干燥是多数工业领域里的重要操作单元，干燥技术与干燥设备的先进与否将直接影响企业的经济效益及产品的竞争力。在我国，干燥操作中的能量消耗在国民经济中占有很大比重，近期统计表明，国内干燥操作过程中所消耗的能量约占总能耗的10%。节能措施在干燥单元是十分重要的，尤其是在能源价格日益上涨的今天，能量消耗是直接关系到操作单元的经济性的一个重要指标，在操作过程中应尽可能地降低能耗。
在诸多干燥方法中，喷雾于燥法一种是处理溶液、悬浊液或泥浆状物料的理想干燥方法。它是采用喷雾的方法，使物料成为雾滴分散在热气流中，物料与热空气互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥的目的。在冶金与化工行业里，很多产品是从溶液制成粉末的，传统的方法需要经过蒸发、结晶、过滤、干燥、破碎、筛分等过程。如果采用喷雾干燥技术将省去这些操作过程，降低总体能耗。但是，干燥设备由于自身的工作原理，其能耗是比较大的，如何降低能耗，时常会成为问题的关键。本文在讨论喷雾干燥器工作原理的基础上，就其可能实施的节能措施进行了探讨。
1、喷雾干燥器的工作原理及特点
拉曼特（Lamant）在1865年研制出第一台喷雾干燥机。最初的喷雾干燥机只用于食品和医药工业，直到上世纪中叶才应用于其他工业领域。几十年来，喷雾干燥技术是我国进展最快的一种干燥技术，它带动了我国的冶金业、材料业、化工业、陶瓷业等的发展。他的主要工作原理为：物料或产品泥浆在雾化器的作用下被雾化成雾滴在干燥塔内与由供热装置产生的热风相遇，发生剧烈的热交换，几秒或十几秒钟后雾滴被干燥成合乎要求的颗粒状粉料，积聚在塔底并由卸料阀卸出。
工业上应用的喷雾干燥器的雾化方法有3种形式：离心式雾化器、压力式雾化器、气流式雾化器。
后两种方式的喷雾干燥器同离心式喷雾干燥器相比能耗较大，且易损件较多，而离心式喷雾干燥器由于自身的特点，得到了广泛的应用。其特点为：产品水分、粒径易调节；产物外形为球型颗粒，流动性很好；大大简化传统工艺流程，自动化程度高；过程封闭操作，减少了粉尘污染。
2、喷雾干燥过程的能耗原理分析
喷雾干燥的节能即减少喷雾干燥过程中的热量消耗Qi，包括蒸发所必须的热量Qe及热损失QL，直接影响Qe的是单位时间内的蒸发量及料液的吸热量，热损失QL的大小表明了干燥效率的高低。
干燥的热效率直接体现了喷雾干燥的性能，实践中关系到生产单位产品所需的热能输入。干燥的热效率可以表达为：

其中η为干燥的热效率，％；Qe为蒸发所需的热量，kJ／h；Qi为输入热量，kJ／h。

QL为热损失量(kJ／h)，有效蒸发热量Qe主要用于料液的加热、溶剂的蒸发Q主要是喷雾干燥系统的散热及干燥后废气的排热。为简化计算，计算热
效率也可近似地表达为：

其中η0为计算热效率，％；T1为进喷雾干燥器的热风温度，℃；T2为出喷雾干燥器的干燥后的温度，℃；T0为环境大气温度，℃。
从能耗热效率公式不难发现，影响热效率有诸多因素，如料液的含固量、料液的温度、干燥的进出口温度等。
3、降低喷雾干燥过程能耗的几种方法探讨
根据以上公式，笔者考查了不同进料参数和实验条件对干燥器的干燥热效率的影响，进而在实际工业生产中采取相应的节能方法。
3.1预热料液
不同进料温度对干燥器热效率的影响情况如表1所示。可见，在干燥前将物料预热到允许的最高温度是值得的。
表1不同进料温度对干燥热效率的影响

3.2提高入口空气温度
不同进气温度对干燥器热效率的影响情况见表2。
表2不同进气温度对干燥热效率的影响

从表2可知，提高入口空气温度T1有利于提高热效率，但提高入口空气的温度要受到产品性质和高温区烧焦物料的限制；在并流操作中，入口空气温度可比产品变质温度高得多。
3.3降低出口空气温度
预热器供给的能量中，被排出废气带走的热量约占总热量的20%~40%，有的甚至高达60%。如果能尽量降低出口空气的温度，可以有效地提高干燥器的热效率。表3是不同出口温度对干燥器干燥热效率的影响情况。
表3不同出气温度对干燥热效率的影响

由表3可看出，降低出气温度比提高进口温度更为经济。但出气温度被两个因素限制：一是规定的湿含量，二是废气进入后面的分离设备时，温度要高于露点20℃~50℃。
3.4降低蒸发负荷
干燥系统中，由预热器供给的能量主要用于物料中水分的蒸发。不同蒸发量（即物料水分含量）对干燥器干燥热效率的影响情况见表4。
表4不同蒸发量对干燥热效率的影响

由表4可知，增加固含量，降低蒸发负荷，虽然对提高干燥热效率影响不大，但可降低整个干燥器的热负荷。故在干燥前，应将湿物料中的水分尽量降低。
3.5余热回收利用
喷雾干燥系统排放尾气的温度较高，含有较多的可利用的热能，因此可从尾气余热回收方面促进节能。尾气余热回收利用主要从两个方面入手：一是针对装置洗涤工序需用50℃~65℃热水的特点，将尾气与新鲜水换热后提供热水；二是考虑尾气与新鲜风换热或直接回用作为烟气发生炉用风。
实验数据表明，喷雾干燥系统尾气在经水膜除尘处理后的放温区域大部分在60℃~40℃。而在水膜除尘前，尾气余热回收温位虽然较高，但气相显热可回收热量较少，尾气中粉尘在换热面上积垢，传热系数低，所需设备庞大。尾气经水膜除尘后，于饱和温度下通过换热回收潜热的方案，虽然温位降低，但有传热系数高、结垢减轻等优点。另外，如果将喷雾干燥器烟气发生炉改为热管式，则节能效果十分明显。
4、结论
降低喷雾干燥器的能耗是一个系统的工程，需要综合考虑各个方面的因素，特别是在目前的形势下，降低能耗具有十分重大的现实意义，为了节能或达到较理想的喷雾干燥，根据以上分析可以得出以下结论：
(1)从调整喷雾干燥操作参数达到节能效果，可以采取提高干燥的进口温度、降低出口温度、适当提高料液原始含量及温度。
(2)从喷雾干燥工艺流程调整达到节能目的，可以采用喷雾干燥后排出空气废热回收，例如换热回收、浓缩料液等，也可以采取把部分干燥后排出空气返回干燥空气进口段或直接采用组合干燥。
(3)从喷雾干燥设备本身考虑，加强设备保温、隔热，减少不必要的散热。 


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