以用于已除濕的エ藝空氣，即被引導(dǎo)通過轉(zhuǎn)子凹槽之后的空氣。再生空氣是用于已加熱空氣體的術(shù)語，其中該已加熱空氣體穿過再生部44并用于轉(zhuǎn)子41中的吸收的水的蒸發(fā)。再生空氣體通常會被加熱到除濕過程所需的溫度并因此包含特定的能量。因此，將會理解的是，該能量將基于再生空氣體積流量和再生空氣溫度的組合而獲得。在運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子41慢慢旋轉(zhuǎn)并會在經(jīng)過エ藝空氣部43時充滿水分子。當(dāng)轉(zhuǎn)子41轉(zhuǎn)到再生部/區(qū)44吋，吸收的水將通過使用已加熱的再生空氣而蒸發(fā)，使轉(zhuǎn)子41再生以又 再次從エ藝空氣吸收水分子。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，除濕器構(gòu)造有再生空氣部44以及具有大致相等尺寸的エ藝空氣部43，因此每個部分都將占據(jù)轉(zhuǎn)子總共360°的圓形表面中的180°的表面。然而，在特別情況下，將使用如圖2所示的エ藝空氣部為270°而再生空氣部為90°的再分部分，或者エ藝空氣部與再生空氣部之間的其他組合，例如240°用于エ藝空氣而120°用于再生。エ藝空氣扇區(qū)與再生空氣扇區(qū)中的再分部分分別為180° /180°在高工藝空氣量以低溫排出的情況下特別有利，因?yàn)檫@需要該空氣體可以在壓力損失的情況下被引導(dǎo)通過轉(zhuǎn)子41并且在重新獲得的總能量可以用來再生時仍能夠執(zhí)行轉(zhuǎn)子的有效再生。在其他情況下，エ藝空氣部與再生空氣部中的再分部分分別為270° /90°、或者240° /120°將特別有利。再次參照

圖1，在新鮮空氣盤管22與轉(zhuǎn)子41之間安裝有溫度傳感器25，溫度傳感器25用于獲得再生空氣的再生空氣溫度。再生空氣管線14構(gòu)造成用于通過使用再生空氣風(fēng)扇30來輸送再生空氣體，該再生空氣風(fēng)扇30在風(fēng)扇30的吸入側(cè)安裝有過濾器14a、轉(zhuǎn)子41以及再生空氣加熱器22、23。再生空氣風(fēng)扇30聯(lián)接到驅(qū)動馬達(dá)31，該驅(qū)動馬達(dá)31裝備有用于調(diào)節(jié)再生空氣流量的裝置，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，該裝置為連接至控制器100的變頻器(未圖示)?？商娲兀{(diào)節(jié)阻尼器可以被配裝到再生空氣管線14，以用于再生空氣量的調(diào)節(jié)。在這種情況下，調(diào)節(jié)阻尼器將構(gòu)造有致動器，該致動器連接到控制器100，如虛線31b所示。再生空氣在被引導(dǎo)通過轉(zhuǎn)子之前通過使用雙盤管換熱器20來加熱，該雙盤管換熱器20包括排出盤管21，排出盤管21用于從由噴霧干燥室10排出的熱的エ藝空氣中吸取熱能，并且將熱能傳輸以用于通過使用再生空氣盤管22來加熱再生空氣。在盤管21與盤管22之間，循環(huán)泵24通過使用管而構(gòu)建閉合環(huán)路，以確保用來傳輸能量的液體介質(zhì)的循環(huán)。循環(huán)泵24連接到用于控制液體流量的適當(dāng)?shù)难b置并且將優(yōu)選地連接到控制器100。通常，排出的エ藝空氣的溫度和排出的エ藝空氣的相対濕度設(shè)定成與實(shí)際干燥過程以及要進(jìn)行噴霧干燥的產(chǎn)品有夫。通常將在70°C -110°C的范圍內(nèi)的排出溫度以及4% -10%的相應(yīng)的相対濕度用作設(shè)定點(diǎn)。此外，可以在新鮮空氣盤管/再生空氣盤管22與轉(zhuǎn)子41之間安裝額外的再生空氣加熱器23，以用于如下情況的出現(xiàn)再生空氣溫度需要被提高到使用単獨(dú)從熱回收單元重新獲得的能量所不能到達(dá)的溫度水平。通常，這將只在噴霧干燥設(shè)備的初始階段期間是有關(guān)的，在此期間，排出空氣的溫度尚未達(dá)到操作水平。加熱器23構(gòu)造有連接至控制器100的調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)加熱器23的加熱功率。加熱器23可以是蒸汽操作的或水操作的加熱盤管或者是用于直接或間接燃燒氣體的氣體加熱器。如上所述，在再生空氣加熱器與轉(zhuǎn)子41之間設(shè)置有再生空氣溫度傳感器25。該再生空氣溫度傳感器25構(gòu)造成用于測量再生空氣溫度并連接到控制器100。在優(yōu)選實(shí)施方式中，再生溫度測量裝置25是電子溫度發(fā)送器。優(yōu)選結(jié)合對再生空氣溫度和/或再生空氣量的調(diào)整來根據(jù)水分含量設(shè)定點(diǎn)對轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。為此，控制器100連接到控制馬達(dá)29的速度的變頻器(未圖示)。此外，調(diào)節(jié)阻尼器(未圖示)可以裝配到再生空氣管線，以用于再生空氣量的調(diào)節(jié)。·通常，調(diào)節(jié)阻尼器將構(gòu)造有連接至控制器100的致動器，以用于調(diào)節(jié)再生空氣流量。在エ藝空氣給送管線中，在エ藝空氣進(jìn)ロ 12與エ藝空氣加熱器17之間構(gòu)造有連接至控制器100的エ藝空氣溫度測量裝置16。此外，在給送管線15中安裝有例如呈濕度傳感器19形式的水分含量測量裝置，該水分含量測量裝置用于確定エ藝空氣中水分含量并且連接到控制器100。水分含量以[g/kg]來測量并且基于測量的相対濕度和對應(yīng)的溫度來確定，因此水分含量測量裝置包括溫度傳感器18和濕度傳感器19。如前所述，控制器100連接到所述再生空氣溫度傳感器25、變頻器31、溫度傳感器18和濕度傳感器19、以及エ藝空氣溫度測量裝置16。控制器100構(gòu)造成用于根據(jù)水分含量設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)要在噴霧干燥室中使用的エ藝空氣中的水分含量。水分含量基于從溫度傳感器18接收的エ藝空氣溫度讀數(shù)以及從濕度傳感器19接收的相対濕度讀數(shù)來確定。這些讀數(shù)與水分含量設(shè)定點(diǎn)(例如露點(diǎn)、或者絕對含水量或相對含水量)相比較，控制器基于所述比較來調(diào)節(jié)再生空氣量，以獲得與設(shè)定點(diǎn)相等的水分含量的測量值。將會理解的是，再生空氣容積流量可以在最小限度與最大限度內(nèi)調(diào)節(jié)。如果在ー些情況下，不能通過將再生空氣量調(diào)節(jié)到最大限度來獲得水分含量設(shè)定點(diǎn)，則控制器100將進(jìn)ー步將信號發(fā)送至構(gòu)造成用于調(diào)節(jié)加熱器23的加熱功率的調(diào)節(jié)裝置(未圖示)，以調(diào)節(jié)對加熱器23的加熱功率供給。水分含量的讀數(shù)被與水分含量設(shè)定點(diǎn)相比較，控制器基于所述比較來調(diào)節(jié)加熱功率供給，以獲得與設(shè)定的水分含量點(diǎn)相等的水分含量的測量值。在測量的水分含量低于水分含量設(shè)定點(diǎn)的情況下，通常，提供的再生能量將因此減小到測量的水分含量再次等于水分含量設(shè)定點(diǎn)的水平。通常，要在噴霧干燥室中使用的エ藝空氣的溫度主要與噴霧干燥過程以及要被干燥的產(chǎn)品高度相關(guān)，因此，エ藝空氣溫度設(shè)定點(diǎn)將被指定和被提供至控制器100中。エ藝空氣溫度的讀數(shù)被與エ藝空氣溫度設(shè)定點(diǎn)相比較，并且控制器基于比較結(jié)果來調(diào)節(jié)加熱功率供給，以獲得與設(shè)定點(diǎn)相等的エ藝空氣溫度的測量值。在以下示例中，在現(xiàn)有技術(shù)的噴霧干燥設(shè)備與根據(jù)本發(fā)明的噴霧干燥設(shè)備之間進(jìn)行比較。本示例在22g/kg (水為克/干燥空氣為千克)的周圍空氣水分含量下給出。示例 I :
權(quán)利要求
1.一種噴霧干燥設(shè)備(I )，包括噴霧干燥室(10)，所述噴霧干燥室(10)具有給送進(jìn)口裝置(11)、エ藝空氣進(jìn)ロ(12)和エ藝空氣排出ロ(13);エ藝空氣溫度測量裝置(16);用于加熱エ藝空氣體的エ藝空氣加熱器(17);用于對所述エ藝空氣體進(jìn)行除濕的吸附除濕裝置，所述吸附除濕裝置包括吸附源(41)、エ藝空氣部(43)以及再生空氣部(44)，并且具有用于將再生空氣體加熱到再生空氣溫度的裝置(22、23)以及用于測量所述再生空氣溫度的裝置(25);構(gòu)造成用于輸送所述再生空氣體的再生空氣風(fēng)扇(30);以及用于確定所述エ藝空氣中的水分含量的水分含量測量裝置(18、19)，所述噴霧干燥設(shè)備的特征在于，所述噴霧干燥設(shè)備(I)還包括熱交換裝置，所述熱交換裝置構(gòu)造成用于將來自在所述エ藝空氣排出ロ處排出的所述エ藝空氣體的熱能交換成用于加熱所述再生空氣體的再生能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，控制器(100)構(gòu)造成用于基于來自所述水分含量測量裝置(18、19)的讀數(shù)來確定水分含量，所述設(shè)備還包括連接器，所述連接器用于將信息發(fā)送到用于基于比較來調(diào)節(jié)所述再生能的裝置，以獲得與水分含量設(shè)定點(diǎn)相等的所述水分含量的測量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，再生空氣風(fēng)扇馬達(dá)(31)構(gòu)造有連接至所述控制器(100)的用于調(diào)節(jié)空氣量的控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，所述水分含量測量裝置構(gòu)造成用于在所述吸附除濕裝置之后測量所述エ藝空氣的水分含量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，用于對所述轉(zhuǎn)子(41)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的裝置連接到所述控制器(100)，以根據(jù)所述水分含量設(shè)定點(diǎn)來調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，所述除濕裝置包括具有吸附特性的圓筒形轉(zhuǎn)子，所述圓筒形轉(zhuǎn)子構(gòu)造有多個凹槽，所述多個凹槽從第一圓筒端部表面(41a)穿透到第二圓筒端部表面(41b)，從而允許所述エ藝空氣和所述再生空氣通過，并且所述圓筒形轉(zhuǎn)子構(gòu)造有旋轉(zhuǎn)裝置(29)，所述旋轉(zhuǎn)裝置(29)用于控制所述轉(zhuǎn)子(41)的旋轉(zhuǎn)速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在干，エ藝空氣扇區(qū)和再生空氣扇區(qū)中的再分部分被分別分為180° /180°。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在干，エ藝空氣扇區(qū)和再生空氣扇區(qū)中的再分部分被分別分為270° /90°。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的噴霧干燥設(shè)備，其特征在于，所述水分含量測量裝置(18、19)放置在所述吸附源(41)與所述エ藝空氣加熱器(17)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴霧干燥設(shè)備(1)，包括噴霧干燥室(10)，其具有給送進(jìn)口裝置(11)、工藝空氣進(jìn)口(12)和工藝空氣排出口(13)；工藝空氣溫度測量裝置(16)；用于加熱工藝空氣體的工藝空氣加熱器(17)；用于對工藝空氣除濕的吸附除濕裝置，該吸附除濕裝置包括吸附源(41)、工藝空氣部(43)以及再生空氣部(44)，并且具有用于將再生空氣體加熱到再生空氣溫度的裝置(22、23)以及用于測量再生空氣溫度的裝置(25)；構(gòu)造成用于輸送再生空氣體的再生空氣風(fēng)扇(30)；以及用于確定工藝空氣中水分含量的水分含量測量裝置(18、19)。
文檔編號F26B3/12GK102834684SQ201180012639
公開日2012年12月19日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者拉爾斯·瓦倫丁, 揚(yáng)尼科·賴納·克勞森, 索倫·倫諾·奧勒森 申請人:赫迪思公司