一种基于膜法收尘技术的粉体干燥系统及方法与流程

本发明涉及一种采用膜法收尘技术干燥粉体的系统及方法，尤其涉及一种对流干燥器膜法收尘技术，适用于0.1～100μm的粉末物料干燥收尘，属于干燥收尘设备技术领域。技术背景在湿物料干燥过程中，利用热气体作为热源与湿物料直接接触去除湿物料所含水分的干燥方法称为对流干燥，它是应用最广的一种干燥方法。对流干燥器以其结构简单、操作方便、适应性强而得到普遍地应用，是目前生产中使用最多的—种干燥设备。对流干燥器干燥粉体时，气体出口会带出大量粉尘。干燥器出口粉尘浓度可达100g～500g/m3，如不对这部分粉尘进行回收，不但会造成严重浪费，增加生产成本，而且会对环境造成污染。传统干燥工艺中采用旋风分离器或湿法除尘器或二者结合使用分离被带出干燥器的粉尘。旋风分离器对粉尘的回收率较低，其粉尘实际去除率只有80%左右，尤其对于粒径在7μm以下的粉尘，很难被回收；湿法除尘主要是使用水或其他液体对含尘气体进行洗涤，但该法会产生大量废水废渣，对环境造成污染，湿法除尘后气体温度会降至50～80℃，此部分气体所含热量难以被利用，气体作为废气直接排空，造成能量的巨大浪费；旋风收尘和湿法除尘结合使用，如图5所示，工艺流程长，且无法克服湿法除尘降低气体温度，造成能量损失的缺点。中国专利申请公开号CN201410342Y公布了一种流化床干燥机袋式收尘器装置，该实用新型专利将袋式收尘器直接置于流化床干燥器之后，并未对操作工艺进行优化，且收尘布袋对小粒径粉尘去除率较低，小粒径粉尘随废气排入大气，仍会造成不必要的浪费和环境的污染。收尘布袋运行一定时间后，孔径被粉尘堵塞，过滤阻力会急剧上升，造成能耗的增加，一年左右就需对布袋进行更换，增加额外生产成本。中国专利申请公开号CN2733284Y公布了一种带内置收尘器的流化床干燥机，该实用新型专利在流化床干燥机的扩大段设置了布袋收尘器，将收尘装置置于干燥器内部，此装置虽然减小了干燥器和收尘器的总体积，但是无法克服收尘布袋本身粉尘去除率低，孔道易堵塞，寿命短的缺点，且将布袋收尘器置于流化床干燥内部，收尘操作将会对粉体的流化状态产生影响，因此干燥器和收尘布袋参数均需要与生产工艺相配合，此实用新型专利均未作相关说明。

技术实现要素：
本发明的目的是为了解决对流干燥器干燥粉体过程中的粉尘带出及去除问题，将分离膜引入干燥系统，利用分离膜的粉尘截留率高，不易堵塞，寿命长的特点去除带出干燥器的粉尘，采用分离膜去除粉尘后的废气温度仍可以保持在100℃以上，对废气中的热量进行回收利用，降低生产能耗。本发明的技术方案：一种基于膜法收尘技术的粉体干燥系统，该干燥系统由对流干燥器Ⅰ、膜法收尘器Ⅱ、引风机Ⅲ、鼓风机Ⅳ、预热器Ⅴ、换热器Ⅵ组成，自然空气进口管道与预热器、换热器依次连接后，与设置在所述对流干燥器底部的高温气体进口相连，所述对流干燥器上设有湿粉体进口和成品粉体出口，该对流干燥器底部还设有冷却空气进口，顶部设有气体出口，所述冷却空气进口处设有鼓风机；所述膜法收尘器由上箱体1、中箱体2、花板3、灰斗4、膜组件5构成，所述上箱体位于膜法收尘器的上部，上箱体开有洁净气体出口7和反吹气体入口8，所述洁净气体出口与预热器通过管道相连，该管道上设有引风机和分支管道，所述分支管道与所述反吹气体入口相连；所述的中箱体位于上箱体下部，中箱体开有含尘气体入口10，该入口与对流干燥器顶部的气体出口相连；所述花板位于上箱体和中箱体之间，所述灰斗位于中箱体下部，呈锥形；所述的膜组件位于中箱体内部，悬挂于花板上。所述的换热器上设有水蒸汽进口和水蒸气出口。其中所述的膜法收尘粉体干燥系统，对流干燥器种类包括流化床干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器等采用热气流与湿粉体直接接触进行干燥的设备，其干燥过程会带出部分粉尘。被干燥的粉体为硫酸钠、碳酸钠、硫酸铵、精制盐、氯化钙、硝酸铵、磷酸二铵、碳酸钾、硫酸铜等无机盐类；或己二酸、维生素、聚苯乙烯、ABS塑料、结晶糖、季戊四醇、对苯二甲酸、赖氨酸等有机化合物；或大豆粉、淀粉、淀粉衍生物、污水污泥、酵母、番茄红素、奶粉等生物质粉料。膜法收尘器可分为2～8个仓室，各仓室之间由隔板隔开，含尘气体分别进入各仓，每两个仓室共用一个灰斗；每个仓室的出气口设有提升阀，提升阀关闭后可对单个仓室进行离线操作；所述的上箱体装有反吹气体喷嘴，每个喷嘴对准花板孔中心；所述的花板孔直径10～200mm，花板孔中心距14～400mm；所述的膜组件包括无机分离膜组件和有机分离膜组件，无机分离膜组件包括无机分离膜和密封装置；有机分离膜组件包括分离膜和笼架，分离膜呈筒状，一端密封，上部为弹性钢圈扣于花板上，采用笼架进行支撑。分离膜有有机、无机两种，为双层结构，包括支撑层和膜层，支撑层孔径50～100μm，膜层孔径1～5μm，膜层厚度10～100μm。有机分离膜厚度0.4～5mm，其支撑层材料为玻璃纤维、聚酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺或聚四氟乙烯，膜层材料为聚四氟乙烯；无机膜厚度3～20mm，材料为陶瓷或金属，陶瓷材料为氧化铝、氧化锆或碳化硅，金属材料为不锈钢、镍、铁铬合金或钛。一种基于膜法收尘技术的粉体干燥方法，其步骤如下：A）湿粉体进入对流干燥器，自然空气经过预热器预热后进入换热器，采用水蒸汽对空气进一步加热得到高温空气；B）高温空气由底部进入对流干燥器，对湿粉体进行干燥，干燥后的成品粉体由冷却空气冷却后，排出对流干燥器得到成品粉体；C）干燥粉体后的气体在引风机作用下携带部分粉尘进入膜法收尘器，粉尘被膜截留得到成品粉体，透过膜的洁净高温气体进入预热器对自然空气进行预热。上述步骤C）中含尘气体进入膜法收尘器时温度40～200℃，含尘气体被分离膜过滤时，控制单个仓室跨膜压差100～1500Pa，总跨膜压差200～2000Pa，控制气体过滤速度0.5～2.0m/min。膜法收尘器装有离线反吹装置，当总跨膜压差达到设定值或运行时间达到设定值后，仓室的提升阀关闭，使单个仓室离线，采用透过膜的洁净气体逐一对每个仓室进行脉冲喷吹，喷吹压力0.2～0.5MPa，脉冲时间0.1～0.5s。本膜法收尘粉体干燥系统将分离膜引入干燥系统，利用分离膜的粉尘截留率高，不易堵塞，寿命长的特点回收带出干燥器的粉尘，整个工艺流程简单、操作方便、对环境污染少，采用分离膜去除粉尘后的废气温度仍可以保持在100℃以上，对废气中的热量进行回收利用，降低生产能耗，有效节约了成本。附图说明图1为本发明所述的膜法收尘粉体干燥系统，其中Ⅰ-对流干燥器、Ⅱ-膜法收尘器、Ⅲ-引风机、Ⅳ-鼓风机、Ⅴ-预热器、Ⅵ-换热器。图2为本发明所述的膜法收尘器示意图，其中1-上箱体、2-中箱体、3-花板、4-灰斗、5-膜组件、7-洁净气体出口、8-反吹气体入口、9-反吹气体喷嘴、10-含尘气体入口。图3为本发明所述的有机分离膜组件，其中6-有机分离膜、12-笼架。图4为本发明所述的膜法收尘器俯视图，其中3-花板、5-膜组件、11-隔板、14-提升阀。图5为传统旋风分离器与湿法收尘器相结合的干燥收尘工艺流程。图6为本发明所述的膜法收尘粉体干燥工艺流程。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。实施例1：流化床干燥器元明粉干燥收尘系统流化床干燥器元明粉干燥收尘系统，如图1所示，整个系统由流化床干燥器Ⅰ、膜法收尘器Ⅱ、引风机Ⅲ、鼓风机Ⅳ、预热器Ⅴ、换热器Ⅵ组成，并通过不锈钢管道进行连接；其中膜法收尘器Ⅱ由上箱体1、中箱体2、花板3、灰斗4、膜组件5构成，见图2。所述上箱体1位于膜法收尘器Ⅱ的上部，主要作用为汇集透过分离膜的洁净气体；上箱体开有洁净气体出口7和反吹气体入口8；所述的中箱体2位于上箱体1下部，中箱体2开有含尘气体入口10；所述花板3位于上箱体1和中箱体2之间，起到对膜组件5的支撑作用；所述的灰斗4位于中箱体2下部，呈锥形，收集被膜截留下的粉体；所述的膜组件5位于中箱体2内部，悬挂于花板3上。膜法收尘器Ⅱ分为2个仓室，如图3、4所示，仓室之间由隔板11隔开，含尘气体g分别进入各仓，两个仓室共用一个灰斗4；每个仓室的出气口设有提升阀14，提升阀14关闭后可对单个仓室进行离线操作；所述的上箱体1装有反吹气体喷嘴9，每个喷嘴对准花板孔中心；所述的花板孔直径100mm，花板孔中心距240mm；有机膜组件5包括有机分离膜6和笼架12，有机分离膜6呈筒状，一端密封，直径100mm，上部为弹性钢圈可扣于花板3上，分离膜6采用笼架12进行支撑。分离膜厚度0.4mm，为双层结构，包括支撑层和膜层，其支撑层材料为玻璃纤维，膜层材料为聚四氟乙烯。支撑层孔径50μm，膜层孔径1μm，膜层厚度10μm。图6示出了本发明所述的膜法收尘粉体干燥工艺流程。湿元明粉c进入流化床干燥器Ⅰ，自然空气a经过预热器Ⅴ预热后进入换热器Ⅵ，采用水蒸汽b对空气进一步加热得到高温空气f；高温空气f由底部进入流化床干燥器Ⅰ，对湿粉体进行干燥，干燥后的成品粉体由冷却空气m冷却后，排出流化床干燥器Ⅰ得到成品元明粉n；干燥元明粉后的气体g在引风机Ⅲ作用下携带部分粉尘进入膜法收尘器Ⅱ，粉尘被膜截留得到成品粉体k，透过膜的洁净高温气体进入预热器Ⅴ对自然空气a进行预热。含尘气体进入膜法收尘器时温度40℃，含尘气体过滤时，控制单个仓室跨膜压差100Pa，总跨膜压差200Pa，控制气体过滤速度0.5m/min。膜法收尘器Ⅱ装有离线反吹装置，当总跨膜压差达到设定值或运行时间达到设定值后，仓室的提升阀14关闭，使单个仓室离线，采用透过膜的洁净气体逐一对每个仓室进行脉冲喷吹，喷吹压力0.2MPa，脉冲时间0.1s。本实施例中分离膜对元明粉的截留率为99.99%，收尘后废气温度30℃，自然空气被废气预热后温度可升至25℃。实施例2：气流干燥器ABS塑料干燥收尘系统气流干燥器ABS塑料干燥收尘系统由气流干燥器Ⅰ、膜法收尘器Ⅱ、引风机Ⅲ、鼓风机Ⅳ、预热器Ⅴ、换热器Ⅵ组成，并通过不锈钢管道进行连接；其中膜法收尘器Ⅱ由上箱体1、中箱体2、花板3、灰斗4、膜组件5构成。所述上箱体1位于膜法收尘器Ⅱ的上部，主要作用为汇集透过分离膜的洁净气体；上箱体开有洁净气体出口7和反吹气体入口8；所述的中箱体2位于上箱体1下部，中箱体2开有含尘气体入口10；所述花板3位于上箱体1和中箱体2之间，起到对膜组件5的支撑作用；所述的灰斗4位于中箱体2下部，呈锥形，收集被膜截留下的粉体；所述的膜组件5位于中箱体2内部，悬挂于花板3上。膜法收尘器Ⅱ可分为4个仓室，各仓室之间由隔板11隔开，含尘气体g分别进入各仓，每两个仓室共用一个灰斗4；每个仓室的出气口设有提升阀14，提升阀14关闭后可对单个仓室进行离线操作；所述的上箱体1装有反吹气体喷嘴9，每个喷嘴对准花板孔中心；所述的花板孔直径200mm，花板孔中心距400mm；膜组件5包括有机分离膜6和笼架12，分离膜呈筒状，一端密封，上部为弹性钢圈可扣于花板上，分离膜采用笼架进行支撑。分离膜厚度2mm，为双层结构，包括支撑层和膜层，其支撑层材料为聚酯膜层材料为聚四氟乙烯。支撑层孔径80μm，膜层孔径2μm，厚度50μm。湿ABS塑料c进入气流干燥器Ⅰ，自然空气a经过预热器Ⅴ预热后进入换热器Ⅵ，采用水蒸汽b对空气进一步加热得到高温空气f；高温空气f由底部进入对流干燥器Ⅰ，对湿粉体进行干燥，干燥后的成品ABS塑料由冷却空气m冷却后，排出气流干燥器Ⅰ得到成品ABS塑料粉体n；干燥粉体后的气体g在引风机Ⅲ作用下携带部分粉尘进入膜法收尘器Ⅱ，ABS塑料粉尘被膜截留得到成品ABS粉体k，透过膜的洁净高温气体进入预热器Ⅴ对自然空气a进行预热。含尘气体进入膜法收尘器时温度130℃，含尘气体被分离膜过滤时，控制单个仓室跨膜压差500Pa，总跨膜压差600Pa，控制气体过滤速度0.8m/min。膜法收尘器Ⅱ装有离线反吹装置，当总跨膜压差达到设定值或运行时间达到设定值后，仓室的提升阀关闭，使单个仓室离线，采用透过膜的洁净气体逐一对每个仓室进行脉冲喷吹，喷吹压力0.35MPa，脉冲时间0.3s。本实施例中分离膜对ABS塑料粉尘截留率为99.99%，收尘后废气温度110℃，自然空气被废气预热后温度可升至75℃。实施例3：喷雾干燥器奶粉干燥收尘系统喷雾干燥器奶粉干燥收尘系统，由喷雾干燥器Ⅰ、膜法收尘器Ⅱ、引风机Ⅲ、鼓风机Ⅳ、预热器Ⅴ、换热器Ⅵ组成，并通过不锈钢管道进行连接；其中膜法收尘器Ⅱ由上箱体1、中箱体2、花板3、灰斗4、膜组件5构成。所述上箱体1位于膜法收尘器Ⅱ的上部，主要作用为汇集透过分离膜的洁净气体；上箱体开有洁净气体出口7和反吹气体入口8；所述的中箱体2位于上箱体1下部，中箱体2开有含尘气体入口；所述花板3位于上箱体1和中箱体2之间，起到对膜组件5的支撑作用；所述的灰斗4位于中箱体2下部，呈锥形，收集被膜截留下的粉体；所述的膜组件5位于中箱体2内部，悬挂于花板3上。膜法收尘器Ⅱ分为8个仓室，各仓室之间由隔板11隔开，含尘气体g分别进入各仓室，每两个仓室共用一个灰斗4；每个仓室的出气口设有提升阀14，提升阀14关闭后可对单个仓室进行离线操作；所述的上箱体1装有反吹气体喷嘴9，每个喷嘴对准花板孔中心；所述的花板孔直径300mm，花板孔中心距300mm；所述的膜组件5包括分离膜和笼架，分离膜呈筒状，一端密封，直径400mm，上部为弹性钢圈可扣于花板上，分离膜采用笼架进行支撑。分离膜厚度5mm，为双层结构，包括支撑层和膜层，其支撑层材料为聚酯，膜层材料为聚四氟乙烯。支撑层孔径100μm，膜层孔径5μm，膜层厚度100μm。奶粉浆液c进入喷雾干燥器Ⅰ，自然空气a经过预热器Ⅴ预热后进入换热器Ⅵ，采用水蒸汽b对空气进一步加热得到高温空气f；高温空气f由底部进入对流干燥器Ⅰ，对湿粉体进行干燥，干燥后的成品粉体由冷却空气m冷却后，排出喷雾干燥器Ⅰ得到成品奶粉n；干燥奶粉后的气体g在引风机Ⅲ作用下携带部分奶粉进入膜法收尘器Ⅱ，奶粉被膜截留得到成品奶粉k，透过膜的洁净高温气体j进入预热器Ⅴ对自然空气a进行预热。含尘气体进入膜法收尘器时温度150℃，含尘气体被分离膜过滤时，控制单个仓室跨膜压差800Pa，总跨膜压差1000Pa，控制气体过滤速度1.0m/min。膜法收尘器Ⅱ装有离线反吹装置，当总跨膜压差达到设定值或运行时间达到设定值后，仓室的提升阀14关闭，使单个仓室离线，采用透过膜的洁净气体逐一对每个仓室进行脉冲喷吹，喷吹压力0.5MPa，脉冲时间0.5s。本实施例中分离膜对奶粉截留率为99.999%，收尘后废气温度120℃，自然空气被废气预热后温度可升至80℃。实施例4：流化床干燥器氯化钙干燥收尘系统流化床干燥器氯化钙干燥收尘系统，如图1所示，整个系统由流化床干燥器Ⅰ、膜法收尘器Ⅱ、引风机Ⅲ、鼓风机Ⅳ、预热器Ⅴ、换热器Ⅵ组成，并通过不锈钢管道进行连接；其中膜法收尘器Ⅱ由上箱体1、中箱体2、花板3、灰斗4、膜组件5构成，见图2。所述上箱体1位于膜法收尘器Ⅱ的上部，主要作用为汇集透过分离膜的洁净气体；上箱体开有洁净气体出口7和反吹气体入口8；所述的中箱体2位于上箱体1下部，中箱体2开有含尘气体入口10；所述花板3位于上箱体1和中箱体2之间，起到对膜组件5的支撑作用；所述的灰斗4位于中箱体2下部，呈锥形，收集被膜截留下的粉体；所述的膜组件5位于中箱体2内部，悬挂于花板3上。膜法收尘器Ⅱ分为4个仓室，如图3、4所示，仓室之间由隔板11隔开，含尘气体g分别进入各仓，两个仓室共用一个灰斗4；每个仓室的出气口设有提升阀14，提升阀14关闭后可对单个仓室进行离线操作；所述的上箱体1装有反吹气体喷嘴9，每个喷嘴对准花板孔中心；所述的花板孔直径10mm，花板孔中心距14mm；分离膜厚度0.4mm，为双层结构，包括支撑层和膜层，其支撑层材料为碳化硅，膜层材料为氧化铝。支撑层孔径50μm，膜层孔径1μm，膜层厚度10μm。图6示出了本发明所述的膜法收尘粉体干燥工艺流程。湿氯化钙c进入流化床干燥器Ⅰ，自然空气a经过预热器Ⅴ预热后进入换热器Ⅵ，采用水蒸汽b对空气进一步加热得到高温空气f；高温空气f由底部进入流化床干燥器Ⅰ，对湿粉体进行干燥，干燥后的成品粉体由冷却空气m冷却后，排出流化床干燥器Ⅰ得到成品氯化钙n；干燥氯化钙后的气体g在引风机Ⅲ作用下携带部分粉尘进入膜法收尘器Ⅱ，粉尘被膜截留得到成品粉体k，透过膜的洁净高温气体进入预热器Ⅴ对自然空气a进行预热。含尘气体进入膜法收尘器时温度200℃，含尘气体过滤时，控制单个仓室跨膜压差1500Pa，总跨膜压差2000Pa，控制气体过滤速度2m/min。膜法收尘器Ⅱ装有离线反吹装置，当总跨膜压差达到设定值或运行时间达到设定值后，仓室的提升阀14关闭，使单个仓室离线，采用透过膜的洁净气体逐一对每个仓室进行脉冲喷吹，喷吹压力0.5MPa，脉冲时间0.1s。本实施例中分离膜对氯化钙的截留率为99.999%，收尘后废气温度140℃，自然空气被废气预热后温度可升至100℃。